專利名稱：一種集電梯控制、驅(qū)動(dòng)與能量回饋于一體的控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電梯系統(tǒng)，尤其涉及的是一種集電梯控制、驅(qū)動(dòng)和能量回饋于一 體的控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代化生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大和人們生活水平的不斷提高，電能供需矛盾日益突 出，節(jié)電呼聲日益高漲，同時(shí)，國(guó)內(nèi)外電梯廠商也開(kāi)始關(guān)注電梯的節(jié)能問(wèn)題。如將電梯驅(qū)動(dòng) 主機(jī)改為永磁同步電機(jī)等，也有極少部分的電梯加裝了能量回饋裝置，但由于加裝的能量 回饋裝置控制算法不先進(jìn)，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，回饋的電能對(duì)電網(wǎng)及其他用電設(shè)備產(chǎn)生較大 干擾?，F(xiàn)在大部分電梯廠家使用的節(jié)能方式為選用永磁同步無(wú)齒輪主機(jī)，因采用的永磁 材料產(chǎn)生電機(jī)中磁場(chǎng)(異步電機(jī)中磁場(chǎng)由電能產(chǎn)生)，可節(jié)省部分電能，但當(dāng)電梯空載向 上，重載向下，減速停梯時(shí)，電梯拖動(dòng)電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，將有大量的機(jī)械能(勢(shì)能和動(dòng)能) 通過(guò)電梯的拖動(dòng)電機(jī)(曳引機(jī))轉(zhuǎn)換為電能(具估計(jì)，此能量可達(dá)電梯電機(jī)容量的50%)， 傳統(tǒng)的變頻調(diào)速電梯不僅不能回收利用此部分能量，相反將增加系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)。因?yàn)榇瞬糠?能量是以泵升電壓的形式聚集于變頻系統(tǒng)的濾波電容器中(聚集的能量越高，電容電壓越 高)。當(dāng)電容電壓升高到接近于電容的耐壓值時(shí)，必須立即釋放，否則將會(huì)使電容爆炸，為此 傳統(tǒng)的變頻調(diào)速電梯系統(tǒng)必須設(shè)計(jì)出一套能耗裝置來(lái)消耗此部分寶貴電能，此能耗裝置是 以簡(jiǎn)單發(fā)熱的形式消耗電能的，所以當(dāng)此裝置工作時(shí)，將產(chǎn)生大量的熱能，使電梯的機(jī)房溫 度大幅度提高，嚴(yán)重影響電梯控制系統(tǒng)的可靠性，穩(wěn)定性，為此傳統(tǒng)的變頻調(diào)速電梯系統(tǒng)機(jī) 房還需要加裝大容量的空調(diào)機(jī)來(lái)對(duì)付能耗產(chǎn)生的大量熱量，使電梯使用者的電費(fèi)進(jìn)一步攀 升。因此，現(xiàn)有技術(shù)還有待于改進(jìn)和發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種集電梯控制、驅(qū)動(dòng)和能量回饋于一體的控制系統(tǒng)，旨 在解決現(xiàn)有的電梯節(jié)能降耗的問(wèn)題。本發(fā)明的技術(shù)方案如下—種集電梯控制、驅(qū)動(dòng)與能量回饋于一體的控制系統(tǒng)，其包括電梯邏輯控制模塊，用于電梯集選控制、參數(shù)調(diào)試與存儲(chǔ)、電梯故障處理、系統(tǒng)自 檢與處理；電梯電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制模塊，用于電梯電機(jī)速度檢測(cè)、電機(jī)電角檢測(cè)、電梯運(yùn)行曲線的 生成、電梯速度的控制、加速度的控制和力矩的控制；通訊模塊，用于主板同呼梯工作站、轎頂工作站、操作器、群控板、遠(yuǎn)程監(jiān)控板之間 的通訊，以及電梯邏輯控制模塊與電梯電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制模塊之間的高速通訊； 能量回饋模塊，其包括PWM逆變器控制模塊，用于電梯電機(jī)的電流檢測(cè)、電梯負(fù)載檢測(cè)、矢量控制、電梯電機(jī)力矩控制；PWM整流器控制模塊，用于電梯輸入電源電流檢測(cè)、輸 入電源相角檢測(cè)、輸入電壓檢測(cè)、矢量控制、輸入電源電流控制、功率因數(shù)控制；其中，所述電梯邏輯控制模塊與電梯電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制模塊通過(guò)通訊模塊連接，所述 電梯電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制模塊連接能量回饋模塊。所述集電梯控制、驅(qū)動(dòng)與能量回饋于一體的控制系統(tǒng)，包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)、濾波電容 器，被控電抗、第一 IPM模塊和第二 IPM模塊，其中，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)分別連接能量回饋模塊的 PWM逆變控制模塊和第二 IPM模塊；所述第二 IPM模塊連接濾波電容器；所述被控電抗、第 一 IPM模塊和濾波電容器依次連接；所述能量回饋模塊的PWM逆變控制模塊連接第二 IPM 模塊；所述能量回饋模塊的PWM整流回饋控制模塊連接被控電抗的輸入端和第一 IPM模塊。所述的集電梯控制、驅(qū)動(dòng)與能量回饋于一體的控制系統(tǒng)，其中，所述PWM整流回饋 控制模塊包括第一比較模塊、第一 PI運(yùn)算模塊、第二比較模塊、第一 CLARK變換模塊、第一 PARK變換模塊、第三比較模塊、第二 PI運(yùn)算模塊、第三PI運(yùn)算模塊、第一解耦模塊、第一 PARK逆變換模塊、第一空間矢量脈寬調(diào)制運(yùn)算模塊、第一驅(qū)動(dòng)電路、PLL電路和第一積分模 塊，其中，所述第一比較模塊一端連接PWM整流IPM模塊的電壓輸出端，另一端連接第一 PI 運(yùn)算模塊；所述第一 PI運(yùn)算模塊連接第二比較模塊；所述第一 CLARK變換模塊連接三相輸 電線的R相和S相；所述第一 CLARK變換模塊連接第一 PARK變換模塊，所述第一 PARK變換 模塊分別連接第二比較模塊和第三比較模塊；所述第二比較模塊連接第二 PI運(yùn)算模塊，所 述第三比較模塊連接第三PI運(yùn)算模塊；所述第二 PI運(yùn)算模塊和第三PI運(yùn)算模塊連接第一 解耦模塊，所述第一解耦模塊、第一 PARK逆變換模塊、第一空間矢量脈寬調(diào)制運(yùn)算模塊和 第一驅(qū)動(dòng)電路依次連接；所述相序檢測(cè)及鎖相環(huán)電路一端連接三相輸電線、另一端連接第 一積分模塊，所述第一積分模塊連接第一 PARK變換模塊和第一 PARK逆變換模塊。所述的集電梯控制、驅(qū)動(dòng)與能量回饋于一體的控制系統(tǒng)，其中，PWM逆變控制模塊 包括第四比較模塊、第四PI運(yùn)算模塊、第五比較模塊、第二 CLARK變換模塊、第二 PARK變 換模塊、第六比較模塊、第五PI運(yùn)算模塊、第六PI運(yùn)算模塊、第二解耦模塊、第二 PARK逆變 換模塊、第二空間矢量脈寬調(diào)制運(yùn)算模塊、第二驅(qū)動(dòng)電路和第二積分模塊，其中，所述第四 比較模塊一端連接驅(qū)動(dòng)電機(jī)，另一端連接第四PI運(yùn)算模塊；所述第四PI運(yùn)算模塊連接第五 比較模塊；所述第二 CLARK變換模塊連接驅(qū)動(dòng)電機(jī)的U相和V相；所述第二 CLARK變換模 塊連接第二 PARK變換模塊，所述第二 PARK變換模塊分別連接第五比較模塊和第六比較模 塊；所述第五比較模塊連接第五PI運(yùn)算模塊，所述第六比較模塊連接第六PI運(yùn)算模塊；所 述第五PI運(yùn)算模塊和第六PI運(yùn)算模塊連接第二解耦模塊，所第二解耦模塊、第二 PARK逆 變換模塊、第二空間矢量脈寬調(diào)制運(yùn)算模塊和第二驅(qū)動(dòng)電路依次連接；所述第二積分模塊 一端連接驅(qū)動(dòng)電機(jī)，另一端連接第二 PARK變換模塊和第二 PARK逆變換模塊。所述的集電梯控制、驅(qū)動(dòng)與能量回饋于一體的控制系統(tǒng)，其中，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)為永 磁同步電機(jī)。所述的集電梯控制、驅(qū)動(dòng)與能量回饋于一體的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)采 用32位的ARM作為系統(tǒng)邏輯控制部分的處理器，采用32位的DSP作為系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)及能量回 饋部分的處理器；采用具有250000門(mén)門(mén)電路的FPGA作為系統(tǒng)主板的邏輯電路。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明通過(guò)能量回饋裝置將再生能量完美地回饋給電網(wǎng)，節(jié) 能效果相當(dāng)明顯，同時(shí)能量回饋控制系統(tǒng)的輸出電流功率因數(shù)近似于1，將電梯系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)的干擾降到最小。同時(shí)采用雙PWM控制結(jié)構(gòu)，集電梯控制、驅(qū)動(dòng)與能量回饋于一體，系統(tǒng)硬 件采用32位ARM CPU和32位DSP CPU以及FPGA結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)一部節(jié)能高達(dá)50%的電梯控制 系統(tǒng)。


圖1是本發(fā)明的實(shí)施例提供的能量回饋控制系統(tǒng)的框圖；圖2是本發(fā)明的實(shí)施例提供的能量回饋控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚、明確，以下參照附圖并舉實(shí)施例對(duì) 本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明采用雙PWM控制技術(shù)，在三相電源輸入端與第一 IPM模塊之間設(shè)有被控電 抗，對(duì)電梯輸入電流和驅(qū)動(dòng)電機(jī)電流、轉(zhuǎn)速進(jìn)行精確計(jì)算，達(dá)到精確控制電梯速度、加速度 以及能量回饋于電網(wǎng)的目的。如圖1所示，本發(fā)明包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)1、能量回饋模塊2、第一 IPM模塊3、第二 IPM模 塊6、被控電抗5和濾波電容器4。所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)1分別連接能量回饋模塊2和第二 IPM模 塊6，所述第二 IPM模塊6、濾波電容器4、第一 IPM模塊3和被控電抗5依次連接，所述能量 回饋模塊2分別連接被控電抗5、第二 IPM模塊6和第一 IPM模塊3。本發(fā)明采用雙PWM控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)能量回饋，能量回饋模塊主要包括兩部分PWM整 流回饋控制模塊和PWM逆變控制模塊。雙PWM控制技術(shù)的工作原理為當(dāng)電機(jī)1處于拖動(dòng) 狀態(tài)時(shí)，能量由交流電經(jīng)整流器向?yàn)V波電容4充電，能量通過(guò)第二 IPM模塊6傳送到驅(qū)動(dòng)電 機(jī)1 ；當(dāng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)1處于減速運(yùn)行、輕載向上、重載向下?tīng)顟B(tài)時(shí)，由于負(fù)載慣性作用驅(qū)動(dòng)電機(jī) 1進(jìn)入發(fā)電狀態(tài)，對(duì)濾波電容4進(jìn)行充電使其電壓升高，此時(shí)第一 IPM模塊3中的開(kāi)關(guān)元件 在PWM控制下將能量回饋到交流電網(wǎng)，完成能量的雙向流動(dòng)。參見(jiàn)圖1和圖2，PWM整流控制的控制對(duì)象為被控電抗5，其包括所述PWM整流回 饋控制模塊包括第一比較模塊、第一 PI運(yùn)算模塊、第二比較模塊、第一 CLARK變換模塊、第 一 PARK變換模塊、第三比較模塊、第二 PI運(yùn)算模塊、第三PI運(yùn)算模塊、第一解耦模塊、第一 PARK逆變換模塊、第一空間矢量脈寬調(diào)制運(yùn)算模塊、第一驅(qū)動(dòng)電路、PLL電路和第一積分模 塊，其中，所述第一比較模塊一端連接PWM整流IPM模塊的電壓輸出端，另一端連接第一 PI 運(yùn)算模塊；所述第一 PI運(yùn)算模塊連接第二比較模塊；所述第一 CLARK變換模塊連接三相輸 電線的R相和S相；所述第一 CLARK變換模塊連接第一 PARK變換模塊，所述第一 PARK變換 模塊分別連接第二比較模塊和第三比較模塊；所述第二比較模塊連接第二 PI運(yùn)算模塊，所 述第三比較模塊連接第三PI運(yùn)算模塊；所述第二 PI運(yùn)算模塊和第三PI運(yùn)算模塊連接第一 解耦模塊，所述第一解耦模塊、第一 PARK逆變換模塊、第一空間矢量脈寬調(diào)制運(yùn)算模塊和 第一驅(qū)動(dòng)電路依次連接；所述相序檢測(cè)及鎖相環(huán)電路一端連接三相輸電線、另一端連接第 一積分模塊，所述第一積分模塊連接第一 PARK變換模塊和第一 PARK逆變換模塊。通過(guò)矢量變換，PI調(diào)節(jié)和雙閉環(huán)控制實(shí)現(xiàn)PWM整流回饋控制，所述雙閉環(huán)控制分 為內(nèi)環(huán)即電流環(huán)和外環(huán)即電壓環(huán)(即系統(tǒng)的直流母線電壓)控制。通過(guò)雙閉環(huán)保證當(dāng)電梯 運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)的直流母線電壓不變，保持為630V。PWM整流的工作過(guò)程為①.外環(huán)(電壓環(huán))系統(tǒng)把檢測(cè)到的母線電壓Vd和設(shè)置的直線母線電壓Vd*(630V)通過(guò)第一比較模塊比 較，將其誤差送入第一 PI模塊通過(guò)PI運(yùn)算后，得到q軸電流指令iql*。②.內(nèi)環(huán)(電流 環(huán))系統(tǒng)把檢測(cè)到的R相、S相電流通過(guò)第一 CLARK變換、第一 PARK變換后，產(chǎn)生檢測(cè)的q 軸、d軸電流iql、idl。③.將iql*和iql通過(guò)第二比較模塊進(jìn)行比較，將idl* (設(shè)idl* = 0)和idl通過(guò)第三比較模塊進(jìn)行比較，然后分別將比較后的誤差信號(hào)通過(guò)第二 PI模塊和 第三PI模塊進(jìn)行PI運(yùn)算，經(jīng)過(guò)PI運(yùn)算后的結(jié)果送入第一解耦模塊進(jìn)行解耦后，得到q軸、 d軸電壓uql，udl。④.將uql，udl通過(guò)第一 PARK逆變換模塊和第一 SVPWM (SpaceVector Pulse Width Modulation，空間矢量脈寬調(diào)制)運(yùn)算模塊后，產(chǎn)生PWM脈沖信號(hào)，將PWM脈 沖信號(hào)經(jīng)過(guò)第一驅(qū)動(dòng)電路隔離放大后驅(qū)動(dòng)第一 IPM模塊，從而實(shí)現(xiàn)整流和能量回饋。第一 PARK變換和第一 PARK逆變換中的電角度(θ 1)是由相序檢測(cè)及PLL電路的輸出通過(guò)第一 積分模塊(1/S為積分環(huán)節(jié))進(jìn)行積分得到。參閱圖1和圖2，PWM逆變控制的控制對(duì)象為驅(qū)動(dòng)電機(jī)(1)，其包括第四比較模 塊、第四PI運(yùn)算模塊、第五比較模塊、第二 CLARK變換模塊、第二 PARK變換模塊、第六比較 模塊、第五PI運(yùn)算模塊、第六PI運(yùn)算模塊、第二解耦模塊、第二 PARK逆變換模塊、第二空 間矢量脈寬調(diào)制運(yùn)算模塊、第二驅(qū)動(dòng)電路和第二積分模塊，其中，所述第四比較模塊一端連 接驅(qū)動(dòng)電機(jī)，另一端連接第四PI運(yùn)算模塊；所述第四PI運(yùn)算模塊連接第五比較模塊；所述 第二 CLARK變換模塊連接驅(qū)動(dòng)電機(jī)的U相和V相；所述第二 CLARK變換模塊連接第二 PARK 變換模塊，所述第二 PARK變換模塊分別連接第五比較模塊和第六比較模塊；所述第五比較 模塊連接第五PI運(yùn)算模塊，所述第六比較模塊連接第六PI運(yùn)算模塊；所述第五PI運(yùn)算模 塊和第六PI運(yùn)算模塊連接第二解耦模塊，所述第二解耦模塊、第二 PARK逆變換模塊、第二 空間矢量脈寬調(diào)制運(yùn)算模塊和第二驅(qū)動(dòng)電路依次連接；所述第二積分模塊一端連接驅(qū)動(dòng)電 機(jī)，另一端連接第二 PARK變換模塊和第二 PARK逆變換模塊。逆變控制中通過(guò)矢量變換，PI調(diào)節(jié)和雙閉環(huán)控制，該雙閉環(huán)為內(nèi)環(huán)即電流環(huán)，外 環(huán)即速度環(huán)，保證電梯嚴(yán)格按照設(shè)置的曲線運(yùn)行。PWM逆變的工作過(guò)程為①.外環(huán)(即速 度環(huán))系統(tǒng)把檢測(cè)到的驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速W和第四比較模塊中設(shè)置的轉(zhuǎn)速W*比較，將其誤 差送入第四PI運(yùn)算模塊通過(guò)PI運(yùn)算后，產(chǎn)生q軸電流指令iql*。②.內(nèi)環(huán)(即電流環(huán)) 系統(tǒng)把檢測(cè)到的驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出的U相、V相電流通過(guò)第二 CLARK變換模塊和第二 PARK變換 模塊處理后，產(chǎn)生檢測(cè)的q軸、d軸電流iql、idl。③.iql*和iql經(jīng)過(guò)第五比較模塊進(jìn)行 比較，idl* (設(shè)idl* = 0)和idl經(jīng)過(guò)第六比較模塊進(jìn)行比較，分別將比較后的誤差信號(hào)送 入第五PI運(yùn)算模塊和第六PI運(yùn)算模塊進(jìn)行PI運(yùn)算，然后將其結(jié)果送入第二解耦模塊進(jìn)行 解耦后，得到q軸、d軸電壓uql，udl。④.將uql，udl通過(guò)第二 PARK逆變換模塊和第二 SVPWM運(yùn)算模塊處理后，產(chǎn)生PWM脈沖信號(hào)，將所述PWM脈沖經(jīng)過(guò)第二驅(qū)動(dòng)電路隔離放大后 驅(qū)動(dòng)第二 IPM模塊，從而實(shí)現(xiàn)逆變和能量回饋。第二 PARK變換處理和第二 PARK逆變換處 理中的電角度(θ 1)是由第二積分模塊(1/S為積分環(huán)節(jié))得到。本發(fā)明的電梯控制、驅(qū)動(dòng)與能量回饋一體化控制系統(tǒng)包括電梯邏輯控制模塊，用于電梯集選控制、參數(shù)調(diào)試與存儲(chǔ)、電梯故障處理、系統(tǒng)自 檢與處理。 電梯電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制模塊，用于電梯電機(jī)速度檢測(cè)、電機(jī)電角檢測(cè)、電梯運(yùn)行曲線的 生成、電梯速度的控制、加速度的控制和力矩的控制。
通訊模塊，其用于主板同呼梯工作站、轎頂工作站、操作器、群控板、遠(yuǎn)程監(jiān)控板之 間的通訊，以及電梯邏輯控制模塊與電梯電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制模塊之間的高速通訊。能量回饋模塊，其包括PWM逆變器控制模塊，用于電梯電機(jī)的電流檢測(cè)、電梯負(fù)載 檢測(cè)、矢量控制、電梯電機(jī)力矩控制；PWM整流器控制模塊，用于電梯輸入電源電流檢測(cè)、輸 入電源相角檢測(cè)、輸入電壓檢測(cè)、矢量控制、輸入電源電流控制、功率因數(shù)控制。同步電機(jī)初 始電角的檢測(cè)與評(píng)估模塊。其中，所述電梯邏輯控制模塊與電梯電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制模塊通過(guò)通訊模塊連接，所述 電梯電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制模塊連接能量回饋模塊。本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)電機(jī)為永磁同步電機(jī)，制動(dòng)方式為能量回饋，具體的硬件結(jié)構(gòu)包括 采用32位ARM處理器作為系統(tǒng)邏輯控制部分的CPU ；采用32位DSP處理器作為系統(tǒng)驅(qū)動(dòng) 及能量回饋部分的CPU ；采用250,000門(mén)門(mén)電路的FPGA作為系統(tǒng)主板的邏輯電路；連接兩 CPU之間的高速通訊電路；系統(tǒng)主板輸入/輸出電路；采用PSD4235作為系統(tǒng)參數(shù)存儲(chǔ)器； 對(duì)系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行調(diào)試的手持式操作器；采用三菱IPM模塊作為系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)元件；采用TI公 司DC/DC電源模塊作為系統(tǒng)的直流電源控制器；采用韓國(guó)三和電容器作為系統(tǒng)主電路中的 濾波電容器；采用日本和泉繼電器作為系統(tǒng)輸出繼電器；采用日本富士接觸器作為系統(tǒng)輸 出接觸器。當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，可通過(guò)相關(guān)檢測(cè)電路對(duì)永磁同步電機(jī)速度、電流、電壓、電梯負(fù)載、 電機(jī)及IPM模塊溫度、電梯停電和電梯充電及電池低電壓等指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)以保證系統(tǒng)運(yùn)行 穩(wěn)定安全。其中32位的ARM處理器負(fù)責(zé)系統(tǒng)邏輯控制，包括集選電梯邏輯控制模塊，電梯故 障處理與記錄模塊，輸入/輸出設(shè)計(jì)與操作器顯示模塊，系統(tǒng)時(shí)間調(diào)整及定時(shí)器設(shè)置模塊， 密碼輸入與設(shè)置模塊，電梯功能設(shè)計(jì)模塊，電梯層站顯示設(shè)置模塊，電梯各基站設(shè)置模塊， 電梯層樓間距設(shè)置與檢測(cè)模塊，電梯時(shí)序設(shè)置模塊，電梯各種距離設(shè)置模塊，電梯不開(kāi)門(mén)、 不停層站設(shè)置模塊，電梯電機(jī)參數(shù)設(shè)置模塊，電梯能量回饋參數(shù)設(shè)置模塊，電梯速度設(shè)置模 塊，通訊模塊，電梯并聯(lián)控制模塊和電梯運(yùn)行曲線產(chǎn)生模塊。而32位的DSP處理器則負(fù)責(zé) 系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)及能量回饋，包括電梯電機(jī)運(yùn)行速度檢測(cè)模塊，電梯電機(jī)電角檢測(cè)模塊，電機(jī)電流 檢測(cè)模塊，輸入電源電流檢測(cè)模塊，輸入電源相位檢測(cè)模塊，輸入電源電壓檢測(cè)模塊，數(shù)字 PID模塊，數(shù)字濾波模塊，矢量控制模塊，PWM逆變器控制模塊，PWM整流器控制模塊，SVPWM 模塊，系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)及能量回饋部分故障檢測(cè)及處理模塊，電梯輸入電源相序檢測(cè)模塊和通訊 模塊。因電梯的層樓間距均不相同，本系統(tǒng)開(kāi)發(fā)了電梯的運(yùn)行曲線生成軟件，可以根據(jù) 層樓間距自動(dòng)產(chǎn)生不同的運(yùn)行曲線，使電梯按生成的曲線運(yùn)行，在保證電梯啟動(dòng)、停止舒適 感的前提下進(jìn)一步提高電梯的運(yùn)行效率。本發(fā)明在滿足國(guó)標(biāo)GB7588-2003的前提下，主要的技術(shù)指標(biāo)為①輸入電壓為單 相AC220V、三相AC380V/220V，50Hz ；②電梯層站數(shù)為48 ；③電梯速度為3. Om/s ；④電梯載 重為1600Kg ；⑤制動(dòng)方式為能量回饋；⑥EMC符合EN12015，EN12016。雙PWM控制結(jié)構(gòu)中的ia*、ib*、ic*是與電網(wǎng)電壓ea、eb、ec具有同頻同相位的電 流信號(hào)，經(jīng)PWM整流控制器與實(shí)際電流ia、、ib、ic比較生成6路PWM開(kāi)關(guān)信號(hào)控制整流器 中開(kāi)關(guān)元件導(dǎo)通和關(guān)斷，使實(shí)際電流跟隨ia*、ib*、ic*，網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)約等于1，消除網(wǎng)側(cè) 諧波污染，能量雙向流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了電機(jī)的四象限運(yùn)行，調(diào)速范圍大、動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間短(使電梯很快達(dá)到速度要求)等特點(diǎn)。 應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明的應(yīng)用不限于上述的舉例，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可 以根據(jù)上述說(shuō)明加以改進(jìn)或變換，所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保 護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種集電梯控制、驅(qū)動(dòng)與能量回饋于一體的控制系統(tǒng)，其特征在于，包括電梯邏輯控制模塊，用于電梯集選控制、參數(shù)調(diào)試與存儲(chǔ)、電梯故障處理、系統(tǒng)自檢與 處理；電梯電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制模塊，用于電梯電機(jī)速度檢測(cè)、電機(jī)電角檢測(cè)、電梯運(yùn)行曲線的生 成、電梯速度的控制、加速度的控制和力矩的控制；通訊模塊，用于主板同呼梯工作站、轎頂工作站、操作器、群控板、遠(yuǎn)程監(jiān)控板之間的通 訊，以及電梯邏輯控制模塊與電梯電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制模塊之間的高速通訊；能量回饋模塊，其包括PWM逆變器控制模塊，用于電梯電機(jī)的電流檢測(cè)、電梯負(fù)載檢 測(cè)、矢量控制、電梯電機(jī)力矩控制；PWM整流器控制模塊，用于電梯輸入電源電流檢測(cè)、輸入 電源相角檢測(cè)、輸入電壓檢測(cè)、矢量控制、輸入電源電流控制、功率因數(shù)控制；其中，所述電梯邏輯控制模塊與電梯電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制模塊通過(guò)通訊模塊連接，所述電梯 電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制模塊連接能量回饋模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集電梯控制、驅(qū)動(dòng)與能量回饋于一體的控制系統(tǒng)，其特征在 于，還包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)和濾波電容器，被控電抗、第一 IPM模塊和第二 IPM模塊，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī) 分別連接能量回饋模塊的PWM逆變控制模塊和第二 IPM模塊；所述第二 IPM模塊連接濾波 電容器；所述被控電抗、第一 IPM模塊和濾波電容器依次連接；所述能量回饋模塊的PWM逆 變控制模塊連接第二 IPM模塊；所述能量回饋模塊的PWM整流回饋控制模塊連接被控電抗 的輸入端和第一 IPM模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的集電梯控制、驅(qū)動(dòng)與能量回饋于一體的控制系統(tǒng)，其特征在 于，所述PWM整流回饋控制模塊包括第一比較模塊、第一 PI運(yùn)算模塊、第二比較模塊、第 一 CLARK變換模塊、第一 PARK變換模塊、第三比較模塊、第二 PI運(yùn)算模塊、第三PI運(yùn)算模 塊、第一解耦模塊、第一 PARK逆變換模塊、第一空間矢量脈寬調(diào)制運(yùn)算模塊、第一驅(qū)動(dòng)電 路、PLL電路和第一積分模塊，其中，所述第一比較模塊一端連接PWM整流IPM模塊的電壓 輸出端，另一端連接第一 PI運(yùn)算模塊；所述第一 PI運(yùn)算模塊連接第二比較模塊；所述第一 CLARK變換模塊連接三相輸電線的R相和S相；所述第一 CLARK變換模塊連接第一 PARK變 換模塊，所述第一 PARK變換模塊分別連接第二比較模塊和第三比較模塊；所述第二比較模 塊連接第二 PI運(yùn)算模塊，所述第三比較模塊連接第三PI運(yùn)算模塊；所述第二 PI運(yùn)算模塊 和第三PI運(yùn)算模塊連接第一解耦模塊，所述第一解耦模塊、第一 PARK逆變換模塊、第一空 間矢量脈寬調(diào)制運(yùn)算模塊和第一驅(qū)動(dòng)電路依次連接；所述相序檢測(cè)及鎖相環(huán)電路一端連接 三相輸電線、另一端連接第一積分模塊，所述第一積分模塊連接第一 PARK變換模塊和第一 PARK逆變換模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的集電梯控制、驅(qū)動(dòng)與能量回饋于一體的控制系統(tǒng)，其特征在 于，PWM逆變控制模塊包括第四比較模塊、第四PI運(yùn)算模塊、第五比較模塊、第二 CLARK變 換模塊、第二 PARK變換模塊、第六比較模塊、第五PI運(yùn)算模塊、第六PI運(yùn)算模塊、第二解 耦模塊、第二 PARK逆變換模塊、第二空間矢量脈寬調(diào)制運(yùn)算模塊、第二驅(qū)動(dòng)電路和第二積 分模塊，其中，所述第四比較模塊一端連接驅(qū)動(dòng)電機(jī)，另一端連接第四PI運(yùn)算模塊；所述第 四PI運(yùn)算模塊連接第五比較模塊；所述第二 CLARK變換模塊連接驅(qū)動(dòng)電機(jī)的U相和V相； 所述第二 CLARK變換模塊連接第二 PARK變換模塊，所述第二 PARK變換模塊分別連接第五 比較模塊和第六比較模塊；所述第五比較模塊連接第五PI運(yùn)算模塊，所述第六比較模塊連接第六PI運(yùn)算模塊；所述第五PI運(yùn)算模塊和第六PI運(yùn)算模塊連接第二解耦模塊，所第二 解耦模塊、第二 PARK逆變換模塊、第二空間矢量脈寬調(diào)制運(yùn)算模塊和第二驅(qū)動(dòng)電路依次連 接；所述第二積分模塊一端連接驅(qū)動(dòng)電機(jī)，另一端連接第二 PARK變換模塊和第二 PARK逆變 換模塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的集電梯控制、驅(qū)動(dòng)與能量回饋于一體的控制系統(tǒng)，其特征在 于，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)為永磁同步電機(jī)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集電梯控制、驅(qū)動(dòng)與能量回饋于一體的控制系統(tǒng)，其特征在 于，所述電梯邏輯控制模塊的核心處理器為32位ARM處理器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集電梯控制、驅(qū)動(dòng)與能量回饋于一體的控制系統(tǒng)，其特征在 于，所述電梯電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制模塊的核心處理器為32位DSP處理器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集電梯控制、驅(qū)動(dòng)與能量回饋于一體的控制系統(tǒng)，其特征在 于，所述系統(tǒng)還包括一對(duì)系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行調(diào)試的手持式操作器。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了集電梯控制、驅(qū)動(dòng)與能量回饋于一體的控制系統(tǒng)，包括電梯邏輯控制模塊，用于電梯集選控制、參數(shù)調(diào)試與存儲(chǔ)、電梯故障處理、系統(tǒng)自檢與處理；電梯電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制模塊，用于電梯電機(jī)速度檢測(cè)、電機(jī)電角檢測(cè)、電梯運(yùn)行曲線的生成、電梯速度的控制、加速度的控制和力矩的控制；采用雙PWM控制技術(shù)的能量回饋模塊，并在三相電源輸入端與第一IPM模塊之間設(shè)有被控電抗，對(duì)電梯輸入電流和驅(qū)動(dòng)電機(jī)電流、轉(zhuǎn)速進(jìn)行精確計(jì)算，達(dá)到精確控制電梯速度、加速度以及能量回饋于電網(wǎng)的目的。采用本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)一部節(jié)能的電梯控制系統(tǒng)。
文檔編號(hào)B66B1/30GK102001558SQ201010567570
公開(kāi)日2011年4月6日 申請(qǐng)日期2010年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月30日
發(fā)明者李思成, 羅飛, 郭智于, 陳衛(wèi)堅(jiān), 陳應(yīng)豪, 黃競(jìng) 申請(qǐng)人:廣州富菱達(dá)電梯有限公司