CN102712442A - 制动装置、电驱动器、和电梯系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及制动装置、电驱动器和电梯系统。所述制动装置（1）包括：能耗制动装置（3），利用能耗制动对电机（4）进行制动；制动装置的控制信号（5,7）的输入端；以及控制器（8），作为对前述的制动装置的控制信号（5,7）的响应，控制能耗制动装置(3)。

Description

制动装置、电驱动器、和电梯系统

技术领域

本发明涉及对电机进行制动的解决方案，并且更具体地，涉及对电机进行制动的制动装置、电驱动器和电梯系统。

背景技术

在诸如停电之类的故障的情况下，利用曳引机（hoisting machine）的机械制动器来确保电梯系统的安全操作。另外，在电梯曳引机中经常使用所谓的能耗制动（dynamic braking），在此情形下，例如在电梯静止期间，利用能耗制动开关将曳引机的绕组短路。可以利用绕组的短路来防止曳引机的飞车（racing），这是因为在曳引机运动时，在短路的绕组中感应的源电压产生了试图对曳引机的运动进行制动的电流。在该情形下，在能耗制动中产生的多数电能转换为曳引机的绕组电阻中的热。

取代对绕组进行短路，在能耗制动中产生的电能还可以被提供给曳引机外部的负载，诸如功率电阻器。以此方式，可以在能耗制动期间减少曳引机的发热。然而，所需的功率电阻器通常尺寸相当大；另外，由于在电阻器中产生大量的发热，必须在其周围保留空余空间。

例如，可以使用接触器的触点来作为能耗制动的开关。在某些异常情况下，诸如在与制动器测试有关的情况下，必须从使用中暂时地移除能耗制动功能。有时通过将能耗制动的接触器的触点与曳引机的供电线缆分离而从使用中移除该功能。在这种情形下，存在执行了测试之后忘记重新连接能耗制动的接触器的触点的危险。在没有能耗制动的情况下，当制动器被解除时，电梯轿厢可能飞车，所以忘记重新连接能耗制动的接触器的触点可能对在电梯曳引井中工作的维护人员造成危险的情况。

取代接触器的触点，控制曳引机的逆变器的固态开关还可以用作能耗制动的开关。在能耗制动期间，非常大的电流可能流进固态开关。该电流造成在功率半导体中相当大的发热，这又可能缩短逆变器的使用寿命。出于该原因，在设计逆变器的尺寸时，必须还要考虑能耗制动对固态开关造成的电流应力。

发明内容

由于前述的原因，以及其它原因，本发明公开了一种改进的制动装置、电驱动器和电梯系统。本发明的目的还在于例如改进制动装置、电驱动器和电梯系统的安全性，并且还在于改进能耗制动装置的可靠性。

关于本发明的特征属性，参照权利要求。

本发明的第一方面涉及一种制动装置。

根据本发明的一个或者多个实施例，制动装置包括：能耗制动装置，利用能耗制动对电机进行制动；制动装置的控制信号的输入端；以及控制器，作为对前述的制动装置的控制信号的响应，控制能耗制动装置。前述的控制器包括多种控制模式，用于根据在任何给定时间要使用的控制模式来控制能耗制动装置。在这种情形下，如果需要，可以在不同的操作情况下（诸如在电机的正常操作期间、以及与操作不一致性（nonconformance）或者危险情况相关地）以不同的方式来控制能耗制动装置。前述的控制器可以包括微处理器并且可以以在该微处理器的软件中指定的方式来实现前述的控制模式。

根据本发明的一个或多个实施例，基于制动装置的控制信号来选择要使用的控制模式。在这种情形下，例如可以基于正常驱动的控制信号或者基于维护驱动的控制信号来选择控制模式。例如，还可以基于电梯的安全电路的状态数据来选择控制模式。

根据本发明的一个或多个实施例，制动装置包括用于对电机进行制动的机械制动器。制动装置的一个控制信号是紧急停止信号，并且控制器被布置为在紧急停止情况下相对于机械制动器在一延迟之后启动能耗制动装置。在该情形下，当机械制动器被启动时，它在能耗制动装置被启动之前参与对电机的运动的制动。如果机械制动器工作正常，在机械制动器被启动之后，电机的运动开始减速。电机具有的速度因此在能耗制动开始之前存在用于减速的时间。当电机的速度减速时，能耗制动的开关/多个开关的电流应力降低，这延长了开关的使用寿命并且因此改进了能耗制动装置的可靠性。如果机械制动器失效，并且当能耗制动开始时电机的速度没有被相当程度地降低，大的电流应力被施加在能耗制动的开关/多个开关上；然而，在这种情形下，比能耗制动的开关的电流应力更本质的是，还可以在机械制动器故障的情况下利用能耗制动装置来对电机的运动进行制动，并且因此可以改进紧急停止的安全性。

根据本发明的一个或多个实施例，能耗制动装置包括可控开关并且控制器与前述的可控开关的控制极相关地安装，用于利用由控制器形成的开关参考量（reference）来控制可控开关。因此，在能耗制动期间还能够调节能耗制动的电流。

根据本发明的一个或多个实施例，控制器被布置为在接收到紧急停止信号之后在设置的能耗制动的启动延迟后启动能耗制动装置。

根据本发明的一个或多个实施例，机械制动器被布置为在接收到紧急停止信号之后在机械制动的某个启动延迟后启动，并且前述的能耗制动的启动延迟被设置为比机械制动的启动延迟长。在这种情形下，在机械制动的启动延迟之后，在启动能耗制动装置之前，机械制动器参与到对电机的运动进行制动，所述能耗制动在能耗制动的启动延迟之后启动。如果机械制动器工作正常，在机械制动器启动之后，电机的运动开始减速。电机具有的速度因此在能耗制动开始之前存在用于减速的时间。当电机的速度开始减速时，能耗制动的开关/多个开关的电流应力降低，这延长了开关的使用寿命并且因此改进了能耗制动装置的可靠性。如果机械制动器失效，并且当能耗制动开始时电机的速度没有被相当程度地降低，大的电流应力被施加在能耗制动的开关/多个开关上；然而，在这种情形下，比能耗制动的开关的电流应力更本质的是，还可以在机械制动器故障的情况下利用能耗制动装置来对电机的运动进行制动，并且因此可以改进紧急停止的安全性。

根据本发明的一个或多个实施例，控制器包括用于电机的速度数据的输入端，并且基于电机的速度数据来确定能耗制动的启动延迟。在这种情形下，例如可以确定能耗制动的启动延迟，使得：当启动信号到达制动装置时电机的速度越高，能耗制动的启动延迟越长。能耗制动的启动延迟越长，在能耗制动开始之前，机械制动使电机的速度减速的时间越长。

根据本发明的一个或多个实施例，控制器包括用于接收电机的速度参考量的总线，并且基于电机的速度数据或者电机的速度参考量来确定能耗制动的启动延迟，其中无论电机的速度数据还是电机的速度参考量具有更高的绝对值，在确定中总是使用具有更高的绝对值的那一个。例如，测量电机的运动的脉冲编码器可能出故障，使得编码器信号的脉冲完全停止行进（travel），在这种情形下，编码器信号指示的速度数据变成零。如果根据电机的速度参考量来确定启动延迟，则因此可以在与编码器或者与另一运动测量传感器的失效无关的情况下来确定启动延迟。

根据本发明的一个或者多个实施例，制动装置包括用户接口，并且控制器包括存储器，并且在用户接口和控制器之间进行数据传输连接，用于将要从用户接口提供的能耗制动的控制参数记录到控制器的存储器中。在这种情形下，可以针对每个特定用途来改变能耗制动的控制参数，这改进了能耗制动的功能。在本发明的一个实施例中，控制器还可以向用户接口发送能耗制动装置的状态数据，这便于例如对能耗制动装置的故障检修。

根据本发明的一个或多个实施例，能耗制动的控制参数指的是以下中的至少一项：能耗制动的防止模式、能耗制动的正常模式、电机的额定速度、在机械制动情况下电机的平均减速度、能耗制动装置的状态数据。由此，通过从用户接口向控制器发送指代能耗制动的防止模式的控制参数，可以经由用户接口暂时地防止能耗制动装置的操作。可以通过从用户接口向控制器发送指代能耗制动的正常模式的控制参数，来再次移除能耗制动的防止模式并且采用能耗制动。能耗制动的启动延迟可以被设置为与电机的额定速度成比例，使得：启动延迟随着电机的速度下降到额定速度以下而缩短，并且启动延迟随着电机的速度增加到额定速度以上而增加。在本发明的一个实施例中，根据以下公式，借助于电机的瞬时速度v并且借助于在机械制动情况下电机的平均减速度a来定义启动延迟t：

$t=\frac{v}{a}$

在机械制动的情况下电机的平均减速度a优选地被给予近似1m/s^2的值。

根据本发明的一个或多个实施例，制动装置包括：机械制动器，用于对电机进行制动；能耗制动装置，利用能耗制动对电机进行制动；以及用于紧急停止信号的输入端。机械制动器和能耗制动装置二者被布置为作为对前述的紧急停止信号的响应而启动，使得能耗制动装置被布置为相对于机械制动器在一延迟之后启动。

本发明的第二方面涉及电驱动器。

根据本发明的一个或多个实施例，电驱动器包括永磁同步电动机。永磁同步电动机的转子中的永磁体在转子开始运动时立即在定子绕组中感应电压。在本发明的一个实施例中，利用永磁体在定子绕组中感应的前述电压对控制器进行供电，在这种情形下，可以在转子的速度（并且因此是在定子绕组中感应的电压）已经增加到足以产生控制器所需的操作电力之后，开始能耗制动。在这种情形下，可以在没有外部能源的情况下，诸如没有电网或者蓄电池的情况下，执行能耗制动。

根据本发明的一个或多个实施例，电驱动器包括要连接到电机用于驱动该电机的变频器，并且该变频器包括用于向电机供应可变幅度和可变频率的电流的逆变器。

根据本发明的一个或多个实施例，控制器被与逆变器的上桥臂（branch）和/或逆变器的下桥臂的开关的控制极相关地安装，用于利用能耗制动的开关参考量来仅仅切换逆变器的下桥臂的开关，或者可替换地，仅仅切换逆变器的上桥臂的开关，该开关参考量由控制器形成。可以以例如在专利申请EP2062348A1中描述的方式来由此执行能耗制动，使得在能耗制动期间防止从逆变器的直流中间电路向电机的供电。

根据本发明的一个或多个实施例，能耗制动装置被布置为对电机的励磁绕组进行短路，以用于电机的能耗制动。在这种情形下，在能耗制动中产生的多数电能被转换为电机的绕组电阻中的热，并且不需要单独的负载，诸如功率电阻器，来消耗在制动中产生的电能。

根据本发明的一个或多个实施例，在没有制动电阻器的情况下，实现该电驱动器。

根据本发明的一个或多个实施例，变频器包括网络逆变器-整流器，用于将电机的再生操作时产生的电能提供给电网。在这种情形下，当通过对电机的励磁绕组进行短路并且通过在电机的绕组电阻中消耗在能耗制动中产生的多数电能来执行能耗制动时，可以在没有单独的功率电阻器的情况下实现电机的供电设备，这简化了该供电设备并且减小了对供电设备的空间需求。

根据本发明的一个或多个实施例，变频器包括直流中间电路，并且电驱动器包括电源，该电源的输入端连接到变频器的直流中间电路，并且该电源的输出端连接到控制器的供电端，用于利用在电机的再生操作时产生的电能作为控制器的操作电力。在这种情形下，还可以在控制器的电力供应中利用电机的运动转子在定子绕组中感应的电压，在这种情况下，可以在转子的速度（并且因此是在定子绕组中感应的电压）已经增加到足以产生控制器所需的操作电力之后，开始能耗制动。在这种情形下，如果必要，还可以在没有外部能源的情况下，诸如没有电网或者蓄电池的情况下，执行能耗制动。

本发明的第三方面涉及一种电梯系统。

根据本发明的一个或多个实施例，在电梯曳引井中安装电梯曳引机和变频器。在这些没有机房的电梯系统中，在电梯曳引井中进行电梯的大部分维护工作。借助于根据本发明的电梯系统，可以改进电梯曳引井中的工作安全性。

根据本发明的一个或多个实施例，前述的用户接口被安装在电梯曳引井的外部。在这种情形下，可以从电梯曳引井的外部，例如从停止楼层，改变能耗制动的控制参数。在本发明的一个实施例中，还可以使用同一用户接口读出诊断数据，诸如能耗制动装置的状态数据。

根据本发明的一个或多个实施例，控制器被布置为当控制器从用户接口接收到指代能耗制动的防止模式的参数时切换到能耗制动的防止模式，并且控制器被布置为当其检测到以下中的至少一项时从能耗制动的防止模式切换到能耗制动的正常模式：

-控制器检测到下一电梯运行的起动

-控制器从用户接口接收到指代能耗制动的正常模式的参数

-控制器检测到用户接口和控制器之间的数据传输连接的通信中断。

以此方式，可以确保能耗制动功能在被暂时地从使用中移除之后必定返回使用。

通过以下一些实施例的描述的辅助，将更好地理解前面的概述，以及以下提出的本发明的附加特征和优点，所述描述不限制本发明的应用范围。

附图说明

图1表示了作为框图的根据本发明的制动装置。

图2a图示了根据本发明的能耗制动装置。

图2b图示了根据本发明的第二能耗制动装置。

图3a表示了作为框图的根据本发明的电梯系统。

图3b表示了作为状态图的根据本发明的控制器的可能的控制模式。

图4图示了机械制动的启动(activation)延迟以及能耗制动的启动延迟。

具体实施方式

图1作为框图表示了制动装置1，其包括机械制动器2、以及用于对电机4进行制动的能耗制动装置3。能耗制动装置3包括控制器8。能耗制动装置还包括在电机的定子绕组之间连接的可控开关。与前述的可控开关的控制极相关地安装控制器8，用于利用由控制器8形成的开关参考量来控制可控开关。当启动能耗制动时，控制器闭合在电机的定子绕组之间连接的前述开关，在这种情形下，定子绕组彼此短路连接。当电机运动时，在短路的定子绕组中感应源电压，该源电压造成电流，该电流试图对电机的运动进行制动。在这种情形下，在能耗制动中产生的多数电能在电机的绕组电阻中改变为热。

能耗制动装置3和电机的运动管理单元19彼此利用串行通信总线连接，经由该串行通信总线，电机的运动管理单元19和控制器8连接在一起。电机的运动管理单元19经由串行通信总线向控制器8发送控制参数以及控制信号5以及其它。电机的运动管理单元19包括用户面板18，从该用户面板18的键盘可以输入控制参数。另一方面，控制器8经由串行通信总线向电机的运动管理单元19发送能耗制动装置的状态数据和其它。可以从运动管理单元的用户面板18的显示器读出状态数据，并且可以基于该状态数据来推断能耗制动装置3的可能的故障和其它。

运动管理单元19向控制器8发送运行的开始信号5，在这种情形下，控制器8切换其控制模式并且通过打开电机的定子绕组之间连接的前述开关来停止能耗制动。同时，运动管理单元19还向机械制动器的控制单元28发送机械制动器的打开信号6。作为对机械制动器的打开信号的响应，机械制动器的控制单元28通过向机械制动器的电磁铁的励磁线圈供应电流而控制机械制动器2打开。在运行的结束时，运动管理单元19向控制器8发送运行的结束信号5，在该情形下，控制器再次切换其控制模式，并且通过闭合在电机的定子绕组之间连接的前述开关来启动能耗制动。运动管理单元19还向机械制动器的控制单元28发送机械制动器的启动信号，作为对该启动信号的响应，机械制动器的控制单元通过断开对机械制动器的电磁铁的励磁线圈的电流供应来激活机械制动器，从而对电机的运动进行制动。

电驱动器的监视单元29监视电驱动器的操作并且在其检测到可能的危险情况时形成紧急停止信号7。机械制动器的控制单元28和控制器8二者包括用于由电驱动器的监视单元29形成的紧急停止信号7的输入端。机械制动器的控制单元28在其接收到紧急停止信号7之后、通过断开对机械制动器的电磁铁的线圈的电流供应而启动机械制动器2。

当接收到紧急停止信号时，控制器8切换到紧急停止模式。在紧急停止模式中，在接收到紧急停止信号7之后在设置的能耗制动的启动延迟后，控制器8启动能耗制动装置3，使得相对于机械制动器在一延迟之后启动能耗制动装置3。控制器8包括用于电机4的速度数据的输入端。电机4的速度数据由编码器确定，所述编码器与电机4的旋转部分机械接触。控制器8还从运动管理单元19接收电机4的速度参考量，即，电机的旋转速度的目标值。运动管理单元19经由运动管理单元19与能耗制动装置3之间的串行通信总线向能耗制动装置3发送速度参考量。控制器8基于电机的速度数据和电机的速度参考量来确定能耗制动的启动延迟，其中无论电机的速度数据还是电机的速度参考量具有更高的绝对值，在确定中总是使用具有更高的绝对值的那一个。根据以下公式借助于电机的瞬时速度/速度参考量v并且还借助于机械制动的平均减速度a来定义能耗制动的启动延迟t:

$t=\frac{v}{a}$

在这种情形下，当控制器8接收到紧急停止信号7时电机的旋转速度v越高，能耗制动的启动延迟越长。

在机械制动的某个启动延迟之后，启动机械制动器2。该启动延迟受到机械制动器2的电磁铁的线圈的电流的断开时间、以及使电枢部分参与（engage）到对电机4的旋转部分的运动进行机械制动所花费的时间，以及其它因素的影响。在使电枢部分参与到对电机4的旋转部分的运动进行机械制动之后，并且因此在启动机械制动器之后，电机4的旋转速度开始减速使得在能耗制动的启动延迟之后，旋转速度已经充分地减速以便开始能耗制动。在该情形下，控制器8以上述的方式对电机4的定子绕组进行短路。因为在电机4的定子绕组中感应的源电压与旋转速度成比例，因此降低旋转速度还影响在能耗制动的开始时刻在定子绕组中流动的短路电流，使得该短路电流随着旋转速度的降低而降低。图4图示了机械制动16和能耗制动15的一些启动延迟。在时刻t=0,机械制动器的控制单元28和控制器8接收到紧急停止信号。在机械制动的启动延迟16之后启动机械制动器2以便对电机4的运动进行制动。控制器8通过对电机4的定子绕组进行短路而在能耗制动的启动延迟15之后启动能耗制动装置3。根据图4，能耗制动的启动延迟15比机械制动的启动延迟16要长，在这种情形下，相对于机械制动器2在一延迟之后之后，启动能耗制动装置3。

图2a和2b更详细地图示了也适合与图1的实施例相关地使用的一些能耗制动装置3。

图2a的能耗制动装置3包括接触器，接触器的断开触点连接在电机4的定子绕组之间。在该情形下，当在接触器的控制绕组中没有电流流过时，能耗制动总是被启动的。为了停止能耗制动，向接触器的控制绕组供应电流，作为结果，触点打开并且定子绕组之间的短路被断开。

以逆变器来实现图2b的能耗制动装置3，还利用逆变器向电机4供应可变幅度和可变频率的电流，并且因此在电机的正常操作期间调节电机4的运动。与逆变器的上桥臂14A和/或逆变器的下桥臂14B的开关的控制极相关地安装控制器8，用于利用能耗制动的开关参考量来仅仅切换逆变器的下桥臂14B的开关，或者可替换地，仅仅切换逆变器的上桥臂14A的开关，该开关参考量由控制器8形成。可以以例如在专利申请EP2062348A1中描述的方式来由此执行能耗制动，使得在能耗制动期间防止从逆变器的直流中间电路26向电机4的供电。前述的逆变器的开关优选地是固态开关，诸如IGBT晶体管、MOSFET晶体管或者对应的开关。根据图2b，能耗制动装置包括电源22、其输入端连接到逆变器的直流中间电路26。电源22的输出端连接到控制器8的供电端，在这种情形下，可以利用在电机4的电动机制动期间（即，在电机4的再生操作时）产生的电能作为控制器8的操作电力。

图3a表示电梯系统，其中利用穿过曳引机4的牵引滑轮的电梯缆绳、缆带或者对应物在电梯曳引井中悬挂电梯轿厢23和配重30。利用永磁同步电动机在曳引机4中产生运动电梯轿厢23的力矩。利用变频器在电梯的正常操作期间从电网27向永磁同步电动机进行电流供应。该变频器包括逆变器，利用该逆变器将变频器的直流中间电路的电压改变为永磁同步电动机的可变频率和可变幅度的供电电压。该变频器还包括网络逆变器-整流器，利用该网络逆变器-整流器将在曳引机4的电动机制动期间产生的电能返回给电网27。因为在电动机制动期间产生的电能被返回给电网27，所以在没有单独的制动电阻器的情况下实现了曳引机的供电系统。制动电阻器指的是功率电阻器类型，利用功率电阻器将在电动机制动期间产生的电能转换为热，而不是将其返回给电网。

图3a的电梯系统的制动装置包括用于对曳引机4进行制动的机械制动器2和能耗制动装置3。使用变频器的同一逆变器来实现能耗制动装置3，在电梯的正常操作期间，利用该逆变器还将电流供应给曳引机4的永磁同步电动机。能耗制动的控制器8被集成到变频器的控制单元，并且此处其被称作能耗制动的控制部分8。与逆变器的上桥臂14A和/或逆变器的下桥臂14B的开关的控制极相关地安装能耗制动的控制部分8，用于利用能耗制动的开关参考量来仅仅切换逆变器的下桥臂14B的开关，或者可替换地，仅仅切换逆变器的上桥臂14A的开关，该开关参考量由控制部分8形成。可以以例如在专利申请EP2062348A1中描述的方式来由此执行能耗制动，使得在能耗制动期间防止从逆变器的直流中间电路26向曳引机4的供电。逆变器的可控开关优选地是固态开关。

当启动能耗制动时，控制部分8切换到能耗制动的启动模式并且其闭合前述的逆变器的上桥臂或下桥臂的开关，在这种情形下，定子绕组彼此短路连接。当例如由于电梯的净负载的不平衡而引起曳引机4运动时，在短路的定子绕组中感应源电压，该源电压导致了电流，该电流试图对曳引机4的运动进行制动。在该情形下在能耗制动中产生的多数电能在曳引机4的绕组电阻中改变为热，并且不需要单独的制动电阻器。

变频器包括电源22，电源22的输入端连接到逆变器的直流中间电路26。电源22的输出端连接到变频器的控制单元的供电端，在这种情形下，可以利用在曳引机4的电动机制动期间（即，在曳引机4的再生操作时）产生的电能作为控制单元的操作电力。由于曳引机4的转子励磁是利用永磁同步电动机的永磁体实现的，所以在曳引机4开始旋转时总是在定子绕组中感应源电压。在这种情形下，在定子源电压增加到足以激励（excite）电源22时可以在没有外部能源的情况下立即开始能耗制动，电源22在被激励之后开始向能耗制动的控制部分8供应操作电力。在已经开始对控制部分8的供电之后，可以开始能耗制动。

变频器和电梯轿厢的运动管理单元19利用串行通信总线彼此连接，电梯轿厢的运动管理单元19和能耗制动的控制部分8经由该串行通信总线连接在一起。电梯轿厢的运动管理单元19经由该串行通信总线向能耗制动的控制部分8发送控制参数和控制信号5、以及其它。电梯轿厢的运动管理单元19包括用户面板18，从用户面板18的键盘可以输入控制参数。用户面板18被布置在电梯曳引井外部的停止楼层上。能耗制动的控制部分8，对其一部分，经由串行通信总线向电梯轿厢的运动管理单元19发送能耗制动装置3的状态数据和其它。可以从运动管理单元的用户面板18的显示器读出状态数据并且可以基于状态数据推断能耗制动装置3的可能的故障以及其它。

电梯轿厢的电梯运动管理单元19向能耗制动的控制部分8发送运行的开始信号5，在这种情形下，控制部分8切换其控制模式并且通过打开逆变器的上桥臂或者逆变器的下桥臂的前述开关来停止能耗制动。同时，电梯轿厢的运动管理单元19还向机械制动器的控制单元28发送机械制动器的打开信号6。作为对机械制动器的打开信号6的响应，机械制动器的控制单元28通过向机械制动器的电磁铁的励磁线圈供应电流而控制机械制动器2打开。在运行的结束时，电梯轿厢的运动管理单元19向能耗制动的控制部分8发送运行的结束信号5，在该情形下，控制部分8再次切换其控制模式，并且通过闭合在逆变器的上桥臂或者逆变器的下桥臂的前述开关来启动能耗制动。电梯轿厢的运动管理单元19还向机械制动器的控制单元28发送机械制动器的启动信号6，作为对该启动信号的响应，机械制动器的控制单元通过断开对机械制动器的电磁铁的励磁线圈的电流供应来激活机械制动器，从而对曳引机4的运动进行制动。

电梯的安全电路29监视电梯系统的操作并且在其检测到可能的危险情况时形成紧急停止信号7。机械制动器的控制单元28和能耗制动的控制部分8二者包括用于由电梯的安全电路29形成的紧急停止信号7的输入端。机械制动器的控制单元28在其接收到紧急停止信号7之后、通过断开对机械制动器的电磁铁的线圈的电流供应而启动机械制动器2。

当接收到紧急停止信号时，能耗制动的控制部分8切换到紧急停止模式。在接收到紧急停止信号7之后在设置的能耗制动的启动延迟后，能耗制动的控制部分8启动能耗制动，使得相对于机械制动器2在一延迟之后启动能耗制动。能耗制动的控制部分8包括用于曳引机4的速度数据17的输入端。曳引机4的速度数据17由编码器确定，所述编码器与曳引机4的旋转部分机械接触。能耗制动的控制部分8还从电梯轿厢的运动管理单元19接收曳引机4的速度参考量，即，曳引机的旋转速度，并且因此还是电梯轿厢23的速度的目标值。运动管理单元19经由运动控制单元19与变频器之间的串行通信总线向能耗制动的控制部分8发送速度参考量。能耗制动的控制部分8基于曳引机的速度数据和曳引机的速度参考量来确定能耗制动的启动延迟，其中无论曳引机的速度数据还是曳引机的速度参考量具有更高的绝对值，在确定中总是使用具有更高的绝对值的那一个。根据以下公式借助于曳引机的瞬时速度/速度参考量v并且还借助于机械制动的平均减速度a来定义能耗制动的启动延迟t:

$t=\frac{v}{a}$

在这种情形下，当能耗制动的控制部分8接收到紧急停止信号7时曳引机的旋转速度v越高，能耗制动的启动延迟越长。

在机械制动的某个启动延迟之后，启动机械制动器2。机械制动的启动延迟受到机械制动器2的电磁铁的线圈的电流的断开时间、以及使电枢部分参与对曳引机4的旋转部分的运动进行机械制动所花费的时间、以及其它因素的影响。在使电枢部分参与对曳引机4的旋转部分的运动进行机械制动之后，并且因此在启动机械制动器之后，曳引机4的旋转速度开始减速使得在能耗制动的启动延迟之后旋转速度已经充分地减速以便开始能耗制动。在该情形下，能耗制动的控制部分8以上述的方式对曳引机4的定子绕组进行短路。因为在曳引机4的定子绕组中感应的源电压与旋转速度成比例，因此降低旋转速度还影响在能耗制动的开始时刻在定子绕组中流动的短路电流，使得该短路电流随着旋转速度的降低而降低。

例如，与曳引机的机械制动器测试和/或电梯轿厢的安全机构（safetygear）测试相关地，从使用中暂时移除能耗制动功能。通过经由电梯轿厢的运动管理单元的用户面板18向能耗制动的控制部分8提供指代能耗制动的防止模式的参数而进行从使用中移除。在这种情形下，当接收到该参数时，能耗制动的控制部分8切换到能耗制动的防止模式。例如，当检测到电梯的下次运行的起动时，能耗制动的控制部分8从能耗制动的防止模式切换回能耗制动的正常模式；由此，仅仅在运行之间的时间期间（例如，在通过手动地打开机械制动器来允许电梯轿厢运动时），使用能耗制动的防止模式。能耗制动的控制部分8还在其从用户面板18接收到指代能耗制动的正常模式的参数时，以及在其检测到用户面板18和变频器之间的串行通信的通信中断时，从能耗制动的防止模式切换到能耗制动的正常模式。以此可以确保在执行了机械制动器测试/安全机构测试之后，能耗制动功能返回使用。

图3b图示了例如根据前述的实施例的任一个的能耗制动装置的控制器8的控制模式。在能耗制动的正常模式12期间，能耗制动被启动12A或者关闭12B，使得基于制动装置的控制信号来选择能耗制动的启动和关闭。当接收到紧急停止信号时，控制器8从正常模式12切换到紧急停止模式10，在这种情形下，相对于机械制动器在一延迟之后启动能耗制动，例如，诸如在前述实施例中的任一个中描述的。控制器8在其以例如图3a的实施例中表示的方式接收到指代能耗制动的防止模式的参数时，从正常模式12切换到能耗制动的防止模式11。如果在能耗制动装置中检测到故障，控制器切换到故障模式13。在本发明的一个实施例中，控制器8还向用户接口18发送有关故障的信息。

在上文中，与具有配重的电梯系统相关地描述了本发明；然而根据本发明的解决方案还适合于没有配重的电梯系统。

本发明不仅仅限于上述的实施例，而是替代地，在以下的权利要求定义的发明构思的范围内的各种变型也是可能的。

Claims (23)

1.一种制动装置（1），其包括：

能耗制动装置（3），利用能耗制动对电机（4）进行制动；

制动装置的控制信号（5，7）的输入端；

特征在于，所述制动装置（1）包括控制器（8），用于作为对前述的制动装置的控制信号（5，7）的响应，控制能耗制动装置（3），

并且在于，控制器（8）包括控制模式（10，11，12，13），用于根据在任何给定时间要使用的控制模式来控制能耗制动装置（3）。

2.根据权利要求1所述的制动装置，特征在于，基于制动装置的控制信号（5，7）来选择要使用的控制模式（10，11，12，13）。

3.根据权利要求2所述的制动装置，特征在于，制动装置包括用于对电机（4）进行制动的机械制动器（2），并且在于，制动装置的一个控制信号是紧急停止信号（7），并且在于，控制器（8）被布置为在紧急停止情况下相对于机械制动器（2）在一延迟之后启动能耗制动装置（3）。

4.根据前述的权利要求的任一项所述的制动装置，特征在于，能耗制动装置包括可控开关(9,14A,14B),并且在于，控制器（8）与前述的可控开关(9,14A,14B)的控制极相关地安装，利用由控制器（8）形成的开关参考量来控制可控开关(9,14A,14B)。

5.根据前述的权利要求的任一项所述的制动装置，特征在于，控制器（8）被布置为在接收到紧急停止信号（7）之后在设置的能耗制动的启动延迟（15）后启动能耗制动装置（3）。

6.根据权利要求5所述的制动装置，特征在于，机械制动器（2）被布置为在接收到紧急停止信号（7）之后在机械制动的某个启动延迟（16）后启动，并且在于，能耗制动的启动延迟（15）被设置为比机械制动的启动延迟（16）长。

7.根据前述的权利要求的任一项所述的制动装置，特征在于，控制器（8）包括用于电机的速度数据（17）的输入端，

并且在于，基于电机的速度数据（17）来确定能耗制动的启动延迟（15）。

8.根据前述的权利要求的任一项所述的制动装置，特征在于，控制器（8）包括用于接收电机的速度参考量的总线，并且在于，基于电机的速度数据或者电机的速度参考量来确定能耗制动的启动延迟（15），其中无论电机的速度数据还是电机的速度参考量具有更高的绝对值，在确定中总是使用具有更高的绝对值的那一个。

9.根据前述的权利要求的任一项所述的制动装置，特征在于，制动装置（1）包括用户接口（18），并且在于，控制器（8）包括存储器，并且在于，用户接口（18）和控制器（8）之间进行数据传输连接（21），用于将要从用户接口（18）提供的能耗制动的控制参数记录到控制器（8）的存储器中。

10.根据前述的权利要求的任一项所述的制动装置，特征在于，能耗制动的控制参数指的是以下中的至少一项：

-能耗制动的防止模式（1）

-能耗制动的正常模式（12）

-电机的额定速度

-在机械制动情况下电机的平均减速度

-能耗制动装置的状态数据。

11.一种制动装置（1），其包括：

机械制动器（2），对电机（4）进行制动；

能耗制动装置（3），利用能耗制动对电机（4）进行制动；

用于紧急停止信号（7）的输入端，

特征在于，机械制动器（2）和能耗制动装置（3）二者被布置为作为对前述的紧急停止信号（7）的响应而启动，使得能耗制动装置（3）被布置为相对于机械制动器（2）在一延迟之后启动。

12.一种电驱动器，其包括电机（4），特征在于，所述电驱动器包括用于对电机（4）进行制动的根据权利要求1-11中任一项所述的制动装置（1）。

13.根据权利要求12所述的电驱动器，特征在于，前述的电机（4）包括永磁同步电动机。

14.根据权利要求12或13所述的电驱动器，特征在于，电驱动器包括要连接到电机（4）的用于驱动该电机（4）的变频器（20），并且在于，该变频器（20）包括用于向电机（4）供应可变幅度和可变频率的电流的逆变器（14A,14B）。

15.根据权利要求14所述的电驱动器，特征在于，控制器（8）被与逆变器的上桥臂（14A）和/或逆变器的下桥臂（14B）的开关的控制极相关地安装，用于利用能耗制动的开关参考量来仅仅切换逆变器的下桥臂(14B)的开关，或者可替换地，仅仅切换逆变器的上桥臂(14A)的开关，该开关参考量由控制器（8）形成。

16.根据权利要求12-15中任一项所述的电驱动器，特征在于，能耗制动装置（3）被布置为对电机（4）的励磁绕组进行短路，用于对电机（4）进行能耗制动。

17.根据权利要求12-16中任一项所述的电驱动器，特征在于，在没有制动电阻器（24）的情况下实现该电驱动器。

18.根据权利要求12-17中任一项所述的电驱动器，特征在于，变频器（20）包括网络逆变器-整流器，用于将电机（4）的再生操作中产生的电能提供给电网（27）。

19.根据权利要求14-18中任一项所述的电驱动器，特征在于，变频器（20）包括直流中间电路（26），并且在于，该电驱动器包括电源（22），该电源的输入端连接到变频器的直流中间电路（26），并且该电源（22）的输出端连接到控制器（8）的供电端，用于利用在电机（4）的再生操作中产生的电能作为控制器（8）的操作电力。

20.一种电梯系统，特征在于，该电梯系统包括用于使电梯轿厢（23）在电梯曳引井中运动的、根据权利要求12-19中任一项所述的电驱动器。

21.根据权利要求20所述的电梯系统，特征在于，在电梯曳引井中安装电梯的曳引机（4）和变频器（20）。

22.根据权利要求20或者21所述的电梯系统，特征在于，前述的用户接口（18）被安装在电梯曳引井的外部。

23.根据权利要求20-22中任一项所述的电梯系统，特征在于，控制器（8）被布置为：当控制器（8）从用户接口（18）接收到指代能耗制动的防止模式的参数时切换到能耗制动的防止模式（11），并且在于，控制器（8）被布置为：当其检测到以下中的至少一项时，从能耗制动的防止模式切换到能耗制动的正常模式（12）：

-控制器（8）检测到电梯的下次运行的起动

-控制器（8）从用户接口（18）接收到指代能耗制动的正常模式（12）的参数

-控制器（8）检测到用户接口和控制器之间的数据传输连接(21)的通信中断。

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