CN102822078B - 用于电梯的电力驱动器的启动的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于启动电梯的电力驱动器（1）的方法和装置。在该方法中，检测电梯升降室的移动方向的传感器（2）被装配在电梯系统内，电梯升降室（3）被置于移动状态，从检测电梯升降室的移动方向的上述传感器（2）的测量信号检测电梯升降室（3）的移动方向（5），并且电力驱动器的驱动方向（6）也在电力驱动器的控制器（4，14）中与电梯升降室的检测的移动方向（5）相关联。

Description

用于电梯的电力驱动器的启动的方法和装置

技术领域

本发明涉及用于便利电梯的电力驱动器的启动的一些方法和装置。

背景技术

电梯的电力驱动器关注于在停止楼层之间在电梯竖井中移动电梯升降室（car）。针对电力驱动器，电梯的控制系统形成电梯升降室的速度的目标值，即速度基准。

电力驱动器包括电梯的升降机，该升降机包括电动机，该电动机现今通常是交流电电动机。向电动机中的定子供应的电能被转换为转子的旋转能量，并且相反地，转子的旋转能量在电动机制动期间被转换回电能。升降机还包括曳引轮，该曳引轮机械地附接到转子或转子的轴。电梯升降室使用经过曳引轮的绳索悬挂在电梯竖井中，并且从曳引轮经由悬挂绳索向电梯升降室传送移动力。

电力驱动器通常还包括独立的电源装置，例如，变频器，使用它来调整在电网和电梯的升降机之间的电力供应。通过调整在升降机和电网之间的电力供应，可以无级地（steplessly）改变电梯升降室的速度。

电力驱动器在电梯的构造或现代化期间的早期已经被广泛使用，因为要使用电力驱动器移动的电极升降室可以用于要在电梯竖井中执行的安装工作。

当安装电力驱动器时，电梯的升降机被固定到在机器室中或电梯竖井中为其保留的位置。变频器连接到升降机的供应电缆并且连接到建筑物的电源。升降机可以被固定到特殊的机器底座，或者，它也可以被固定到例如在电梯竖井中的电梯升降室的导轨或配重的导轨。

当电力驱动器已经被安装到其位置时，还必须通过下述方式来对于其执行启动：设置尤其是电梯升降室的移动方向和电力驱动器的控制参数，使得可以根据速度基准以受控的方式在期望的方向上驱动电梯升降室。电梯装配工通常通过下述方式来可视地设置电梯升降室的移动方向：使用变频器来驱动升降机，并且检查升降机的曳引轮的旋转方向。装配工也可以直接地检查要在电梯竖井中移动的电梯升降室的移动方向，但是这会是棘手的，特别是在下述电梯系统的类型中：其中升降机和变频器被布置在机器室中，而从该机器室，没有向电梯竖井内的直接视线。基于他的/她的观察，装配工将变频器的驱动方向和电梯升降室的移动方向彼此连接，使得可以使用变频器在检测的驱动方向上驱动电极升降室。可以例如通过从变频器的用户界面手动地输入关于电梯升降室的移动方向的数据来进行该连接。

要可视地和手动地执行的电力驱动器的这种类型的启动使电梯的安装工作复杂化和减慢。另外，人的错误的风险增加。经常地，电力驱动器也被整体安装在电梯竖井中，在该情况下，装配工必须从电梯竖井执行电力驱动器的启动，这增加了附加到工作的危险。

发明内容

本发明的一个目的是公开一种比现有技术更快和更简单的方法，用于通过经由检测移动方向的传感器检测在电力驱动器的控制中使用的移动方向来执行电力驱动器的启动。为了实现这个目标，本发明公开了用于将电梯的电力驱动器带入操作条件中的根据权利要求1所述的方法、根据权利要求14的变频器和根据权利要求18所述的电梯控制单元。在从属权利要求中描述了本发明的优选实施例。在本申请的说明书部分和附图中也呈现了一些发明性实施例和该实施例的各种发明性组合。

在用于启动电梯的电力驱动器的根据本发明的方法中，将检测电梯升降室的移动方向的传感器装配到电梯系统内，将电梯升降室带入移动状态，从检测上述的电梯升降室的移动方向的传感器的测量信号检测电梯升降室的移动方向，并且，在电力驱动器的控制中将电力驱动器的驱动方向与电梯升降室的检测的移动方向相联系。检测电梯升降室的移动方向的上述传感器优选地是加速度传感器，所述加速度传感器被装配得与电梯升降室连接。加速度传感器在此指的是还考虑到因为重力导致的加速度而测量在传感器上施加的实际加速度的传感器。因此，从由传感器的移动引起的加速度和因为重力导致的加速度的向量和形成由根据本发明的加速度传感器指示的整体加速度。通过这种类型的传感器，有可能检测传感器的垂直移动。因此，通过将加速度传感器装配为与电梯升降室连接以与电梯升降室一起移动，有可能明确地检测基本上在垂直方向上移动的电极升降室的移动方向，而装配工不必从电梯的升降机的旋转确定移动方向或通过可视地检查电梯升降室的移动来确定移动方向。这使得能够自动地检测电梯升降室的移动方向。除了加速度传感器之外，可以例如使用发送器接收器对来检测电梯升降室的移动方向，所述发送器接收器对测量电梯升降室的绝对位置，并且基于光学或声音测量信号的传播，所述发送器接收器对的一部分被装配为与所述电梯升降室连接，并且其他部分被装配到电极竖井的固定部分。

在本发明的一个优选实施例中，通过使用电力驱动器来驱动电梯，所述电梯升降室被带入移动状态中。然而，也可以通过利用电梯的负载的可能的不平衡将所述电梯升降室带入移动状态中。在该情况下，当打开电梯的升降机的机械制动器时，作用于升降机的曳引轮的不同侧上的力差使得电梯升降室开始移动。例如，通过下述方式，电力驱动器的驱动方向可以在该情况下与电梯升降室的检测的移动方向相联系：除了电梯升降室的移动方向之外也测量在电梯升降室的移动期间电梯的升降机的移动测量传感器的测量信号，以及也选择电梯的速度反馈的极性和对应的速度基准，使得可以通过使用所涉及的速度基准控制电力驱动器而在电梯升降室的检测的移动方向上驱动电梯升降室。

在本发明的优选实施例中，基于电梯升降室的检测的移动方向来选择在电力驱动器的控制中要使用的速度控制回路的极性，并且也基于电梯升降室的检测的移动方向来选择在电力驱动器的控制中要使用的角反馈的极性。在该情况下，使得电梯升降室的移动方向对应于由电梯控制系统形成的速度基准，使得根据由电梯控制系统处理的电梯呼叫将电梯升降室的移动向上或向下引导。

在本发明的一个实施例中，在检测的移动方向上使用电力驱动器来驱动电梯，在电梯的运行期间收集关于电梯的升降机的扭矩要求的信息，并且，通过在电梯的运行期间收集的关于电梯的升降机的扭矩要求的信息来微调要在电力驱动器的控制中使用的扭矩的正反馈。

在本发明的一个实施例中，通过在没有用于检测电梯升降室的移动方向的、来自升降机的移动测量传感器的反馈的情况下控制电力驱动器来驱动电梯。在本发明的一个实施例中，在用于确定电梯的升降机的扭矩要求的电力驱动器的控制中使用速度控制回路来驱动电梯。在该情况下，可以基于电梯升降室的检测的移动方向来确定电力驱动器的控制的反馈的极性。

在本发明的一个实施例中，与电梯的运行相关联地确定速度控制回路的频率响应，并且，基于速度控制回路的频率响应来微调速度调节器的放大率。

根据本发明，可以通过例如从电力驱动器的接口或从服务中心给出开始命令来执行电力驱动器的启动，并且，电力驱动器的控制单元的软件可以在它已经接收到开始命令后自动地执行启动。

在本发明的一个实施例中，检测电梯升降室的移动方向，并且在电梯的同一运行期间确定电梯的升降机的扭矩要求。以这种方式，加速电梯的启动，并且减少电梯的必要学习运行的次数。

在本发明的一个实施例中，使用配置软件对于电力驱动器的控制器预先选择参数。可以已经与电梯的传递相结合地预选参数。并且预选的参数提供了用于电力驱动器的启动的良好基础。当预先选择参数使得它们至少大体正确地被设置时，可以加速所述启动。

根据本发明的一种变频器包括用于加速度传感器的测量信号的输入。所述变频器也包括控制单元，所述控制单元被布置为从上述加速度传感器的测量信号检测加速度传感器的移动方向，并且也将变频器的驱动方向与由加速度传感器指示的移动方向相联系。

在本发明的优选实施例中，变频器包括速度控制回路。上述的控制单元被布置来基于加速度传感器的测量信号来选择速度控制回路的极性。所述控制单元进一步被布置为基于加速度传感器的测量信号来选择要使用变频器控制的电机的角反馈的极性。

根据本发明的电梯控制单元包括用于测量检测电梯升降室的移动方向的传感器的测量信号的输入。所述电梯控制单元被布置为从检测上述的电梯升降室的移动方向的传感器的测量信号检测由检测电梯升降室的移动方向的传感器指示的电梯升降室的移动方向。在本发明的一个实施例中，所述电梯控制单元被布置为形成用于在检测的驱动方向上驱动电梯升降室的电梯的速度基准。在该情况下，由电梯控制单元形成的速度基准包含关于电梯升降室的检测的移动方向的信息。

在本发明的一个优选实施例中，检测电梯升降室的移动方向的上述传感器是加速度传感器。

根据本发明的电力驱动器的控制器也可以被实现为所谓的无传感器控制器，在该情况下，速度控制回路不包括来自独立传感器的反馈，该独立传感器确定电机的旋转移动。同样在该情况下，可以检测诸如电梯升降室的传送装置的移动方向，并且，检测的移动方向可以以在本发明中给出的方式与无传感器控制器的驱动方向相联系。

借助于一些实施例的下面的说明，将会更好地理解上述的发明内容以及下面给出的本发明的另外的特征和优点，所述说明不限制本发明的应用范围。

附图说明

图1作为框图呈现了根据本发明的电梯系统。

图2图示根据本发明的电力驱动器的控制。

具体实施方式

图1呈现了构造时的电梯系统，其中，电力驱动器1被安装到其位置。电力驱动器1包括变频器13以及电梯的升降机9。电力驱动器的控制除了电梯控制单元14之外还包括变频器的控制单元4。电梯升降室3使用绳索、带或对应物经由电梯的升降机9的曳引轮而悬挂在电梯竖井中。在本发明的这个实施例中，电梯的升降机9被固定到在电梯竖井的导轨和壁之间的电梯升降室的导轨（在附图中未示出）。然而，升降机9也可以被固定到特殊的机器底座，并且，该机器也可以被布置在机器室中而不是电梯竖井中。

向电梯的升降机9的交流电电动机的供电使用变频器13从电网16产生。在本发明的这个实施例中，变频器13也被布置在电梯竖井中，并且与电梯竖井的壁部分连接。

加速度传感器2被装配为与电梯升降室3连接，使得加速度传感器2与电梯升降室一起在电梯竖井中移动。在此使用具有型号SCA610并且检测电梯升降室的大体垂直移动的VTI的传感器作为传感器。然而，也可以使用同样是测量因为重力导致的加速度的许多其他类型的加速度传感器。通过测量因为重力导致的加速度的这种类型的传感器，有可能明确地确定电梯升降室3的移动方向。

电力驱动器1的启动基本上是自动地发生的，使得装配工从与到电梯竖井的入口连接地布置的接口向电梯控制单元14发送启动命令。在本发明的这个实施例中，电梯控制单元14也布置在电梯竖井中。在已经接收到启动命令后，电梯控制单元14向变频器13发送包含驱动方向的运行命令，在该情况下，变频器在由电梯控制单元指示的驱动方向上驱动电梯。电梯控制单元14接收被装配为与电梯升降室连接的加速度传感器2的测量信号，并且基于该测量信号来推断与所涉及的变频器13的驱动方向对应的电梯升降室的移动方向5。如果由加速度传感器2的测量信号指示的整体加速度在该情况下至少瞬时小于其恒定值大约是9.81m/s^2的由于重力G导致的加速度，则电梯控制单元14推断电梯升降室在向下移动。如果由加速度传感器2的测量信号指示的整体加速度另一方面至少瞬时大于上述因为重力G导致的加速度，则电梯控制单元14推断电梯升降室在向上移动。在由此检测到与变频器13的驱动方向对应的电梯升降室的移动方向5后，电梯控制单元14将上述的变频器的驱动方向连接到电梯升降室的检测的移动方向5，并且在存储器中记录该组合，使得将来当它接受所涉及的电梯升降室在移动方向5上的运行请求时，电梯控制单元向变频器发送命令，以根据运行请求在变频器的根据在存储器中记录的组合对应于电梯升降室的移动方向5的驱动方向上移动。

包含驱动方向的上述运行命令还可以包含由电梯控制单元14形成的电梯的速度基准。变频器的控制单元4可以包括速度控制回路，其中，通过设置要向电梯的升降机供应的电流，朝着由电梯控制单元14形成的速度基准调整电梯的升降机9的旋转速度。在该情况下，例如使用连接到电梯的升降机的轴或连接到曳引轮的脉冲编码器11来测量电梯的升降机的旋转速度。在本发明的一个实施例中，首先使用所谓的开环控制在没有来自电梯的升降机的脉冲编码器11的速度反馈的情况下通过控制电力驱动器1来驱动电梯，并且，仅在检测电梯升降室的移动方向后驱动电梯并使用来自电梯的升降机的脉冲编码器11的反馈进行速度调节。

在本发明的一个实施例中，在检测到电梯升降室的移动方向后，通过驱动电梯并在两个检测方向上进行速度调节来微调电力驱动器的控制的参数，诸如扭矩的正反馈和速度调节器的放大率。通过下述方式来确定扭矩的正反馈：在运行期间收集关于电梯的升降机的扭矩要求的信息，诸如关于由速度调节器形成的扭矩基准的信息。通过确定在电梯的运行期间的速度控制回路的频率响应，调整速度调节器的放大率。使用例如Bode图或根轨迹分析来于测量的频率响应对于速度调节器执行稳定性测试，并且，调整速度调节器的放大率使得速度调节尽可能稳定，换句话说，速度调节器不在电梯的运行期间引起额外的振动。要微调的电力驱动器的控制器的其他参数可以例如是要移动的电梯系统的质量和电梯系统的惯性质量。

图2作为框图呈现了一个永磁同步电动机的控制原理，该原理适于例如当图1的电梯的升降机9包括永磁同步电动机时用在图1的电梯系统中。电力驱动器的控制器包括速度控制回路7，其中，将速度基准15的值与由升降机的移动测量传感器11指示的在速度调节器12中的速度反馈作比较。获得电动机的电流基准Iref作为速度调节器12的输出，该电流基准与电动机的所需的扭矩成正比。因此，扭矩的正反馈10被加到电流基准Iref，这个正反馈表达了在电力驱动器的所涉及的操作情况中所需扭矩的估计。该正反馈可以例如因为电力驱动器的负载、诸如电梯升降室的传送装置的位置、所选择的速度曲线、加速度、减速度等而改变。

在正反馈10后，将电流基准Iref施加到电流调节器，该电流调节器在与永磁转子一起旋转的辅助双轴d,q坐标系中实现，使得使用独立的电流调节器来调节在d轴和q轴的方向上的电流。在相对于转子的励磁轴的直角处选择q轴，并且，在q轴的方向上的电流与电动机的扭矩成正比。将电流基准Iref施加到电流调节器，该电流调节器调节在q轴方向上的电流。还测量永磁同步电动机的定子电流Ir、Is、It并在转换块18中转换为d,q坐标系。该转换还需要关于转子的磁极的位置的角反馈8。获得在电动机的d,q轴的方向上的电压基准Ud、Uq作为电流调节器的输出，该电压基准在转换块19中使用角反馈8转换回三相幅度Ur、Us、Ut。三相电压基准Ur、Us、Ut被施加到脉宽调制器，该脉宽调制器形成用于变频器的诸如IGBT晶体管的固态开关的切换基准。

移动控制单元14向变频器发送速度基准15，在该情况下，变频器根据速度基准15在驱动方向上驱动。在该情况下，例如从速度基准15的符号位、从速度反馈的极性、还从角反馈8的极性确定驱动方向。移动控制单元14接收加速度传感器2的测量信号，并且基于该测量信号推断与所涉及的速度基准15对应的传送装置的移动方向5。如果由加速度传感器2的测量信号指示的整体加速度在该情况下至少瞬时小于其恒定值大约为9.81m/s^2的由于重力G导致的加速度，则移动控制单元14推断向上发生移动。如果另一方面由加速度传感器2的测量信号指示的整体加速度至少瞬时大于上述由于重力G导致的加速度，则移动控制单元14推断向下发生移动。在已经由此检测到与变频器13的驱动方向对应的传送装置的移动方向5后，移动控制单元14将上述的速度基准15连接到传送装置的检测的移动方向5，并且在存储器中记录该组合，使得在将来当它实现在所涉及的移动方向5上的运行请求时，移动控制单元根据运行请求向变频器发送速度基准15，该速度基准15根据在存储器中记录的组合而对应于传送装置的移动方向5。

传送装置的移动方向的检测也可以在变频器的控制单元中出现，并且，变频器也可以包括用于与传送装置连接地装配的加速度传感器2的测量信号的输入，在该情况下，并非必须需要独立的移动控制单元14。另一方面，也例如通过选择速度反馈的极性使得传送装置在期望的检测的移动方向上移动，变频器的驱动方向也可以连接到传送装置的检测的移动方向。而且，可以选择要在永磁同步电动机的控制中使用的角反馈8的极性，使得当转子旋转时磁极的位置在与传送装置的预期的移动方向对应的旋转方向上改变。

除了电梯之外，本发明也适合于用在例如起重机中，在该情况下，传送装置可以例如是要由起重机移动的负载，而不是电梯升降室。

根据本发明的电梯系统可以具有配重，或者，可以是没有配重的；而且，根据本发明的电梯可以是客梯或货梯。

上面借助于本发明实施例的一些示例而描述了本发明。对于本领域内的技术人员而言，显然本发明不仅仅限于如上所述的实施例，而且在由所附的权利要求限定的发明概念的范围内，许多其他应用是可能的。

Claims (18)

1.一种用于在电梯的安装过程中启动电力驱动器(1)的方法，在所述方法中，

-将检测电梯升降室的移动方向的传感器(2)装配到电梯系统内，

其特征在于

-将电梯升降室(3)带入移动状态，

-从检测电梯升降室的移动方向的上述传感器(2)的测量信号检测电梯升降室(3)的移动方向(5)，

-在电力驱动器的控制器(4，14)中将电力驱动器的驱动方向(6)与电梯升降室的检测的移动方向(5)相关联。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

-通过使用电力驱动器(1)来驱动电梯，将电梯升降室(3)带入移动状态。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：

-在电力驱动器的控制器(4，14)的存储器中记录电力驱动器的驱动方向(6)和电梯升降室的检测的移动方向(5)的组合。

4.根据权利要求1-3的任何一项所述的方法，其特征在于，检测电梯升降室的移动方向的上述传感器(2)是加速度传感器，所述加速度传感器被装配为与电梯升降室(3)连接。

5.根据权利要求1-3的任何一项所述的方法，其特征在于：

-基于电梯升降室的检测的移动方向来选择要在电力驱动器的控制器(4，14)中使用的速度控制回路(7)的极性。

6.根据权利要求1-3的任何一项所述的方法，其特征在于：

-基于电梯升降室的检测的移动方向(5)选择要在电力驱动器的控制器中要使用的角反馈(8)的极性。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

-使用电力驱动器(1)在检测的移动方向(5)中驱动电梯。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：

-在电梯的运行期间收集关于电梯的升降机(9)的扭矩要求的信息，并且

-通过在电梯的运行期间收集的关于电梯的升降机的扭矩要求的信息微调要在电力驱动器的控制器(4，14)中使用的扭矩的正反馈(10)。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

-通过在没有来自用于检测电梯升降室(3)的移动方向的升降机的移动测量传感器(11)的反馈的情况下控制电力驱动器(1)来驱动电梯。

10.根据权利要求7-9的任何一项所述的方法，其特征在于：

-使用用于确定电梯的升降机的扭矩要求的电力驱动器的控制器(4，14)中的速度控制回路(7)来驱动电梯。

11.根据权利要求7-9的任何一项所述的方法，其特征在于，

-与电梯的运行相关联地确定速度控制回路(7)的频率响应，

-基于速度控制回路(7)的频率响应来微调速度调节器(12)的放大率。

12.根据权利要求7-9的任何一项所述的方法，其特征在于：

-检测电梯升降室(3)的移动方向，并且在电梯的同一运行期间确定电梯的升降机(9)的扭矩要求。

13.根据权利要求1-3的任何一项所述的方法，其特征在于：

-使用配置软件对于电力驱动器的控制器(4，14)预先选择参数。

14.一种用于控制电力驱动器的变频器(13)，所述变频器(13)包括：

-用于加速度传感器(2)的测量信号的输入，

-其特征在于，所述变频器(13)包括控制单元(4)，所述控制单元(4)被布置为：

-从上述加速度传感器(2)的测量信号检测由加速度传感器(2)指示的移动方向(5)，

-将变频器(13)的驱动方向(6)与由加速度传感器(2)指示的移动方向(5)相关联，

所述控制单元(4)包括存储器，并且控制单元(4)被布置为在该控制单元(4)的上述存储器中记录变频器的驱动方向(6)和由加速度传感器(2)指示的移动方向(5)的组合，

所述变频器(13)包括速度控制回路(7)，并且，上述控制单元(4)被布置为基于加速度传感器(2)的测量信号来选择速度控制回路(7)的极性。

15.根据权利要求14所述的变频器，其特征在于，上述控制单元(4)被布置为基于加速度传感器(2)的测量信号来选择要使用变频器(13)控制的电机的角反馈(8)的极性。

16.一种电梯控制单元(14)，其包括：

-用于检测电梯升降室的移动方向的传感器(2)的测量信号的输入，

其特征在于，在电梯的安装过程中，所述电梯控制单元(14)被布置为：

-从检测电梯升降室的移动方向的上述传感器的测量信号检测由检测电梯升降室的移动方向的传感器(2)指示的电梯升降室的移动方向(5)；

-将用于驱动电梯升降室的电力驱动器的驱动方向与该电梯升降室的检测的移动方向相关联。

17.根据权利要求16所述的电梯控制单元，其特征在于，检测电梯升降室的移动方向的上述传感器(2)是加速度传感器。

18.根据权利要求16或17所述的电梯控制单元(14)，其特征在于，电梯控制单元(14)被布置为形成用于在检测的移动方向(5)上驱动电梯升降室的电梯的速度基准(15)。