CN101084156A

CN101084156A - 电梯控制装置

Info

Publication number: CN101084156A
Application number: CNA2005800305140A
Authority: CN
Inventors: 上田隆美; 酒井雅也; 柴田益诚
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2005-11-14
Filing date: 2005-11-14
Publication date: 2007-12-05
Anticipated expiration: 2025-11-14
Also published as: JP4987482B2; EP1950164A4; EP1950164B1; CN100562475C; EP1950164A1; US7588125B2; JPWO2007055023A1; WO2007055023A1; US20080315802A1

Abstract

本发明提供一种电梯控制装置，该电梯控制装置不使用秤装置等的负荷检测单元而使用高效率的速度图形进行轿厢运转。该电梯控制装置具有：电流检测器，其检测从逆变器提供给电动机的电流；速度检测器，其检测电动机的转速；速度图形生成单元，其生成电梯的速度图形；电动机速度控制装置，其进行速度控制，以使速度检测值追随上述速度图形的速度指令值；以及电动机电流控制装置，其根据速度指令值，使用电流检测值和速度检测值来对逆变器进行提供给电动机的电流的控制；电动机电流控制装置具有：占空比检测单元，其检测规定的取样周期内的逆变器的有效时间的比例即占空比；速度图形生成单元根据所检测的占空比检测值来变更电动机的速度图形。

Description

电梯控制装置

技术领域

本发明涉及使轿厢的运行速度可变的电梯控制装置。

背景技术

以往，开发了一种根据轿厢的装载量来变更提供给电动机的速度图形，从而调整加减速度和最高速度的电梯控制装置。在这种电梯控制装置中，有根据对应于秤装置等所检测的轿厢装载量而预先设定的速度、或者基于轿厢装载量所运算的速度来控制轿厢运行的控制装置，以及在运行中根据流入电动机的电流检测对电动机施加的负荷来调整速度的控制装置。例如，有设置了检测轿厢装载量的单元，并根据轿厢的装载量和移动距离来变更速度图形，从而调整加减速度和最高速度的电梯控制装置(例如，参照专利公报1)。

专利文献1：日本特开2003-238037号公报

然而，在使用秤装置等检测轿厢装载量来变更速度图形的电梯控制装置中，存在以下问题，即：在秤装置的检测误差或运行时的损耗大的情况下，电动机或逆变器等的驱动设备的负担增大。

并且，存在以下问题，即：当预先把秤装置的误差或损耗估计在内来进行速度图形的运算时，在误差或损耗少的情况下变得保守，以比本来能发挥的速度慢的速度进行运行，其结果，不能充分发挥驱动设备的能力。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而作成的，本发明的目的是提供一种不使用现有的秤装置等的负荷检测单元而使用高效率的速度图形来进行轿厢运转的电梯控制装置。

本发明的电梯控制装置利用由逆变器驱动的电动机来使轿厢升降，该轿厢与一端经由滑轮连接有平衡锤的绳索的另一端连接，其特征在于，该电梯控制装置具有：电流检测器，其检测从上述逆变器提供给上述电动机的电流；速度检测器，其检测上述电动机的转速；速度图形生成单元，其生成电梯的速度图形；电动机速度控制装置，其进行速度控制，以使来自上述速度检测器的速度检测值追随来自上述速度图形生成单元的速度图形的速度指令值；以及电动机电流控制装置，其根据来自上述电动机速度控制装置的速度指令值，使用来自上述电流检测器的电流检测值和来自上述速度检测器的速度检测值来对上述逆变器进行提供给上述电动机的电流的控制；上述电动机电流控制装置具有：占空比检测单元，其检测规定的取样周期内的逆变器的有效时间的比例即占空比；上述速度图形生成单元根据由上述占空比检测单元检测的占空比检测值来变更上述电动机的速度图形。

并且，其特征在于，该电梯控制装置还具有：电压运算单元，其根据来自上述电流检测单元的电流检测值和来自上述速度检测单元的速度检测值运算对上述电动机施加的电压；上述速度图形生成单元根据上述电压运算单元的输出来变更上述电动机的速度图形。

并且，其特征在于，在轿厢的加速中，来自上述速度检测器的速度检测值与速度图形的差或差的微分值超过了预先设定的阈值的情况下，上述速度图形生成单元把速度图形切换到恒速运行。

而且，其特征在于，在轿厢的加速中，来自上述电流检测器的电流检测值与电流指令值的差或差的微分值超过了预先设定的阈值的情况下，上述电动机电流控制装置把控制指令输出到上述速度图形生成单元中，以便停止加速，并把速度图形切换到恒速运行；上述速度图形生成单元根据来自上述电动机电流控制装置的控制指令把速度图形切换到恒速运行。

根据本发明，事先检测由电动机的驱动转矩和速度产生的电压饱和，变更电动机的速度图形，避免电动机的电压饱和，可提供比以往更高速稳定的电梯驱动控制，不使用现有的秤装置等的负荷检测单元，而使用高效率的速度图形即可进行轿厢运转。

附图说明

图1是示出本发明的实施方式1的电梯控制装置的结构的框图。

图2是对本发明的实施方式1的逆变器的占空比进行说明的图。

图3是对本发明的实施方式1的速度图形生成进行说明的图。

图4是根据本发明的实施方式2的电梯控制装置的结构的框图。

图5是示出本发明的实施方式3的电梯控制装置的结构的框图。

图6是示出本发明的实施方式3的电梯速度图形的例子的图。

图7是示出本发明的实施方式4的电梯控制装置的结构的框图。

图8是示出本发明的实施方式5的电梯控制装置的结构的框图。

图9是示出本发明的实施方式6的电梯控制装置的结构的框图。

具体实施方式

实施方式1

图1是示出本发明的实施方式1的电梯控制装置的结构的框图。图1所示的电梯控制装置具有：换流器2，其把来自交流电源1的交流转换成直流；平滑电容器3，其对来自换流器2的直流输出进行平滑；串联连接体，其由与平滑电容器3并联连接的再生电阻4和再生开关5构成；以及逆变器6，其把由平滑电容器3所平滑的换流器2的直流输出转换成交流来提供给电动机8；该电梯控制装置驱动电动机8来使轿厢12升降，该轿厢12与一端经由滑轮10连接有平衡锤13的绳索11的另一端连接。

并且，图1所示的电梯控制装置具有：电流检测器7，其检测从逆变器6提供给电动机8的电流；速度检测器9，其检测电动机8的转速；速度图形生成单元15，其运算生成电梯的速度图形21；电动机速度控制装置16，其输出速度指令值22，用于进行速度控制，以使来自速度检测器9的速度检测值24追随来自速度图形生成单元15的速度图形；以及电动机电流控制装置17，其为了根据来自电动机速度控制装置16的速度指令值22，使用来自电流检测器7的电流检测值23和来自速度检测器9的速度检测值24对逆变器6提供给电动机8的电流进行控制，将电流指令值25作为逆变器6的驱动信号来输出。

这里，电动机电流控制装置17内置有占空比检测单元，该占空比检测单元检测规定的取样周期内的逆变器6的接通时间的比例即占空比，速度图形生成单元15根据由占空比检测单元检测的占空比检测值25来变更电动机的速度图形。

下面，对上述结构的电梯控制装置的动作进行说明。

轿厢12和平衡锤13经由滑轮10与绳索11的两端连接，上述滑轮10由电动机8旋转，使轿厢12升降。电动机8由逆变器6驱动。

并且，一般情况下，逆变器6由电动机8的电流控制装置17进行电流控制。此时，在电流控制装置17的电流控制中大多使用矢量控制，使用由速度检测器9检测的电动机的速度和磁极位置、以及由电流检测器7检测的电动机电流来进行电流控制，电流控制装置17根据电动机8所需要的电流，向内置于逆变器6中的晶体管发出导通/截止的开关动作图形的指令。

在电动机电流控制装置17的上位设置有控制电动机速度的电动机速度控制装置16，电动机速度控制装置16进行速度控制，以使由速度检测器9检测的电动机速度追随由速度图形生成单元15生成的速度指令值。

来自交流电源1的交流由换流器2转换成直流，由平滑电容器3对该直流进行了平滑的直流电压成为逆变器6的输入。并且，再生开关5和再生电阻4的串联连接体与平滑电容器3并联连接。

该再生电阻4是为了把在电动机8再生运转时再生的功率作为热来消耗而设置的。这是通过在平滑电容器3的电压超过了某个基准值时接通再生开关5，以使平滑电容器3和再生电阻4成为闭合电路，使电流流入再生电阻4来进行的。在再生开关5接通时，电流流入再生电阻4，平滑电容器3的电压下降。然后，当平滑电容器3的电压低于某个值时，再生开关5断开，从而停止对再生电阻4的通电，平滑电容器3的电压下降停止。

这样，通过根据平滑电容器3的电压来接通和断开再生开关5，从而把对逆变器6的直流输入电压控制在规定的范围内。另外，一般情况下，再生开关5使用半导体开关。

图2示出随着轿厢12在动力运行状态(例如，在定员乘梯进行上升的情况)下开始运行而且速度增加而变化的对逆变器6的指令的占空比Ti。这里，占空比Ti是规定的取样周期T内的对逆变器6的指令的有效状态的时间比例，例如，可使用ΔTi/T来计算。在图2中表示随着轿厢12的速度增加有效时间的比例增加的状态。当该占空比乘以母线电压的检测输出时，可运算对电动机8施加的电压。进行如下动作：根据该运算电压事先检测由电动机8的驱动转矩和速度产生的电压饱和，并且当母线电压不怎么变动时，根据占空比事先检测电压饱和，使用速度图形生成单元15变更电动机8的速度图形。

即，图3对速度图形生成单元15的速度图形生成进行说明。这里，占空比的阈值A1是根据不使逆变器6过负荷的容许值B1来设定的，并且考虑到由从加速状态切换到恒速状态的加速变圆开始时刻t1到恒速运行之间增加的占空比以及从减速开始时刻t2 临时增加的占空比，设定成不超过容许值B1。

如图3所示，在轿厢12根据轿厢速度的速度图形在加速状态下运行中，在时刻t1逆变器6的有效时间的占空比达到阈值A1时，速度图形生成单元15中止加速，运算以恒速运行的速度图形，并输出到电动机速度控制装置16中。由于电动机速度控制装置16根据上述速度图形控制电动机8，因而轿厢以恒速运行。另外，在切换到恒速时，考虑轿厢12内的乘客的乘坐感觉，以平滑曲线从加速状态切换到恒速状态。然后，当轿厢12到达时刻t2的减速开始地点时，速度图形生成单元15生成进行减速的速度图形，轿厢12减速并停止。

从加速变圆开始增加到恒速运行的占空比依赖于加速度和从加速转移到恒速时的加速变圆图形。如果加速度越大并且加速变圆时间越大，则占空比的增加就越大。并且，减速开始时临时增加的占空比依赖于减速度或从恒速转移到减速时的减速变圆图形，且减速度越大并且减速变圆时间越小，则占空比的增加量就越大。

另外，可以根据加速度或加速变圆图形把阈值A1设定成使占空比不超过容许值B1，也可以根据阈值A1把加速度或加速变圆图形设定成使占空比不超过容许值B1。

并且，可以在设定了减速度和减速变圆图形之后，把阈值A1设定成使占空比不超过容许值B1，也可以在设定了阈值A1之后，把减速度和减速变圆图形设定成使占空比不超过容许值B1。然后，可以按照每次运行重新设定阈值A1。而且，上述阈值可以在电动机8的动力运行与再生之间切换。如果例如再生电阻4有余热，则在再生运转时，与动力运转时相比，可把最高速度或驱动转矩取得较大，可生成更高速的速度图形。

并且，阈值A1越大，则越能进行电梯的高速运转，然而阈值A1越大，则减速度就越不能大，减速变圆时间有必要延长。因此，关于运转时间的缩短，在阈值A1、减速度和减速变圆图形之间存在折衷关系。因此，可以把阈值A1、减速度和减速变圆图形设定成使运行时间减小。

在现有例中，设置有检测轿厢装载量的单元，根据由该单元所检测的轿厢装载量来运算速度图形，然而此时有必要针对轿厢装载量的检测误差把设计余量估计在内来进行速度图形的运算。然而，在本发明中，由于不需要检测轿厢装载量的单元，因而没有必要为了运算速度图形而设置针对装载量的设计余量，即使在有轿厢装载量的检测误差的情况下，也能在电动机的可容许范围内以最大速度运行。

因此，根据实施方式1，根据逆变器6的占空比运算对电动机8施加的电压，并事先检测由电动机8的驱动转矩和速度产生的电压饱和，变更对电动机8的速度图形，避免电动机8的电压饱和，可提供比以往更高速稳定的电梯驱动控制，不使用现有的秤装置等的负荷检测单元，可使用高效率的速度图形进行轿厢运转。

实施方式2

图4是示出本发明的实施方式2的电梯控制装置的结构的框图。在图4所示的实施方式2的结构中，与图1所示的实施方式1相同的部分附上相同符号，并省略其说明。在该图4中，针对图1所示的实施方式1的结构，还具有：母线电压测量单元26，其测量由平滑电容器3所平滑的直流电压；以及电压运算单元27，其根据母线电压检测单元26的输出信号和占空比运算对电动机8施加的电压；速度图形生成单元15根据该电压运算单元27的输出来变更电动机8的速度图形。

即，使用速度图形生成单元15把电压运算单元27的输出与图3所示的阈值进行比较，取得与实施方式1相同的效果，即使在母线电压由于交流电源1的电压变动而变动的情况下，也能高精度地求出电动机施加电压，因而可更高精度地生成速度图形。

因此，根据实施方式2，根据逆变器6的母线电压和占空比运算对电动机8施加的电压，事先检测由电动机8的驱动转矩和速度产生的电压饱和，变更对电动机8的速度图形，可避免电动机8的电压饱和，检测母线电压来提高由交流电源1的变动引起的电压运算的精度，因而可提供更高速稳定的电梯驱动控制。

实施方式3

图5是示出本发明的实施方式3的电梯控制装置的结构的框图。在图5所示的实施方式3的结构中，与图1所示的实施方式1相同的部分附上相同符号，并省略其说明。在该图5中，针对图1所示的实施方式1的结构，在速度图形生成单元15的前级还设置有目标层设定单元28，该目标层设定单元28生成使电梯从当前层移动到目标层的指令，速度图形生成单元15变更根据由目标层设定单元28设定的到目标层的移动距离而生成的速度图形的加速度大小。

即，目标层设定单元28根据其移动距离进行如下动作：如图6所示，例如在不能生成距离速度恒定图形的短距离移动时，选择图6所示的高加速图形SPI，并且在除此以外的长距离移动时，选择低加速图形SP2。由此，可提供能以最短时间到达目标层的电梯控制装置。

因此，根据实施方式3，可提供以下的电梯控制装置，即：在速度图形生成中，根据由目标层设定单元28的输出引起的移动距离，在电动机8未达到可生成的最高速度而被驱动的移动距离以下时，把加速度设定得高，且在上述以外的移动距离时，把加速度设定得比上述设定低，从而能以最短时间到达目标层。

实施方式4

图7是示出本发明的实施方式4的电梯控制装置的结构的框图。在图7所示的实施方式4的结构中，与图1所示的实施方式1相同的部分附上相同符号，并省略其说明。在该图7中，针对图1所示的实施方式1的结构，还具有电压运算单元29，该电压运算单元29根据来自电流检测器7的电流检测值和来自速度检测器9的速度检测值来运算对电动机8施加的电压，速度图形生成单元15根据电压运算单元29的输出来变更电动机8的速度图形。

即，电压运算单元29进行如下动作：根据电流检测器7和速度检测器9的输出信号运算来对电动机8施加的电压，速度图形生成单元15把该电压运算单元29的输出信号与图3所示的阈值进行比较，取得与实施方式1相同的效果，具有能使用简单结构更高精度地生成速度图形的效果。

另外，在该实施方式4中，根据电动机8的电压切换和生成速度图形，然而此外即使根据电动机电流、再生功率以及电动机功率来切换和生成速度图形，当然也能取得相同效果。

因此，根据实施方式4，根据流入电动机8的电流和转速运算对电动机8施加的电压，事先检测由电动机8的驱动转矩和速度产生的电动机的电压饱和，变更对电动机8的速度图形，可避免电动机8的电压饱和，使用内置于控制装置中的电流检测器7和速度检测器9来实施电压运算，因而可提供不发生成本上升、更高速稳定的电梯驱动控制。

实施方式5

图8是示出本发明的实施方式5的电梯控制装置的结构的框图。在图8所示的实施方式5的结构中，与图1所示的实施方式1相同的部分附上相同符号，并省略其说明。在该图8中，把速度检测器9的输出反馈到速度图形生成单元15，在轿厢的加速中，来自速度检测器9的速度检测值与速度图形的差或差的微分值超过了预先设定的阈值的情况下，使用速度图形生成单元15把速度图形切换到恒速运行。

即，在图8所示的电梯控制装置中构成为，反馈速度检测器9的输出，由速度图形生成单元15把该输出与速度图形相比较来进行控制。当电动机功率、电压和电流根据电源容量或电动机能力而达到饱和时，进行如下动作：使速度图形和速度检测器9的输出的差增加，因而在本发明的实施方式5中，在轿厢12加速中，在速度图形生成单元15中进行如下动作：当速度图形与来自速度检测器9的信号的差超过事先设定的阈值时，停止加速，并把速度图形切换到恒速运行。这样，由于电动机8的转速可到达能追随速度图形的极限附近，因而具有能以电梯装置的极限最高速度来驱动轿厢12的效果。

或者，在速度图形生成单元15中可以动作成，当速度图形与来自速度检测器9的信号的差的微分值超过事先设定的阈值时，停止加速，并把速度图形切换到恒速运行。这样，由于可检测电动机8的转速和速度图形差的变化，因而可进行如下动作：以更短时间把速度图形切换到恒速运行，因此具有能以电梯装置的极限最高速度更稳定地驱动轿厢的效果。

因此，根据实施方式5，在轿厢的加速中，来自速度检测器9的速度检测值与速度图形的差或差的微分值超过了预先设定的阈值的情况下，使用速度图形生成单元15把速度图形切换到恒速运行，因而能使用控制装置内的简单结构提供更高速稳定的电梯驱动控制。

实施方式6

图9是示出本发明的实施方式6的电梯控制装置的结构的框图。在图9所示的实施方式6的结构中，与图1所示的实施方式1相同的部分附上相同符号，并省略其说明。在该图9中，在轿厢的加速中，来自电流检测器7的电流检测值与电流指令值的差或差的微分值超过了预先设定的阈值的情况下，电动机电流控制装置17把控制指令输出到速度图形生成单元15，以便停止加速，并把速度图形切换到恒速运行；速度图形生成单元15根据来自电动机电流控制装置17的控制指令把速度图形切换到恒速运行。

在图9所示的电梯控制装置中构成为，在电动机电流控制装置17中反馈电流检测器7的输出，与电流指令值相比较来进行控制，因而当电动机功率、电压和电流根据电源容量和电动机能力达到饱和时，进行动作使电流指令值与电流检测器7的输出的差增加。

因此，在该实施方式6中，在轿厢12加速中，在电动机电流控制装置17中进行如下动作：当电流指令值与来自电流检测器7的信号的差超过了事先设定的阈值时，或者当电流指令值与来自电流检测器7的信号的差的微分值超过了事先设定的阈值时，停止加速，并把速度图形切换到恒速运行。一般情况下，由于电流控制系统的响应速度比速度控制系统快，因而可进行动作使更高精度且高速地把速度图形切换到恒速运行。由此，具有能以电梯装置的极限最高速度驱动轿厢的效果。

因此，根据实施方式6，在轿厢的加速中，来自电流检测器7的电流检测值与电流指令值的差或差的微分值超过了预先设定的阈值的情况下，停止加速，并把速度图形切换到恒速运行，因而可使用控制装置内的简单结构提供更高速稳定的电梯驱动控制。

Claims

1.一种电梯控制装置，其利用由逆变器驱动的电动机来使轿厢升降，该轿厢与一端经由滑轮连接有平衡锤的绳索的另一端连接，其特征在于，该电梯控制装置具有：

电流检测器，其检测从上述逆变器提供给上述电动机的电流；

速度检测器，其检测上述电动机的转速；

速度图形生成单元，其生成电梯的速度图形；

电动机速度控制装置，其进行速度控制，以使来自上述速度检测器的速度检测值追随来自上述速度图形生成单元的速度图形的速度指令值；以及

电动机电流控制装置，其根据来自上述电动机速度控制装置的速度指令值，使用来自上述电流检测器的电流检测值和来自上述速度检测器的速度检测值来对上述逆变器进行提供给上述电动机的电流的控制；

上述电动机电流控制装置具有：占空比检测单元，其检测规定的取样周期内的逆变器的有效时间的比例即占空比；

上述速度图形生成单元根据由上述占空比检测单元检测的占空比检测值变更上述电动机的速度图形。

2.根据权利要求1所述的电梯控制装置，其特征在于，该电梯控制装置还具有：

母线电压检测单元，其检测对上述逆变器施加的母线电压；以及

电压运算单元，其根据来自上述母线电压检测单元的母线电压检测值和来自上述占空比检测单元的占空比检测值运算对上述电动机施加的电压；

上述速度图形生成单元根据上述电压运算单元的输出变更上述电动机的速度图形。

3.根据权利要求1或2所述的电梯控制装置，其特征在于，该电梯控制装置还具有：目标层设定单元，其生成使电梯轿厢从当前层移动到目标层的指令；

上述速度图形生成单元对根据由上述目标层设定单元设定的到目标层的移动距离而生成的速度图形的加速度大小进行变更。

4.一种电梯控制装置，其利用由逆变器驱动的电动机来使轿厢升降，该轿厢与一端经由滑轮连接有平衡锤的绳索的另一端连接，其特征在于，该电梯控制装置具有：

速度检测器，其检测上述电动机的转速；

速度图形生成单元，其生成电梯的速度图形；

电动机速度控制装置，其进行速度控制，以使来自上述速度检测器的速度检测值追随来自上述速度图形生成单元的速度图形的速度指令值；

电动机电流控制装置，其根据来自上述电动机速度控制装置的速度指令值，使用来自上述电流检测器的电流检测值和来自上述速度检测器的速度检测值来对上述逆变器进行提供给上述电动机的电流的控制；以及

电压运算单元，其根据来自上述电流检测单元的电流检测值和来自上述速度检测单元的速度检测值来运算对上述电动机施加的电压；

上述速度图形生成单元根据上述电压运算单元的输出来变更上述电动机的速度图形。

5.一种电梯控制装置，其利用由逆变器驱动的电动机来使轿厢升降，该轿厢与一端经由滑轮连接有平衡锤的绳索的另一端连接，其特征在于，该电梯控制装置具有：

速度检测器，其检测上述电动机的转速；

速度图形生成单元，其生成电梯的速度图形；

在轿厢的加速中，来自上述速度检测器的速度检测值与速度图形的差或差的微分值超过了预先设定的阈值的情况下，上述速度图形生成单元把速度图形切换到恒速运行。

6.一种电梯控制装置，其利用由逆变器驱动的电动机来使轿厢升降，该轿厢与一端经由滑轮连接有平衡锤的绳索的另一端连接，其特征在于，该电梯控制装置具有：

速度检测器，其检测上述电动机的转速；

速度图形生成单元，其生成电梯的速度图形；

在轿厢的加速中，来自上述电流检测器的电流检测值与电流指令值的差或差的微分值超过了预先设定的阈值的情况下，上述电动机电流控制装置把控制指令输出到上述速度图形生成单元中，以便停止加速，并把速度图形切换到恒速运行；

上述速度图形生成单元根据来自上述电动机电流控制装置的控制指令把速度图形切换到恒速运行。