CN103213884B - 电梯制动管故障检测方法、系统和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电梯制动管故障检测方法，包括如下步骤：检测电梯控制柜中制动管集电极和发射极导通状态的持续时间；根据所述制动管集电极和发射极导通状态的持续时间判断所述制动管是否发生故障。对应地，本发明还公开一种电梯制动管故障检测系统和装置。本发明能精确地检测制动管是否发生故障，检测过程简单、容易实现。

Description

电梯制动管故障检测方法、系统和装置

技术领域

本发明涉及制动管技术领域，特别是涉及一种电梯制动管故障检测方法、一种电梯制动管故障检测系统以及一种电梯制动管故障检测装置。

背景技术

电梯在不平衡运行中(即：当电梯上行，且对重侧重量大于轿厢侧重量时；或者当电梯下行，且轿厢侧重量大于对重侧重量时)，以及电梯在减速制动过程中，马达起着发电机的作用，将机械能转化为电能。变频调速器通过电动机可以将这一时段的机械能转变成电能存储在变频器直流环节的大电容中，此时大电容好比一座储量有限的小水库，由机械动能转变的电能好比储存在小水库中的水量。如不及时排放小水库中注入的水量，则水库会发生溢出事故。同理，如不及时泄放大电容中的电量，也会发生过压保护事故。目前变频器泄放大电容中电量的方法是采用制动单元和外加大功率电阻，将大电容中多余电量消耗到外加大功率电阻(即制动电阻)上。电梯制动单元通常工作在频繁导通、截止状态：当母线电压达到放电电压范围时就会导通；而当母线电压低于放电电压时则截止。一般的制动管短路保护采用制动管的驱动模块进行检测，由于制动电阻与制动管是串联的，使驱动模块短路保护检测不准或失效，而且当制动管短路时，控制器也无法获悉，致使制动电阻一直处于放电状态，造成发热严重，就可能引起制动电阻烧毁甚至引发火灾，造成更大的损失。传统的检测技术利用温度传感器检测制动电阻的温度，但存在温度检测处理电路复杂、可靠性较低等问题。

发明内容

基于此，本发明提供一种电梯制动管故障检测方法、系统和装置，能精确地检测制动管是否发生故障，检测过程简单、容易实现。

一种电梯制动管故障检测方法，包括如下步骤：

检测电梯控制柜中制动管集电极和发射极导通状态的持续时间；

根据所述制动管集电极和发射极导通状态的持续时间判断所述制动管是否发生故障。

一种电梯制动管故障检测系统，包括：

制动管检测模块，用于检测电梯控制柜中制动管集电极和发射极导通状态的持续时间；

故障判断模块，用于根据所述制动管集电极和发射极导通状态的持续时间判断制动管是否发生故障。

一种电梯制动管故障检测装置，包括制动管检测电路和故障判断电路；

所述制动管检测电路的两个输入端分别连接至制动电阻的两端，所述制动管检测电路的输出端连接至故障判断电路的输入端，用于检测所述制动电阻的放电时间，其中，所述放电时间为制动管集电极和发射极导通状态的持续时间；

所述故障判断电路的输出端连接至电梯控制柜中的开关器件，用于根据所述制动管集电极和发射极导通状态的持续时间判断所述制动管是否发生故障。

上述电梯制动管故障检测方法、系统和装置，考虑到电梯正常运行时，制动管处于频繁导通和截止相互交替的状态，并且，正常工作时，制动管集电极和发射极导通(制动电阻放电状态)的时间很短，为毫秒级，通过检测电梯制动管集电极和发射极导通状态的持续时间，根据该持续时间判断电梯制动管是否发生故障；本发明的检测精度非常高，检测过程简单、容易实现，能有效防止制动管发生故障导致的制动电阻过热起火、设备烧毁等严重事故。

附图说明

图1为本发明电梯制动管故障检测方法在一实施例中的流程示意图。

图2为本发明电梯制动管故障检测系统在一实施例中的结构示意图。

图3为本发明电梯制动管故障检测装置在一实施例中的结构示意图。

图4为本发明电梯制动管故障检测装置在一实施例中的电路示意图。

图5为图3中驱动电路的电路示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

如图1所示，是本发明电梯制动管故障检测方法在本实施例中的流程示意图，包括如下步骤：

S11、检测电梯控制柜中与制动管串联连接的制动电阻的放电时间，其中，所述放电时间为制动管集电极和发射极导通状态的持续时间；

电梯正常运行时，制动管处于导通和截止相互交替的状态，并且，正常工作时，制动管集电极(c极)和发射极(e极)导通状态的时间很短；若制动管发生短路故障，则制动管c极和e极会一直处于导通状态；分析电梯制动管的上述工作特性，因此本实施例首先获取电梯制动管c极和e极导通状态的持续时间，通过检测与所述制动管串联连接的制动电阻的放电时间，所述放电时间即为所述制动管c极和e极导通状态的持续时间；

在电梯控制柜中，制动电阻与制动管串联；制动管c极和e极导通时，制动电阻放电；制动管c极和e极断开时，制动电阻无电流通过；故在本实施例中，考虑到制动电阻与制动管串联的工作原理，即在制动管c、e极导通回路时制动电阻放电，可通过检测制动电阻的放电时间，从而获得制动管c极和e极导通状态的持续时间。

S12、根据所述制动管c极和e极导通状态的持续时间判断所述制动管是否发生故障；

由于实际电梯正常运行时，制动管处于导通和截止交替的工作状态，制动管c、e极通态时间很短；制动管导通时间过长，与制动管串联连接的制动电阻会持续放电，制动电阻在消耗电能的同时释放热能，导致其温度迅速上升，经常出现制动电阻发热起火、设备烧毁等严重危害；因此在本步骤中考虑到电梯制动管的工作状态，通过制动管c极和e极导通状态的持续时间来判断制动管是否发生故障，从而实现对电梯制动管的故障检测，能有效防止设备发热起火等危害。

在本实施例中，该步骤具体可为：若所述制动管c极和e极导通状态的持续时间超过预设阈值，则判断所述制动管发生故障；

本实施例中，将步骤S11中得到的制动管c极和e极导通状态的持续时间与预设阈值进行比较，该预设阈值可依据厂家提供的制动电阻允许最大发热的耐受时间而设定；当所述制动管c极和e极导通状态的持续时间超过预设阈值时，此时不考虑是制动管短路故障还是其他原因致使制动管处于一直导通状态，都判断为所述制动管发生故障，从而实现对电梯制动管故障的精确检测。

在一较佳实施例中，还可包括步骤：当判断所述制动管发生故障时，断开电梯变频器的电源控制开关，从而实现对电梯制动管、制动电阻和设备的精确保护，避免制动电阻过热、设备起火等事故。

本发明还提供一种电梯制动管故障检测系统，如图2所示，是该系统的结构示意图，包括：

检测模块21，用于检测电梯控制柜中与制动管串联连接的制动电阻的放电时间，其中，所述放电时间为制动管集电极和发射极导通状态的持续时间；

电梯正常运行时，制动管处于导通和截止相互交替的状态，并且，正常工作时，制动管c极和e极导通状态的时间很短；若制动管发生短路故障，则制动管c极和e极会一直处于导通状态；分析电梯制动管的上述工作特性，因此本实施例首先获取电梯制动管c极和e极导通状态的持续时间，通过检测与所述制动管串联连接的制动电阻的放电时间，所述放电时间即为所述制动管c极和e极导通状态的持续时间；

在电梯控制柜中，制动电阻与电梯制动管串联；电梯制动管c极和e极导通时，制动电阻放电；电梯制动管c极和e极断开时，制动电阻无电流通过；故在本实施例中，考虑到制动电阻与电梯制动管串联的工作原理，制动管c、e极导通回路，制动电阻放电，通过检测制动电阻两端的放电时间，从而获得制动管c极和e极导通状态的持续时间。

故障判断模块22，用于根据所述制动管c极和e极导通状态的持续时间判断制动管是否发生故障。

由于实际电梯正常运行时，制动管处于导通和截止交替的工作状态，制动管c、e极通态时间很短；制动管导通时间过长，与制动管串联连接的制动电阻会持续放电，制动电阻在消耗电能的同时释放热能，导致其温度迅速上升，经常出现制动电阻发热起火、设备烧毁等严重危害；因此在本步骤中考虑到电梯制动管的工作状态，通过制动管c极和e极导通状态的持续时间来判断制动管是否发生故障，从而实现对电梯制动管的故障检测，能有效防止设备发热起火等危害。

在一较佳实施例中，所述故障判断模块22具体用于若所述制动管c极和e极导通状态的持续时间超过预设阈值，则判断所述电梯制动管发生故障；

本实施例中，将检测模块21中得到的制动管c极和e极导通状态的持续时间与预设阈值进行比较，该预设阈值可依据厂家提供的制动电阻允许最大发热的耐受时间而设定；当所述制动管c极和e极导通状态的持续时间超过预设阈值时，此时不考虑是制动管短路故障还是其他原因致使制动管处于一直导通状态，都判断为所述制动管发生故障，从而实现对电梯制动管的故障检测。

在一较佳实施例中，还可包括断开模块23，用于当判断所述制动管发生故障时，断开电梯变频器的电源控制开关，从而实现对电梯制动管、制动电阻和设备的精确保护，避免制动电阻过热、设备起火等事故。

本发明还提供一种电梯制动管故障检测装置，如图3所示是该装置的结构示意图，包括检测电路31和故障判断电路32；

所述检测电路31的两个输入端分别连接至制动电阻33的两端，所述检测电路31的输出端连接至故障判断电路32的输入端连接，用于检测所述制动电阻的放电时间，其中，所述放电时间为制动管34集电极和发射极导通状态的持续时间；

所述故障判断电路32的输出端连接至电梯控制柜中的开关器件35，用于根据所述制动管集电极和发射极导通状态的持续时间判断所述制动管是否发生故障。

在一较佳实施例中，如图4所示，示出了检测电路31和故障判断电路32的其中一种电路示意图；

所述制动管检测电路31包括电容C3、电阻R13、光电耦合器U1、三极管Q5、三极管Q4、电容C4；所述故障判断电路32包括电源P24V、电阻R3、电容C1、稳压二极管D1；

制动电阻R的一端与母线电容的正端(图4中的P端)连接，另一端与制动管的c极(即图4中的PB端)连接；电容C3的一端依次通过电阻R12、电阻R11和电阻R10连接至制动电阻R的一端，即图4中的P端，电容C3的另一端依次通过二极管D4和二极管D5连接至制动电阻R的另一端，即图4中的PB端(制动管的c极)；

电阻R13的两端分别与电容C3的两端连接；

光电耦合器U1的一次侧两端分别连接电阻R13的两端，一次侧内部发光二极管的负极与二极管D4正极连接，其二次侧的e极通过电阻R16接地，其二次侧的c极依次通过发光二极管D2和电阻R4接入电源P24V；

三极管Q5的b极连接至光电耦合器U1的e极与电阻R16之间，其e极接地，其c极通过电阻R5连接至所述电源P24V；

三极管Q4的b极通过电阻R14连接至三极管Q5的c极与电阻R5之间，其e极接地，其c极通过电阻R8连接至稳压二极管D1负极；

电容C4的一端连接至电阻R14与三极管Q4的b极之间，其另一端接地；

所述电源P24V还依次通过电阻R3和电容C1接地；所述稳压二极管D1负极还连接至电阻R3和电容C1之间。

如图4所示的电路的具体工作原理如下：

制动管c、e极截止时，U1截止→Q5截止→Q4导通，通过R8对C1放电，保持C1的端电压为零，以保证充电时间的准确性；

制动管c、e极导通(制动电阻放电)时，U1导通→Q5导通→Q4截止，P24V电压通过R3开始对C1进行充电；

实际电梯正常运行时，制动管处于导通和截止交替工作状态，且制动管c、e极导通时间很短，从而C2两端电压基本保持为零电平；

当制动管c、e极导通时，U1导通→Q5导通→Q4截止，P24V电压通过R3开始对C1进行充电，如果制动管c、e极导通持续时间足够长(可能是因为故障原因)，C1上的充电斜波电压就会不断上升，一旦超过设定电压阀值时，稳压二极管D1就会被击穿，导致触发电路被激活；

本实施例中，与制动管集电极和发射极导通状态的持续时间比较的预设阈值可由R3、C1、D1的值组合决定；

如图4所示，若取R3＝1MΩ，C1＝4.7uF，当C1端电压达到12.7V(假设D1为12V稳压二极管)时，Q2将被触发导通，此时所需充电时间约：

τ＝R3×C1×ln(24/(24-12.7))＝0.7532511×1×10⁶×4.7×10^-6≈3.54(S)。

如图4和图5所示，在一较佳实施例中，在所述故障判断电路的输出端可通过驱动电路36连接至电梯控制柜中的开关器件，所述驱动电路36用于断开所述电梯控制柜中的开关器件35；图中虚框线内示出了一种开关器件的电路结构示意图；

所述驱动电路包括三极管Q1、三极管Q2、N沟道MOSFET Q3、电阻R1、电阻R6；

三极管Q1的e极连接至电源P24V，其c极依次通过电阻R9和电阻R15接地，其b极通过电阻R2连接至三极管Q2的c极；电阻R1的一端连接在三极管Q1的e极，另一端连接在三极管Q1的b极与电阻R2之间；

三极管Q2的e极通过电阻R7接地，其b极连接至稳压管的正极，还通过电容C2接地；电阻R6的一端连接在三极管Q1的c极与电阻R9之间，另一端连接在三极管Q2的b极与电容C2；

N沟道MOSFET Q3的G极连接至电阻R9和电阻R15之间，其S极接地，其D极通过二极管D3连接至电源P24V；

所述开关器件的两个输入端分别连接在所述二极管D3的两端；

当C1上的充电斜波电压不断上升，超过设定电压阀值时，稳压二极管D1击穿→Q2导通→Q1导通→通过R6强制使Q2导通，锁定Q1保持导通状态，P24V通过R9驱动Q3导通→驱动接触器或其他开关器件。

本发明电梯制动管故障检测方法、系统和装置，考虑到电梯正常运行时，制动管处于导通和截止相互交替的状态，并且，正常工作时，制动管集电极和发射极导通状态的时间很短，通过检测电梯制动管集电极和发射极导通状态的持续时间，根据该持续时间判断电梯制动管是否发生故障；本发明的检测精度非常高，检测过程简单、容易实现，能有效防止制动管发生故障导致的制动电阻过热起火、设备烧毁等严重事故。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种电梯制动管故障检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

检测电梯控制柜中与制动管串联连接的制动电阻的放电时间，其中，制动管集电极和发射极导通时，制动电阻放电；制动管集电极和发射极断开时，制动电阻无电流通过，所述放电时间为制动管集电极和发射极导通状态的持续时间；

根据所述制动管集电极和发射极导通状态的持续时间判断所述制动管是否发生故障。

2.根据权利要求1所述的电梯制动管故障检测方法，其特征在于，所述根据所述制动管集电极和发射极导通状态的持续时间判断所述制动管是否发生故障的步骤具体为：

若所述制动管集电极和发射极导通状态的持续时间超过预设阈值，则判断所述制动管发生故障。

3.根据权利要求1所述的电梯制动管故障检测方法，其特征在于，还包括步骤：

当判断所述制动管发生故障时，断开电梯变频器的电源控制开关。

4.一种电梯制动管故障检测系统，其特征在于，包括：

制动管检测模块，用于检测电梯控制柜中与制动管串联连接的制动电阻的放电时间，其中，制动管的集电极和发射极导通时，制动电阻放电；制动管的集电极和发射极断开时，制动电阻无电流通过，所述放电时间为制动管集电极和发射极导通状态的持续时间；

故障判断模块，用于根据所述制动管集电极和发射极导通状态的持续时间判断制动管是否发生故障。

5.根据权利要求4所述的电梯制动管故障检测系统，其特征在于，所述故障判断模块具体用于若所述制动管集电极和发射极导通状态的持续时间超过预设阈值，则判断所述制动管发生故障。

6.根据权利要求5所述的电梯制动管故障检测系统，其特征在于，还包括断开模块，用于当判断所述制动管发生故障时，断开电梯变频器的电源控制开关。

7.一种电梯制动管故障检测装置，其特征在于，包括制动管检测电路和故障判断电路；

所述制动管检测电路的两个输入端分别连接至制动电阻的两端，所述制动管检测电路的输出端连接至故障判断电路的输入端，用于检测所述制动电阻的放电时间，其中，制动管的集电极和发射极导通时，制动电阻放电；制动管的集电极和发射极断开时，制动电阻无电流通过，所述放电时间为制动管集电极和发射极导通状态的持续时间；

所述故障判断电路的输出端连接至电梯控制柜中的开关器件，用于根据所述制动管集电极和发射极导通状态的持续时间判断所述制动管是否发生故障。

8.根据权利要求7所述的电梯制动管故障检测装置，所述制动管检测电路包括电容C3、电阻R13、光电耦合器U1、三极管Q5、电阻R5、电阻R14、三极管Q4、电阻R8、电容C4；所述故障判断电路包括电源P24V、电阻R3、电容C1、稳压二极管D1；

电容C3的一端依次通过电阻R12、电阻R11和电阻R10连接至制动电阻R的一端，电容C3的另一端依次通过二极管D4和二极管D5连接至制动电阻R的另一端；

电阻R13与电容C3并联连接；

光电耦合器U1的一次侧两端分别连接电阻R13的两端，其二次侧的一端通过电阻R16接地，其二次侧的另一端依次通过发光二极管D2和电阻R4接入电源P24V；

三极管Q5的b极连接至光电耦合器U1与电阻R16之间，其e极接地，其c极通过电阻R5连接至所述电源P24V；

三极管Q4的b极通过电阻R14连接至三极管Q5的c极，其e极接地，其c极通过电阻R8连接至稳压二极管D1负极；

电容C4的一端连接至电阻R14与三极管Q4的b极之间，其另一端接地；

所述电源P24V还依次通过电阻R3和电容C1接地；所述稳压二极管D1负极还连接至电阻R3和电容C1之间。

9.根据权利要求8所述的电梯制动管故障检测装置，其特征在于，所述故障判断电路的输出端通过驱动电路连接至电梯控制柜中的开关器件，所述驱动电路用于断开所述电梯控制柜中的开关器件；

所述驱动电路包括三极管Q1、三极管Q2、N沟道MOSFET Q3、电阻R1、电阻R2、电阻R6、电阻R7、电容C2；

三极管Q1的e极连接至电源P24V，其c极依次通过电阻R9和电阻R15接地，其b极通过电阻R2连接至三极管Q2的c极；电阻R1的一端连接在三极管Q1的e极，另一端连接在三极管Q1的b极与电阻R2之间；

三极管Q2的e极通过电阻R7接地，其b极连接至稳压管的正极，还通过电容C2接地；电阻R6的一端连接在三极管Q1的c极与电阻R9之间，另一端连接在三极管Q2的b极与电容C2之间；

N沟道MOSFET Q3的G极连接至电阻R9和电阻R15之间，其S极接地，其D极通过二极管D3连接至电源P24V；

所述开关器件的两个驱动线圈输入端分别连接在所述二极管D3的两端。