CN103274280B - 电梯装置及电梯驱动方法 - Google Patents

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Abstract

一种电梯装置，包括：速度调节器，用于根据给定速度与反馈速度之差生成转矩电流给定；受阻判断模块，用于根据反馈速度、给定速度与反馈速度之差、以及当前电梯门位置是否位于预设的关门受阻检测区域内，判断电梯门关门是否受阻；驱动器，用于根据受阻的判断结果生成驱动信号，以停止电梯门关门。本发明还提供一种相应的电梯驱动方法。

Description

电梯装置及电梯驱动方法
技术领域
本发明涉及一种电梯装置及其驱动方法，具体地，本发明涉及一种电梯门开关的装置及电梯门的驱动方法。
背景技术
随着高层住宅和商业物业的增多，电梯逐渐成为人们不可缺少的工具。为防止电梯门夹伤乘梯人，通常的电梯门系统都配有光幕和触板，以探测门关门通道上是否存在阻挡从而停止门的关闭。为确保安全，如果光幕和触板失效，通常要求门机具有关门受阻重开门功能。
目前一般电梯的门机系统都采用矢量控制系统通过电机的力矩进行判断电梯门是否受阻，这种方式通常都预先将电机力矩的判断值调试好，再将电梯投入使用。使用过程中，若出现电梯负载变大的情况，则出现负载增大而使得关门力矩的判断出现偏差，采用这种方法的门机对于电梯负载比较敏感，经常出现误保护，影响电梯正常使用。
此外，还有通过配置外部硬件使用脉冲进行判断受阻的方法，这种方法虽然在理论上可以进行保护，但需要配置另外一套装置，成本较高。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种电梯装置和电梯驱动方法，可以低成本地实现电梯门关门受阻的检测和响应。
一种电梯装置，包括：
受阻判断模块，用于根据电梯的反馈速度、一给定速度与所述反馈速度之差、所述电梯的反馈转矩电流、以及当前电梯门位置是否位于预设的关门受阻检测区域内，判断所述电梯门关门是否受阻；
驱动器，用于根据所述受阻判断模块的关门受阻的判断结果停止所述电梯门关门。
可选地，所述受阻判断模块还用于生成电压限幅信号，所述驱动器根据所述电压限幅信号限制所述电梯门的输出力矩。
可选地，所述受阻判断模块用于比较所述反馈转矩电流的绝对值所指向的关门力矩是否大于预设的关门力矩，并以所述反馈转矩电流的绝对值所指向的关门力矩不大于所述预设的关门力矩的比较结果确定所述电梯门关门未受阻；所述受阻判断模块根据所述反馈转矩电流的绝对值所指向的关门力矩大于所述预设的关门力矩的比较结果进一步比较所述给定速度与所述反馈速度之差是否大于预设的受阻速度偏差，并以所述电梯门位于预设的关门受阻检测区域内时持续第一预定时间的所述给定速度与所述反馈速度之差大于预设的受阻速度偏差的比较结果确定所述电梯门关门受阻。
可选地，所述受阻判断模块用于比较所述反馈转矩电流的绝对值所指向的关门力矩是否大于预设的关门力矩，并以所述反馈转矩电流的绝对值所指向的关门力矩不大于所述预设的关门力矩的比较结果确定所述电梯门关门未受阻；所述受阻判断模块根据所述反馈转矩电流的绝对值所指向的关门力矩大于所述预设的关门力矩的比较结果进一步确定所述反馈速度是否为0，并以所述电梯门位于预设的关门受阻检测区域内时持续第一预定时间的所述反馈速度为0的结果确定所述电梯门关门受阻。
可选地，所述驱动器根据所述关门受阻的判断结果生成反方向运行命令，以驱动所述电梯门向反方向打开；所述驱动器在所述电梯门开门至预定位置后继续驱动所述电梯门以第一预定速度关门，并在所述电梯门关至前述受阻位置时暂停关门并在第二预定时间内保持所述暂停状态；所述受阻判断模块用于在所述第二预定时间后根据所述反馈速度、所述给定速度与所述反馈速度之差、所述反馈转矩电流、以及当前电梯门位置是否位于预设的关门受阻检测区域内，判断所述电梯门关门是否受阻，所述驱动器根据所述受阻判断模块的电梯门关门未受阻的判断结果以第二预定速度驱动所述电梯门关门，所述受阻判断模块并根据所述反馈速度、所述给定速度与所述反馈速度之差、所述反馈转矩电流、以及当前电梯门位置是否位于预设的关门受阻检测区域内，判断所述电梯门关门是否受阻。
一种电梯驱动方法，包括以下步骤：
采样电机速度、门位置，以分别得到反馈速度信号、位置信号；
根据所述反馈速度信号与给定速度计算速度差；
根据所述反馈速度信号、所述速度差、所述电梯的反馈转矩电流、以及当前电梯门位置是否位于预设的关门受阻检测区域内，判断所述电梯门关门是否受阻；
根据所述电梯门关门受阻的判断结果停止所述电梯门关门。
可选地，所述判断所述电梯门关门是否受阻的步骤进一步包括：
比较所述反馈转矩电流的绝对值所指向的关门力矩是否大于预设的关门力矩；
以所述反馈转矩电流的绝对值所指向的关门力矩不大于所述预设的关门力矩的比较结果确定所述电梯门关门未受阻；
根据所述反馈转矩电流的绝对值所指向的关门力矩大于所述预设的关门力矩的比较结果进一步比较所述给定速度与所述反馈速度之差是否大于预设的受阻速度偏差；
以当前电梯门位置位于预设的关门受阻检测区域内时持续第一预定时间的所述给定速度与所述反馈速度之差大于预设的受阻速度偏差的比较结果确定所述电梯门关门受阻。
可选地，所述判断所述电梯门关门是否受阻的步骤进一步包括：
比较所述反馈转矩电流的绝对值所指向的关门力矩是否大于预设的关门力矩；
以所述反馈转矩电流的绝对值所指向的关门力矩不大于所述预设的关门力矩的比较结果确定所述电梯门关门未受阻；
根据所述反馈转矩电流的绝对值所指向的关门力矩大于所述预设的关门力矩的比较结果进一步确定所述反馈速度是否为0；
以当前电梯门位置位于预设的关门受阻检测区域内时持续第一预定时间的所述反馈速度为0的结果确定所述电梯门关门受阻。
可选地，所述电梯驱动方法进一步包括：
根据所述关门受阻的判断结果生成反方向运行命令，以驱动所述电梯门向反方向打开；
在所述电梯门开门至预定位置后继续驱动所述电梯门以第一预定速度关门；
在所述电梯门关至前述受阻位置时暂停关门；
在第二预定时间内保持所述暂停状态。
在所述第二预定时间后，根据所述反馈速度、所述给定速度与所述反馈速度之差、所述反馈转矩电流、以及当前电梯门位置是否位于预设的关门受阻检测区域内，判断所述电梯门关门是否受阻；
根据所述电梯门关门未受阻的判断结果以第二预定速度驱动所述电梯门关门；
根据所述反馈速度、所述给定速度与所述反馈速度之差、所述反馈转矩电流、以及当前电梯门位置是否位于预设的关门受阻检测区域内，判断所述电梯门关门是否受阻。
可选地，所述第二预定速度为所述第一预定速度的四分之一。
根据以上电梯装置和电梯驱动方法，可以防止由于单纯判断关门力矩时因为电梯负载变大导致的关门力矩频繁大于预设的关门力矩而出现的频繁误保护。实施方式的电梯装置加入速度偏差的判断，更能体现关门受阻实际情况，且不增加额外硬件配置，节省成本。
附图说明
图1是本发明实施例的电梯装置的模块结构图；
图2是本发明实施例的电梯驱动方法的流程图；
图3是图2中电梯驱动方法的一种实施方式的判断所述电梯门关门是否受阻的步骤的流程图；
图4是图2中电梯驱动方法的另一种实施方式的判断所述电梯门关门是否受阻的步骤的流程图；
图5是图2中电梯驱动方法的另一实施方式的驱动方法流程图。
具体实施方式
如图1所示，根据本发明一种实施方式的电梯装置包括励磁电流发生模块10、转矩电流发生模块20、驱动器30、电机40、反馈模块50和受阻判断模块60。
励磁电流发生模块10包括弱磁控制器102和励磁电流调节器104。弱磁控制器102用于从一个速度控制模块（图未示）接收一给定速度信号V*，并据以输出励磁电流给定该励磁电流给定与励磁电流反馈Idr之差作为励磁电流调节器104的输入信号。励磁电流调节器104从而据此输出d轴电压Ud。
转矩电流发生模块20包括速度调节器202与转矩电流调节器204。速度调节器202用于接收由前述速度控制模块（图未示）所产生的给定速度信号V*与反馈速度Vr之差，并根据该速度差生成转矩电流给定所述转矩电流给定与反馈转矩电流Iqr之差作为转矩电流调节器204的输入信号。转矩电流调节器204从而据此输出q轴电压Uq。其中，d轴指磁通轴，q轴指超前d轴90°的转矩轴。
驱动器30包括PARK反变换模块302、空间矢量脉宽调制模块（SVPWM）304和智能功率模块（IPM）306。PARK反变换模块302接收由励磁电流调节器104输出的d轴电压Ud和由转矩电流调节器204输出的q轴电压Uq，并分别对d轴电压Ud和q轴电压Uq分别进行PARK反变换，以分别得到两相静止坐标系中的电压Uα和Uβ。空间矢量脉宽调制模块（SVPWM）304用于根据电压Uα和Uβ生成6路脉冲宽度调制（PWM）驱动信号。智能功率模块（IPM）306用于对所述6路脉冲宽度调制（PWM）驱动信号进行相应的功率适配后生成电机驱动电流，并将电机驱动电流输出到电机，以驱动电机工作并带动电梯门的开关运动。
反馈模块50包括编码器502、计算单元504、PARK变换单元506。编码器502与电机40相连，用于采集电梯门位置、电机速度、磁极角度等信号，并将所采集的电机信号传送至计算单元504。计算单元504用于对所接收的电机信号进行计算，以得到相应的电梯门位置、电机速度和磁极角度等具体信息，并提供速度调节器202的输入所需的反馈速度Vr等。PARK变换单元506用于从驱动器30输出的电机驱动电流的两相中进行采样，以分别得到采样电流Iu和Iv。PARK变换单元506对于采样电流进行PARK变换，分别得到旋转坐标系下的励磁电流反馈Idr和反馈转矩电流Iqr，并分别提供给励磁电流调节器104和转矩电流调节器204的输入所需。
受阻判断模块60用于根据反馈速度Vr、给定速度V*与反馈速度Vr的差值、所述反馈转矩电流Iqr、以及电梯门的当前位置，判断电梯门关门是否受阻。具体地，受阻判断模块60首先比较此时反馈转矩电流Iqr的绝对值所指向的关门力矩是否大于预设的关门力矩Tset。若比较结果为当前关门力矩不大于预设的关门力矩Tset，则不认为此时电梯门关门受阻；若比较结果为当前关门力矩大于预设的关门力矩Tset，则再比较所述给定速度V*与反馈速度Vr的差值是否大于预设的受阻速度偏差Fset。若比较结果为所述给定速度V*与反馈速度Vr的差值大于预设的受阻速度偏差Fset，则再确定当前电梯门位置是否处于预设的关门受阻检测区域内。若确定结果为当前电梯门位置位于预设的关门受阻检测区域内，则置为关门受阻标志，并开始计时。当计时时间大于规定的关门受阻时间，则认为关门受阻条件成立，确定电梯门关门受阻。
所述受阻判断模块60还用于生成电压限幅值Ulimit提供驱动器30，以限制后续的输出电压幅值，从而限制后续电梯门机的输出力矩，防止电梯门受阻时出现过流。
在可选的其他实施方式中，若比较结果为当前关门力矩大于预设的关门力矩Tset，则可以再确定反馈速度Vr是否为0。若确定结果为所述反馈速度Vr为0且电梯门位于预设的关门受阻检测区域内，则置为关门受阻标志，并开始计时。当计时时间大于规定的关门受阻时间，则认为关门受阻条件成立，确定电梯门关门受阻。
根据该关门受阻的确定结果，驱动器30生成反方向运行命令，以驱动电梯门向反方向运动，打开电梯门至预定位置。在可选的实施方式中，该预定位置可以是电梯门完全打开的位置。
驱动器30在电梯门被反方向运行命令驱动打开至预定位置后，继续驱动电梯门以第一预定Vslow速度关门，直至电梯门关至前述受阻位置时暂停关门。驱动器30驱动电机在该受阻位置保持静止并持续一段预定的时间。在可选的实施方式中，该预定的时间可以为2秒。
在该预定时间后，若受阻判断模块60的判断结果确定电梯门关门未受阻，则驱动器30驱动电机以第二预定速度关闭电梯门。在可选的实施方式中，第二预定速度为Vslow/4。在以第二预定速度关门时，受阻判断模块60继续判断电梯门是否关门受阻，若判断存在关门受阻则继续前述开门的驱动动作。
根据该实施方式的电梯装置，可以防止由于单纯判断关门力矩时因为电梯负载变大导致的关门力矩频繁大于预设的关门力矩Tset而出现的频繁误保护。当电梯真正遇阻时，电梯会卡住，表现在电机速度会逐步较小，甚至为零。体现在速度偏差上，就会出现给定速度与实际速度存在偏差，本实施方式的电梯装置加入速度偏差的判断，更能体现关门受阻实际情况，且不增加额外硬件配置，节省成本。
此外，该实施方式的电梯装置利用了反馈速度主要用来限制门机变频器输出电压的特点，当反馈速度越低，其输出电压越低，反之增加。从而，当双闭环矢量控制系统编码器反馈线数太低时，整个控制系统环路响应较慢，当电梯门机高速受阻容易出现过流保护。增加反馈速度限制输出电压环节后，避免了高速受阻出现的过流问题，同时限制了电梯门受阻时的输出力矩。
如图2所示，本发明一种实施方式的电梯驱动方法包括以下步骤：
步骤22，采样电机速度、门位置，以分别得到反馈速度信号Vr、位置信号。
步骤24，根据所述反馈速度信号Vr与给定速度V*计算速度差，并生成转矩电流给定
步骤26，根据所述反馈速度信号Vr、所述速度差、所述电梯的反馈转矩电流Iqr、以及当前的电梯门位置是否处于预设的关门受阻检测区域之内，判断所述电梯门关门是否受阻。
步骤28，根据所述电梯门关门受阻的判断结果暂停所述电梯门关门。
如图3所示，根据可选的实施方式，前述步骤26判断所述电梯门是否关门受阻的步骤可进一步包括：
步骤262，比较所述反馈转矩电流Iqr的绝对值所指向的关门力矩是否大于预设的关门力矩Tset；
步骤264，根据所述反馈转矩电流Iqr的绝对值所指向的关门力矩大于所述预设的关门力矩Tset的比较结果进一步比较所述给定速度V*与所述反馈速度Vr之差是否大于预设的受阻速度偏差Fset；
步骤266，若步骤264比较确定所述给定速度V*与所述反馈速度Vr之差大于预设的受阻速度偏差Fset，则确定当前的电梯门位置是否处于预设的关门受阻检测区域之内；若电梯门当前位置处于预设的关门受阻检测区域内，则置为关门受阻标志，并开始计时；
步骤268，判断前述关门受阻标志的计时是否已持续预定的时间；
根据持续第一预定时间的前述各比较结果确定所述电梯门关门受阻，执行步骤28，暂停所述电梯门关门。
如图4所示，根据可选的实施方式，前述步骤26判断所述电梯门是否关门受阻的步骤可进一步包括：
步骤262’，比较所述反馈转矩电流Iqr的绝对值所指向的关门力矩是否大于预设的关门力矩Tset；
步骤264’，根据所述反馈转矩电流Iqr的绝对值所指向的关门力矩大于所述预设的关门力矩Tset的比较结果进一步确定所述反馈速度Vr是否为0；
步骤266’，若步骤264’确定所述确定反馈速度Vr为0，则确定当前的电梯门位置是否处于预设的关门受阻检测区域之内；若电梯门当前位置处于预设的关门受阻检测区域内，则置为关门受阻标志，并开始计时；
步骤268’，判断前述关门受阻标志的计时是否已持续预定的时间；
根据持续第一预定时间的前述各比较结果确定所述电梯门关门受阻，执行步骤28，暂停所述电梯门关门。
如图5所示，根据本发明电梯驱动方法的其他实施方式，在步骤28确定关门受阻后，该电梯驱动方法进一步包括：
步骤52，根据所述关门受阻的确定结果生成反方向运行命令，以驱动所述电梯门向反方向打开。
步骤54，在所述电梯门开门至预定位置后继续驱动所述电梯门以第一预定速度Vslow关门。
步骤56，在所述电梯门关至前述受阻位置时暂停关门。
步骤58，在第二预定时间内保持所述暂停状态。
步骤62，根据所述反馈速度Vr、所述给定速度V*与所述反馈速度Vr之差，所述电梯的反馈转矩电流Iqr、以及当前的电梯门位置是否处于预设的关门受阻检测区域之内，判断所述电梯门关门是否受阻。
步骤64，根据所述电梯门关门未受阻的判断结果在所述第二预定时间后以第二预定速度驱动所述电梯门关门。
可选地，该第二预定速度为Vslow/4。
步骤66，根据所述反馈速度Vr、所述给定速度V*与所述反馈速度Vr之差、所述电梯的反馈转矩电流Iqr、以及当前的电梯门位置是否处于预设的关门受阻检测区域之内，判断所述电梯门关门是否受阻。
根据该实施方式的电梯驱动方法，可以防止由于单纯判断关门力矩时因为电梯负载变大导致的关门力矩频繁大于预设的关门力矩Tset而出现的频繁误保护。当电梯真正遇阻时，电梯会卡住，表现在电机速度会逐步较小，甚至为零。体现在速度偏差上，就会出现给定速度与实际速度存在偏差，本实施方式的电梯驱动方法加入速度偏差的判断，更能体现关门受阻实际情况，且不增加额外硬件配置，节省成本。
此外，该实施方式的电梯驱动方法利用了反馈速度主要用来限制门机变频器输出电压的特点，当反馈速度越低，其输出电压越低，反之增加。从而，当双闭环矢量控制系统编码器反馈线数太低时，整个控制系统环路响应较慢，当电梯门机高速受阻容易出现过流保护。增加反馈速度限制输出电压环节后，避免了高速受阻出现的过流问题，同时限制了电梯门受阻时的输出力矩。
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 (8)

1.一种电梯装置，包括：
受阻判断模块，用于根据电梯的反馈速度、一给定速度与所述反馈速度之差、所述电梯的反馈转矩电流、以及当前电梯门位置是否位于预设的关门受阻检测区域内，判断所述电梯门关门是否受阻；
驱动器，用于根据所述受阻判断模块的关门受阻的判断结果停止所述电梯门关门；
所述驱动器根据所述关门受阻的判断结果生成反方向运行命令，以驱动所述电梯门向反方向打开；所述驱动器在所述电梯门开门至预定位置后继续驱动所述电梯门以第一预定速度关门，并在所述电梯门关至前述受阻位置时暂停关门并在第二预定时间内保持所述暂停状态；所述受阻判断模块用于在所述第二预定时间后根据所述反馈速度、所述给定速度与所述反馈速度之差、所述反馈转矩电流、以及当前电梯门位置是否位于预设的关门受阻检测区域内，判断所述电梯门关门是否受阻，所述驱动器根据所述受阻判断模块的电梯门关门未受阻的判断结果以第二预定速度驱动所述电梯门关门，所述受阻判断模块并根据所述反馈速度、所述给定速度与所述反馈速度之差、所述反馈转矩电流、以及当前电梯门位置是否位于预设的关门受阻检测区域内，判断所述电梯门关门是否受阻。
2.如权利要求1所述的电梯装置，其特征在于：所述受阻判断模块还用于生成电压限幅信号，所述驱动器根据所述电压限幅信号限制所述电梯门的输出力矩。
3.如权利要求1所述的电梯装置，其特征在于：所述受阻判断模块用于比较所述反馈转矩电流的绝对值所指向的关门力矩是否大于预设的关门力矩，并以所述反馈转矩电流的绝对值所指向的关门力矩不大于所述预设的关门力矩的比较结果确定所述电梯门关门未受阻；所述受阻判断模块根据所述反馈转矩电流的绝对值所指向的关门力矩大于所述预设的关门力矩的比较结果进一步比较所述给定速度与所述反馈速度之差是否大于预设的受阻速度偏差，并以所述电梯门位于预设的关门受阻检测区域内时持续第一预定时间的所述给定速度与所述反馈速度之差大于预设的受阻速度偏差的比较结果确定所述电梯门关门受阻。
4.如权利要求1所述的电梯装置，其特征在于：所述受阻判断模块用于比较所述反馈转矩电流的绝对值所指向的关门力矩是否大于预设的关门力矩，并以所述反馈转矩电流的绝对值所指向的关门力矩不大于所述预设的关门力矩的比较结果确定所述电梯门关门未受阻；所述受阻判断模块根据所述反馈转矩电流的绝对值所指向的关门力矩大于所述预设的关门力矩的比较结果进一步确定所述反馈速度是否为0，并以所述电梯门位于预设的关门受阻检测区域内时持续第一预定时间的所述反馈速度为0的结果确定所述电梯门关门受阻。
5.一种电梯驱动方法，包括以下步骤：
采样电机速度、门位置，以分别得到反馈速度信号、位置信号；
根据所述反馈速度信号与给定速度计算速度差；
根据所述反馈速度信号、所述速度差、所述电梯的反馈转矩电流、以及当前电梯门位置是否位于预设的关门受阻检测区域内，判断所述电梯门关门是否受阻；
根据所述电梯门关门受阻的判断结果停止所述电梯门关门；
根据所述关门受阻的判断结果生成反方向运行命令，以驱动所述电梯门向反方向打开；
在所述电梯门开门至预定位置后继续驱动所述电梯门以第一预定速度关门；
在所述电梯门关至前述受阻位置时暂停关门；
在第二预定时间内保持所述暂停状态；
在所述第二预定时间后，根据所述反馈速度、所述给定速度与所述反馈速度之差、所述反馈转矩电流、以及当前电梯门位置是否位于预设的关门受阻检测区域内，判断所述电梯门关门是否受阻；
根据所述电梯门关门未受阻的判断结果以第二预定速度驱动所述电梯门关门；
根据所述反馈速度、所述给定速度与所述反馈速度之差、所述反馈转矩电流、以及当前电梯门位置是否位于预设的关门受阻检测区域内，判断所述电梯门关门是否受阻。
6.如权利要求5所述的电梯驱动方法，其特征在于，所述判断所述电梯门关门是否受阻的步骤进一步包括：
比较所述反馈转矩电流的绝对值所指向的关门力矩是否大于预设的关门力矩；
以所述反馈转矩电流的绝对值所指向的关门力矩不大于所述预设的关门力矩的比较结果确定所述电梯门关门未受阻；
根据所述反馈转矩电流的绝对值所指向的关门力矩大于所述预设的关门力矩的比较结果进一步比较所述给定速度与所述反馈速度之差是否大于预设的受阻速度偏差；
以当前电梯门位置位于预设的关门受阻检测区域内时持续第一预定时间的所述给定速度与所述反馈速度之差大于预设的受阻速度偏差的比较结果确定所述电梯门关门受阻。
7.如权利要求5所述的电梯驱动方法，其特征在于，所述判断所述电梯门关门是否受阻的步骤进一步包括：
比较所述反馈转矩电流的绝对值所指向的关门力矩是否大于预设的关门力矩；
以所述反馈转矩电流的绝对值所指向的关门力矩不大于所述预设的关门力矩的比较结果确定所述电梯门关门未受阻；
根据所述反馈转矩电流的绝对值所指向的关门力矩大于所述预设的关门力矩的比较结果进一步确定所述反馈速度是否为0；
以当前电梯门位置位于预设的关门受阻检测区域内时持续第一预定时间的所述反馈速度为0的结果确定所述电梯门关门受阻。
8.如权利要求5所述的电梯驱动方法，其特征在于：所述第二预定速度为所述第一预定速度的四分之一。
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