CN1015532B

CN1015532B - 电梯启动控制机构

Info

Publication number: CN1015532B
Application number: CN 86104650
Authority: CN
Inventors: 安藤武喜; 岛清哉; 黑沢俊明; 本部光幸; 三井宣夫
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1985-07-01
Filing date: 1986-07-01
Publication date: 1992-02-19
Also published as: JPS624180A; JPH0550435B2; CN86104650A

Abstract

用于驱动电梯的电气马达是由变换器控制装置控制的，在使电梯起动时，把变换器控制装置的转矩响应速度调节得高于启动时制动器解除制动开始驱动电梯时的制动转矩的变化速度，并且电梯厢或马达旋转物体在启动时的位移量或位移方向以便使由此而获得的信号可以按将位移量抵消的方向反馈到变换器控制装置上。从而可以在不采用任何负载传感器的情况下在启动电梯时实现平滑和稳定的启动。

Description

本发明涉及一种用于控制电梯启动的机构，特别是涉及一种用于控制由变换器进行控制的电梯的启动机构。

电梯一般是这样构成的：电梯厢和平衡锤以交替上下的方式组合悬挂在绞缆轮上，绞缆轮与驱动马达相连，当马达停止时，绞缆轮被制动并由制动装置保持这种制动状态。在此类电梯中，由于包括负载在内的电梯厢的重量和平衡锤的重量之间有一定的重量差，在电梯启动过程中，如果制动装置解除制动而电动马达的转矩保持为零的话，将令因转矩的不平衡而引起震动。因此，在一种被广泛用来减少这种震动的方法中，采用了一种用于测量电梯厢的负载的传感器，在使驱动马达先产生一个与转矩差相应的转矩之后，才使制动装置解除制动。

就这种按照测得的负载量来控制此类马达转矩的方法而言，我们已经知道的方法有：

1.第一种方法，在此方法中按照所测得的负载量对马达的转矩控制电路给出转矩指令，在产生了相应的转矩之后使制动装置解除制动。

2.第二种方法，在此方法中驱动马达的转矩是按照固定的比率改变的，制动装置则按照与所测得的负载量相对应的时间来解除制动（作为一种例子，可参考申请号为2275/1975的日本专利申请）。

然而，这些方法必须要有一种测量电梯负载的机构，而对这种机构进行调整则需要时间。此外，万一在这种负载传器中出现时效变化，或者万一在主要的钢缆和补偿钢缆之间的重量补偿是不完全的，则作用在马达上的转矩差就不能得到适当的补偿。

因而，提出了一种可以省去此类负载传感器的方法，在该方法中，向正在解除制动的装置提供一个减少加速度控制电路的增益的增益递减电路以控制电梯的启动（该方法可参考申请号6278/1985的日本专利申请）。然而，按照这种方法，由于增益是根据制动装置不稳定的条件加以控制的，这就不仅使起动特性变得不稳定，而且由于加速度得到了控制，还使电梯有可能开始再次移动，从而导致同一操作循环的重复。

本发明的目的是提供一种能在不采用负载传感器的情况下获得稳定的驱动特性的驱动控制机构。

本发明的特征在于这样一种结构，在这柚结构中，用于驱动电梯的马达是由一种变换器控制装置控制的，当制动装置在启动之初解除制动时把对变换器控制装置的转矩的响应速度调节得高于制动转矩的变化的速度，在启动时测出电梯厢或马达的旋转体的位移方向或位移数量，以便将因此而获得的信号反馈到上述变换器控制装置从而对上述位移数量进行补偿。从而，在启动期间，由于对电梯厢因转矩差所引起的位移数量进行补偿的转矩能够由马达以一个高于制动装置解除制动的速度产生，这样就可以在不采用负载传感器的情况下实现稳定的驱动控制。

图1是表示按照本发明的第一个实施例对电梯的启动进行控制的一种机构的方框图;

图2是说明启动动作的曲线图;

图3是表示位置传感器和位置信号转换器的特征的曲线图;

图4是表示变换器控制的转矩响应和制动装置的制动响应的特性曲线;

图5是表示按照本发明的第二个实施例对电梯的启动进行控制的一种机构的方框图;

图6是表示按照本发明的第三个实施例对电梯的启动进行控制的一种机构的方框图;

图7是表示按照本发明的第四个实施例对电梯的启动进行控制的一种机构的方框图。

下面结合附图对本发明的最佳实施例进行描述：

图1是表示按照本发明的第一个实施例对电梯的启动进行控制的机构的方框图。图中参考符号分别表示：[1]为电源，[2]为转换器的主电路，[3]为转换器的主电路，[4]为电抗器，[5]为驱动马达，[6]为电流传感器，[7]和[11]为基本驱动电路，[8]和[12]为脉冲分配器，[9]为电流控制电路，[10]为电流信号I和电流反馈信号的叠加点，[13]为矢量转换电路，[14]为矢量演算电路，其中f为频率指令，Q为相位指令，I为电流指令，It为转矩电流指令，[15]为速度控制电路，[16]为速度指令和实际速度的叠加点;[17]为编码器，[18]为绞缆轮，[19]为制动装置，[25]为制动装置的线圈;[20]为主钢缆，[21]为平衡锤，[22]为电梯厢，[23]为检测电梯厢和层面之间的相对位置的位置传感器，[24]为位移量转换器，[26]为用于补偿主钢缆重量的补偿钢缆，[27]为速度指令机构。

因此，如果用于转换器的基本驱动电路[7]，脉冲分配器[8]，电流控制电路[9]，用于变换器的基本驱动电路[11]，脉冲分配器[12]，矢量转换器[13]等等能制作成一个单芯片微处理机的话，就有可能对转换器和变换器进行灵活的控制。

图2是一个驱动动作的说明性的曲线图，图2（a）是没有乘客时的曲线图，图2（b）是电梯厢载满乘客时的曲线图。图2中T_UB表示由含有乘客的电梯厢的重量和平衡锤的重量之间重量差所引起的转矩差，T_B是正在对不平衡的转矩起作用的制动转矩差，T_N是驱动马达产生的转矩，V₁是没有实现本发明时的电梯速度，V₂是实现了本发明时的电梯速度，V_P是速度指令。

图3分别表示了位置传感器和位置信号转换器的特性曲线。

图4是说明转矩响应的特性曲线，T_B是制动装置的转矩响应的特性曲线，T_M是马达的转矩响应的特性曲线。

现在，结合参考图2（a）来描述在电梯厢中没有乘客时是如何启动的。因为含有乘客的重量的电梯厢的重量比平衡锤的重量小一些，这就产生了转矩差T_UB。与此同时，制动装置的制动转矩产生了-T_b并将电梯厢保持在静止状态。如果，在起动的时刻让电流流进制动装置的线圈，则制动装置开始被解除制动，制动转矩T_B接着下降并在时间标记T₂处变为零。从而，由于制动转矩T_B和转矩差T_UB合成的转矩T增加，电梯厢开始以电梯的速度V₁按向上的方向加速。也就是说，产生突变现象。相反，如果电梯厢中载满乘客，正如图2（b）所示，电梯厢将按指令所指出的相反的方向沿着速度V₁的曲线加速。也就是说，在任何情况下，电梯在由合成的转矩T加速后，电梯受到按照时间标记t₂处所给出的速度指令的控制。因而上述反向突变现象引起了启动震动，从而，使乘客有不舒服的感觉。

因此，按照图1中所示的本发明的第一实施例，如果将位置传感器的输出设计得可以经过位移量转换器给于速度叠加点[16]，也就是说，例如当电梯厢的位置X向上移动超过作为参考平面的层面O时，如图3所示的位置传感器的特性曲线就产生负信号（用于下移的指令）。当位移量转换器[24]输出一个如图3（b）和3（c）所示的与层面O到电梯厢位置X之间的距离成正比的信号时，位移量转换器[24]产生了一个位置信号的微分信号（即速度信号）并接着产生第二微分信号（即加速度信号，信号线b）。在图3中，参考数字①是表示电梯以恒定的加速度增加的情况，参考数字②是表示加速度本身也在增加的情况。

因而，如果使电流在时间标记t₁处流过制动装置的线圈[25]，制动装置的转矩T_B被减少，电梯厢将由平衡转矩T_UB移动，但是由于含有位置传感器[23].位移量转换器[24]和速度叠加点[16]的位置回路产生了马达的转矩T_M发挥了作用从而使该转矩T_M和制动装置T_B之和变为与转矩差T_UB相等，这样即使制动装置[19]在时间标记T₁处开始被解除制动，也会使电梯在不使乘客感到震动的情况下停下来。

这是因为通过位置传感器[23]的位置位号使电梯与层面对准并保持不动的马达转矩T_M可以较制动装置[19]的转矩变动时的速度更快的速度产生。此外，因为通过微分值或二阶微分值使移动抑制响应加速，从而能进一步加速上述的动作。而且只要这种控制按图4那样制作得更为有效，只要在这样一种变换器控制机构中对马达转矩T_M的响应比对制动转矩T_B的响应快大约十分之一，就令因为迅速地实现条件T_UB＝T_B+T_M而获得一个非常平滑的驱动特性。

此外，因为按照目前的实施例的位置探测器[23]还可以被用作为位置传感器，这种位置传感器能在电梯降低其速度和停止时来对电梯和层面作重新对准从而不需要为一些配件增加额外的费用，其制造成本也就相应减少了。

顺便提一句，在这种实施例中，位移量转换器[24]的输出在响应时间标记t₂处的速度信号之后可以逐步地递减，正如通过在先检测到的负载来对负载进行补偿的方式一样。

图5是按照本发明的第二个实施例，对于与上述实施例相同的部分采用相同的参考符号因此不再对它的进行描述。本实施例的特征在于在不采用位置传感器的情况下经过位移量转换器[28]把速度传感器[17]的输出叠加到速度指令和实际速度的叠加点上。位移量转换器[28]对速度传感器[17]信号求积分从旋转物体的施转量检测出电梯的位移量。从而，如果将位移量转抉器[28]制作得具有与图3中的电梯厢位置传感器相同的特性曲线，电梯就会按照上述实施例操作，即电梯厢的位置可以与层面重合，这样就可以止住转矩差T_UB引起电梯厢的移动，因而也就能在没有任何震动的情况获得平滑的驱动特征。

此外，上述位移量转换器[28]也可以制成一种不依赖于层面的结构，而仅仅对速度传感器[17]的信号求积分以便仅仅获得启动时的位移量。在这种情况下，因为能够获得位移量，把在起动之前的电梯厢的位置，即是电梯从不与层面重合的位置启动，也能从实际情况出发产生适当的补偿转矩T_M。

图6表示第三个实施例，该实施例的特征是位置传感器[23]的信号经过位移量转换器[29]提供给速度器[16]。另一方面位置传感器[23]的信号经过加速度转换器[30]提供转矩叠加点[32]。

从而，位移量转换器[29]的输出信号产生了位置信号及其微分信号，即如图3所示的速度信号，以便使位置信号起到使电梯厢位置与层面重合的作用。

这种加速度转换器[30]的产生了一种加速度信号，这是从二阶导数的位置信号推导出来的，并将该信号提供给转矩指令电流的转矩叠加点[32]，该电流是速度控制电路[15]的输出电流。从而，由于通过这种加速度回路能使对电梯厢的位移的制动更快一些，所以也就能获得平滑的启动特性。

图7表示第四个实施例，在该实施例中，在图6中所获得的位置信号或类似信号是从速度传感器[17]获得的。

此实施例中提供了一种加速度反馈回路，该回路经过获得旋转体的旋转量的位移量转换器[28]把速度传感器[17]的信号施加到速度叠加点[16]上，另方面经过加速度转换器[31]把速度传感器[17]的信号施加到加速度叠加点[32]上。通过位移量转换器[28]，这种回路用来对电梯的位置X进行制动并保持这种位置，以便使得电梯厢与层面对准。因为这种加速度经过加速度转换器[31]迅速地捕捉到上述运动并能有效地使这种运动停止，所以就能获得没有任何震动的平滑的启动特性。

在上文中已描述了各种实施例。然而，在上述任何一实施例中，由于不采用价格昴贵的负载传感器，不仅能够通过价格不贵的机构来使电梯的启动变得平滑，而且还避免了因负载传感器的老化所引起的启动特性的变化。从而使维修，检查和调查也就成为不必要的了。

此外，由于负载传感器通常是采用防护橡胶或弹簧片等加以安装的，从而使支撑电梯框架所承受的负载为一集中负载。这样，因为必须使用能承受这种负载的机构，所以电梯框架等的重量就有变得较大的趋势。然而，按照本发明，由于负载传感器成为不必要的，所以不仅构件和电梯厢的重量可以减少，马达的尺寸和控制机构的尺寸可以制作得较小，而且还能使由电梯消耗的电峰值功率变小并使功率消耗也变得较小。

此外，因为补偿转矩是由马达的转矩平衡产生的，所以甚至主钢缆[20]的重量也可以完全被补偿钢缆[26]所补偿，从而用以获得没有任何震动的平滑的启动特性。因而，可以减少补偿钢缆的数目，这就能制成比较经济的机构。

按照本发明制成的，用于控制电梯驱动的机构被设想为采用变换器控制装置，但是应当说明，如果对制动转矩的响应比对马达转矩的响应来得快一些的话，即使不采用这种变换控制装置，本发明也是适用的。

按照本发明，由于能通过检测电梯厢的位移量并将该位移量反馈到变换器使电梯达到平滑和稳定的起动，从而使通常的负载传感器成为不必要的并能使与使用负载传感器有关的问题在很大的程度上得到改进。

Claims

1、一种用于电梯的启动控制机构，所述电梯包括一个用于驱动所述电梯的电气马达，一个由马达驱动的绞缆轮，一个电梯厢和一个由钢缆以交替上下的方式悬挂在绞缆轮上的平衡锤，一个对所述马达的旋转进行制动并将其卡住的和在马达启动时解除制动转矩的制动器，一个对所述马达提供电功率以及对其进行控制的变换器控制装置，所述变换器控制装置的转矩响应速度高于解除制动开始驱动电梯时的制动转矩的变化速度，其特征在于，上述启动控制机构还包括用来检测所述电梯厢或所述马达的旋转物体位移的数量和方向的位移量检测装置，以及，

一个用于响应所述位移量检测装置、按使位移量得到补偿的方向把信号反馈给所述变换器控制装置的装置。

2、根据权利要求1所述的一种用于电梯的启动控制机构，其特征在于，所述位移量检测装置有一用于检测所述电梯厢和楼房层面之间的相对位置的位置检测装置，从而可使相对位置可以根据所述位移量加以确定。

3、根据权利要求1所述的一种用于电梯的启动控制机构，其特征在于，所述位移量检测装置的结构是这样的，即在所述制动器解除制动后，所述位移量检测装置检测出所述电梯厢相对于启动之前的所述电梯厢的位移距离。

4、根据权利要求1所述的一种用于电梯的启动控制机构，其特征在于，所述反馈装置的结构是这样的，即它可以把所述电梯厢的所述位移量及其一阶微分值反馈给可以和速度指令进行比较的点。

5、根据权利要求1所述的一种用于电梯的启动控制机构，其特征在于，所述反馈装置的结构是这样的，即它可以把所述电梯位移量反馈给可以和速度指令进行比较的点，把所述电梯厢的位移量的二阶微分值反馈给所述变换器控制装置的转矩电流指令部分。