CN101279687A - 电梯驱动系统、电梯运行速度控制装置及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电梯驱动系统,包括:驱动电梯上下运行的电动机;在电梯加载启动时反馈所述电动机按照预设位移启动的位移、速度的传感器;电动机控制装置,用于在电梯加载启动时根据来自所述传感装置的反馈位移、速度确定与负载的大小和方向对应的第一最高速度以及与运行距离对应的第二最高速度,以所述第一最高速度与第二最高速度中较小的速度作为电梯的最高运行速度,并在电梯加载运行过程中以功率控制方式根据所述电梯的最高运行速度以及负载的大小驱动电动机运转。另外,本发明还公开了一种电动机控制装置以及电梯运行控制系统。采用本发明,提高了电梯最高速度以及功率利用率。
Description
技术领域
本发明涉及电梯技术领域,尤其涉及一种电梯驱动系统、电梯运行速度控制装置以其方法。
背景技术
目前,电梯驱动系统中采用可变频变压的驱动器实现无级变速功能,系统以电动机额定负载下的额定速度为最高速度;当电梯工作在平衡载荷情况下,电动机在最高速度下的输出功率只为额定功率的10-20%,剩余的功率没有使用,造成了能源的浪费。
另外,变频器在启动时需要获得负载的方向和大小,以便施加适当的转矩,以防止出现溜车,这种转矩称为预转矩,这个力矩施加的过程称为力矩补偿。负载的大小和方向采用称重传感器的方法获得,系统的速度反馈采用旋转编码器的方式获得,而称重传感器在长时间使用后灵敏度下降,经常误动作,造成舒适感降低。
发明内容
本发明的目的提供一种电梯驱动系统、电梯运行速度控制装置及其方法,以提高电梯驱动电动机功率的利用率。
为解决现有技术存在的问题,实现上述发明目的,本发明提供一种电梯驱动系统,其包括:
电动机,用于驱动电梯上下运行;
传感器,用于在电梯加载启动时反馈所述电动机按照预设位移启动的位移、速度;
电动机控制装置,用于在电梯加载启动时根据来自所述传感装置的反馈位移、速度确定与负载的大小和方向对应的第一最高速度以及与运行距离对应的第二最高速度,以所述第一最高速度与第二最高速度中较小的速度作为电梯的最高运行速度,并在电梯加载运行过程中以功率控制方式根据所述电梯的最高运行速度以及负载的大小控制电动机运转。
相应的,本发明还提供一种电梯运行速度控制装置,其包括:
位移、速度检测单元,用于在电梯加载启动时,获取传感器反馈的电动机位移、速度;
中心处理单元,用于在电梯加载启动时根据所述反馈的位移、速度确定与负载的大小和方向对应的第一最高速度以及与运行距离对应的第二最高速度,以所述第一最高速度与第二最高速度中较小的速度作为电梯的最高运行速度,并根据所述电梯的最高运行速度以及负载的大小产生脉宽调制信号;或在电梯加载运行过程中,根据检测到的(直流母线电压)确定电动机的工作状态,并根据所述电动机工作状态输出相应的脉宽调制信号;
驱动单元,用于根据来自所述中心处理单元的脉宽调制信号驱动电动机的运转。
相应的本发明还提供一种电梯运行速度控制方法,其包括:
a、在电梯加载启动时,获取传感器反馈的电动机位移、速度;
b、根据所述反馈的位移、速度确定与负载的大小和方向对应的第一最高速度以及与运行距离对应的第二最高速度,以所述第一最高速度与第二最高速度中较小的速度作为电梯的最高运行速度;
c、根据所述电梯的最高运行速度以及负载的大小产生脉宽调制信号以控制电梯的启动速度;
d、在电梯加载运行过程中,根据检测到的直流母线电压确定电动机的工作状态,并根据所述电动机工作状态以及所述电梯的最高运行速度输出相应的脉宽调制信号,以控制电梯运行过程中的速度。
由于本发明电梯驱动系统的电动机控制装置首先在电梯加载启动时根据来自传感装置的反馈位移、速度确定与负载的大小和方向对应的第一最高速度以及与运行距离对应的第二最高速度,以所述第一最高速度与第二最高速度中较小的速度作为电梯的最高运行速度,然后,在电梯加载运行过程中在电梯加载运行过程中以功率控制方式根据所述电梯的最高运行速度以及负载的大小控制电动机运转。由于在电梯加载运行的过程中使用功率控制方式对电动机进行控制,在电梯载荷与对重处于平衡或相差不大时,提高了电梯最高速度以及功率利用率。
附图说明
图1是本发明电梯驱动系统的第一实施例示意图;
图2是本发明电梯驱动系统的第二实施例示意图;
图3是本发明电梯驱动系统的第三实施例示意图;
图4是本发明电动机控制装置的中心处理单元的处理流程示意图;
图5是本发明电梯驱动系统的负载、功率、速度曲线。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明。其中相同或相似的附图标号表示相同或相似的部件。下述参照附图对本发明的说明旨在对本发明的发明构思进行解释,而不能理解为对本发明保护范围的一种限制。
需要说明的,本发明采用功率控制的方式控制电动机,从而实现对电梯速度的控制,在电梯载荷与对重处于平衡或相差不大时,提升了电梯最高速度,提高了电动机功率的利用率和电梯运行时间的效率。
另外,功率控制方式为电机工程技术通用的控制方式,在此不再详细说明。
参考图1,该图为本发明电梯驱动系统的示意图,其包括:
电动机11,用于驱动电梯上下运行,其可为感应电动机(IM)或者永磁同步电动机(PM);
传感器12,用于在电梯加载启动时反馈所述电动机按照预设位移启动的位移、速度,具体实现时,其可为模拟量的正余弦编码器、旋转编码器,脉冲数为2048等;
电动机控制装置13,用于在电梯加载启动时根据来自所述传感装置的反馈位移、速度确定与负载的大小和方向对应的第一最高速度以及与运行距离对应的第二最高速度,以所述第一最高速度与第二最高速度中较小的速度作为电梯的最高运行速度,并在电梯加载运行过程中以恒定的功率根据所述电梯的最高运行速度以及负载的大小控制电动机运转,其中,运行距离可以由电梯逻辑控制器给出目的楼层进行确定,即当获取了目的楼层就可根据该目的楼层确定运行距离了。
下面对电动机控制装置13进行详细说明,参考图2所示,包括:
位移、速度检测单元21,在电梯加载启动时,获取传感器反馈的电动机位移、速度;
中心处理单元22,在具体实现时,由电梯加载启动处理单元221,在电梯加载启动时根据所述反馈的位移、速度确定与负载的大小和方向对应的第一最高速度以及与运行距离对应的第二最高速度,以所述第一最高速度与第二最高速度中较小的速度作为电梯的最高运行速度,然后,由脉宽调制信号产生单元222在电梯加载启动时根据所述电梯的最高运行速度以负载的大小产生相应的脉宽调制信号;然后,由电梯加载运行处理单元223在电梯加载运行过程中,根据检测到的直流母线电压确定驱动电梯运转的电动机的工作状态,再由脉宽调制信号产生单元222在电梯加载运行过程中,根据所述电动机的工作状态输出相应的脉宽调制信号,其中,所述的直流母线电压为变频控制领域的通用术语,在此不再进行详细说明。
驱动单元23,用于根据来自所述中心处理单元的脉宽调制信号驱动电动机的运转。
需要说明的,具体实现时,另外,中心处理单元22可采用数字信号处理器(DSP)实现,驱动单元23可采用具体的电路实现,如图3所示,包括:
整流器31,用于将三相交流电变换成直流电或者把直流电变换成交流电的;
逆变器32,将直流电变换成频率与电压可变的交流电的,
电流检测电路33、36;
脉宽调制电路(PWM)35、34;
32位DSP处理电路37;
直流滤波电容器38;
传感器12;
速度位移检测电路21;
电压检测电路40;
电动机11。
当系统启动时,DSP37的处理流程为:如图4所示
步骤s1,预设位移量Δ,本实施例中以Δ的值取零为例进行说明,但不限于此;
步骤s2,获取传感器12经速度位移检测电路21实际反馈的电动机位移量为Φ,则可获得系统位移量P:P=Φ*2048*4096,其中2048为编码器脉冲数,4096为电路的分辨率;
步骤s3,将系统位移量P与预设位移量Δ进行比较,例如对Δ、P进行减法运算,确定位移量的偏移差,并根据该偏移差进行相应的调整确定修正的偏移差,例如经过比例微分调节(PI)调节后得出修正的偏移差;
步骤s4,根据该修正的偏移差确定补偿力矩的大小;
步骤s5,根据获得的负载的大小和方向确定这种负载下的最高速度Va,具体的确定过程为现有技术在此不再进行详细说明;
步骤s6,根据运行距离确定运行最高速度Vb;
步骤s7,以Va、Vb中较小的为运行最高速度。
DSP37执行完上面的步骤后,根据负载大小及运行速度生成相应的脉宽调制信号,由脉宽调制电路34输出该脉宽调制信号,逆变器32根据该脉宽调制信号控制电动机11运转;相应的,速度位移检测电路21将电动机11的当前运转速度反馈给DSP37,DSP37修正脉宽调制信号,使电动机保持平衡运行。
然后,在电梯加载运行过程中,电压检测电路40检测直流滤波电容器38两端的电压,反馈给DSP37,DSP37分析后确定电动机11运行在电动状态还是制动状态。若运行在电动状态,DSP37进行计算,生成脉宽调制信号,由脉宽调制电路35输出,控制整流器31,把三相交流电变换成直流电;若运行在制动状态,DSP37进行运算,生成脉宽调制信号,由脉宽调制电路35输出,控制整流器31,把直流电逆变成交流电,反馈回公共电网,并由电流检测电路36将电流反馈给DSP37;另外,电流检测电路33将输出电流反馈给DSP37,修正脉宽调制信号,使直流电压保持平稳。
需要说明的,本发明电梯驱动系统可设有多个运行速度,分别对应多个负载,如图5所示,不同的负载对应不同的速度,负载T1对应功率P1、速度V1;负载T2对应功率P2、速度V2;负载T3对应功率P3、速度V3。
另外,本发明的电梯驱动系统结合力矩、电流、速度运算结果产生脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation)命令,控制电动机运行,实现力矩补偿。另外,本发明通过启动时力矩补偿获得力矩大小与方向,确定最高速度,实现功率控制。本发明的整流部分可控,可将直流电逆变反馈回公共电网,节省大量能源,减少能源消耗。
以上所述是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1、一种电梯驱动系统,其特征在于,包括:
电动机,用于驱动电梯上下运行;
传感器,用于在电梯加载启动时反馈所述电动机按照预设位移启动的位移、速度;
电动机控制装置,用于在电梯加载启动时根据来自所述传感装置的反馈位移、速度确定与负载的大小和方向对应的第一最高速度以及与运行距离对应的第二最高速度,以所述第一最高速度与第二最高速度中较小的速度作为电梯的最高运行速度,并在电梯加载运行过程中以功率控制方式根据所述电梯的最高运行速度以及负载的大小控制电动机运转。
2、根据权利要求1所述的电梯驱动系统,其特征在于,所述电动机控制装置包括:
位移检测单元,用于在电梯加载启动时,获取传感器反馈的电动机位移、速度;
中心处理单元,用于在电梯加载启动时根据所述反馈的位移、速度确定与负载的大小和方向对应的第一最高速度以及与运行距离对应的第二最高速度,以所述第一最高速度与第二最高速度中较小的速度作为电梯的最高运行速度,并根据所述电梯的最高运行速度以及负载的大小产生脉宽调制信号,以及在电梯加载运行过程中,根据检测到的(直流母线电压)确定电动机的工作状态,并根据所述电动机工作状态输出相应的脉宽调制信号;
驱动单元,用于根据来自所述中心处理单元的脉宽调制信号驱动电动机。
3、根据权利要求2所述的电梯驱动系统,其特征在于,所述中心处理单元包括:
电梯加载启动处理单元,用于在电梯加载启动时根据所述反馈的位移、速度确定与负载的大小和方向对应的第一最高速度以及与运行距离对应的第二最高速度,以所述第一最高速度与第二最高速度中较小的速度作为电梯的最高运行速度;
电梯加载运行处理单元,用于在电梯加载运行过程中,根据检测到的直流母线电压确定驱动电动机运行的工作状态;
脉宽调制信号产生单元,用于在电梯加载启动时根据所述电梯的最高运行速度和负载的大小产生相应的脉宽调制信号,并在电梯加载运行过程中,根据所述电动机的工作状态输出相应的脉宽调制信号。
4、根据权利要求3所述的电梯驱动系统,其特征在于,所述电梯加载启动处理单元包括:
补偿力矩确定单元,用于根据反馈位移确定补偿力矩的大小和方向;
负载确定单元,用于根据所述力矩的大小和方向确定负载的大小以及方向;
运行速度确定单元,根据所述负载的大小和方向确定与所述负载对应的第一速度,并根据用户选定的运行距离确定与所述用户选定的运行距离对应的第二速度,比较所述第一速度与第二速度的大小,若第一速度大于第二速度,则以第二速度为最高运行速度,否则,以第一速度为最高运行速度。
5、根据权利要求1-4中任一项所述的电梯驱动系统,其特征在于,所述传感器为模拟量的正余弦编码器,所述电动机为感应电动机IM或者永磁同步电动机PM。
6、一种电动机控制装置,其特征在于,包括:
位移、速度检测单元,用于在电梯加载启动时,获取传感器反馈的电动机位移、速度;
中心处理单元,用于在电梯加载启动时根据所述反馈的位移、速度确定与负载的大小和方向对应的第一最高速度以及与运行距离对应的第二最高速度,以所述第一最高速度与第二最高速度中较小的速度作为电梯的最高运行速度,并根据所述电梯的最高运行速度以及负载的大小产生脉宽调制信号;或在电梯加载运行过程中,根据检测到的(直流母线电压)确定电动机的工作状态,并根据所述电动机工作状态输出相应的脉宽调制信号;
驱动单元,用于根据来自所述中心处理单元的脉宽调制信号驱动电动机的运转。
7、根据权利要求6所述的电动机控制装置,其特征在于,所述中心处理单元包括:
电梯加载启动处理单元,用于在电梯加载启动时根据所述反馈的位移、速度确定与负载的大小和方向对应的第一最高速度以及与运行距离对应的第二最高速度,以所述第一最高速度与第二最高速度中较小的速度作为电梯的最高运行速度;
电梯加载运行处理单元,用于在电梯加载运行过程中,根据检测到的直流母线电压确定驱动电梯运转的电动机的工作状态;
脉宽调制信号产生单元,用于在电梯加载启动时根据所述电梯的最高运行速度以负载的大小产生相应的脉宽调制信号;或在电梯加载运行过程中,根据所述电动机的工作状态输出相应的脉宽调制信号。
8、根据权利要求7所述的电动机控制装置,其特征在于,所述电梯加载启动处理单元包括:
补偿力矩确定单元,用于根据反馈位移确定补偿力矩的大小和方向;
负载确定单元,用于根据所述力矩的大小和方向确定负载的大小以及方向;
运行速度确定单元,根据所述负载的大小和方向确定与所述负载对应的第一速度,并根据用户选定的运行距离确定与所述用户选定的运行距离对应的第二速度,比较所述第一速度与第二速度的大小,若第一速度大于第二速度,则以第二速度为最高运行速度,否则,以第一速度为最高运行速度。
9、一种电梯运行速度控制方法,其特征在于,包括:
a、在电梯加载启动时,获取传感器反馈的电动机位移、速度;
b、根据所述反馈的位移、速度确定与负载的大小和方向对应的第一最高速度以及与运行距离对应的第二最高速度,以所述第一最高速度与第二最高速度中较小的速度作为电梯的最高运行速度;
c、根据所述电梯的最高运行速度以及负载的大小产生脉宽调制信号以控制电梯的启动速度;
d、在电梯加载运行过程中,根据检测到的直流母线电压确定电动机的工作状态,并根据所述电动机工作状态以及所述电梯的最高运行速度输出相应的脉宽调制信号,以控制电梯运行过程中的速度。
10、根据权利要求9所述的电梯运行速度控制方法,其特征在于,所述步骤b包括:
根据反馈位移确定补偿力矩的大小和方向;
根据所述力矩的大小和方向确定负载的大小以及方向;
根据所述负载的大小和方向确定与所述负载对应的第一速度,并根据用户选定的运行距离确定与所述用户选定的运行距离对应的第二速度,比较所述第一速度与第二速度的大小,若第一速度大于第二速度,则以第二速度为最高运行速度,否则,以第一速度为最高运行速度。
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