CN104379482A - 电梯的驱动设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电梯的驱动设备(1)。该驱动设备包含:直流总线(2A,2B);连接到直流总线用于电梯发动机(6)的电力供应的发动机桥(3),该发动机桥(3)包含高侧开关(4A)和低侧开关(4B),用于当利用电梯发动机(6)驱动时将电力从直流总线(2A,2B)供应到电梯发动机(6)以及当利用电梯发动机(6)进行制动时还将电力从电梯发动机(6)供应到直流总线(2A,2B);发动机桥的控制电路(5),利用该控制电路通过产生发动机桥的高侧开关(4A)和低侧开关(4B)的控制极中的控制脉冲来控制发动机桥(3)的工作;制动器控制器(7),包含用于将电力供应到电磁制动器(9)的控制线圈(10)的开关(8A,8B);制动器控制电路(11),由此通过产生制动器控制器的开关(8A,8B)的控制极中的控制脉冲来控制制动器控制器(7)的工作;要从所述驱动设备外部断开/连接的安全信号(13)的输入电路(12);驱动阻止逻辑(15),连接到输入电路(12)并被配置为当安全信号(13)断开时阻止到发动机桥的高侧开关(4A)和/或低侧开关(4B)的控制极的控制脉冲的通过;以及制动器落下逻辑(16),连接到输入电路(12)并被配置为当安全信号(13)断开时阻止到制动器控制器的开关(8A,8B)的控制极的控制脉冲的通过。

Description

电梯的驱动设备
技术领域
[0001] 本发明涉及电梯的驱动设备的安全系统。
背景技术
[0002] 在电梯系统中,必须存在依照安全规程的安全系统,借助于该安全系统,例如作为故障或操作错误的结果,可以使电梯系统的工作停止。前述安全系统包含安全电路,该安全电路包含串联的安全开关,开关测量所述系统的安全性。安全开关的打开指示已经危及电梯系统的安全。在该情况下,中断电梯系统的工作,并且利用接触器断开从电网到电梯发动机的动力供应,使电梯系统进入安全状态。此外,利用接触器断开对机械制动器的电磁体的电流供应,由此激活机械制动器。
[0003] 作为机械元件的接触器是不可靠的,因为接触器仅仅耐受一定数量的电流断开。如果接触器的触点过载,则接触器的触点也可能熔接闭合,在该情况下,接触器的断开电流的能力终止。接触器的故障可能从而导致电梯系统中的安全性受损。
[0004] 作为元件,接触器是大尺寸的,因此包含接触器的设备也变大。另一方面,一般性的目的是尽可能有效地利用建造空间,在该情况下,部署包含接触器的大尺寸的电梯元件可能会引起问题。
[0005]因此,将存在找出在不损害电梯系统的安全性的情况下减少电梯系统中的接触器的数量的解决方案的需求。
[0006] 本发明的目的是解决上述的一个或多个缺点。本发明的一个目的是公开一种在不用接触器的情况下实现的电梯的驱动设备。
[0007] 为了实现该目的,本发明公开了根据权利要求1的电梯的驱动设备。在从属权利要求中描述了本发明的优选实施例。还在本申请的说明书部分和附图中提供了本发明的一些实施例和本发明的不同实施例的组合。
发明内容
[0008] 根据本发明的电梯的驱动设备包含直流总线以及连接到所述直流总线用于电梯发动机的电力供应的发动机桥0110丨01~匕丨如㊀)。所述发动机桥包含高侧开关和低侧开关,用于在利用所述电梯发动机进行驱动时从所述直流总线向所述电梯发动机供应电力以及还在利用所述电梯发动机进行制动时从所述电梯发动机向所述直流总线供应电力。所述驱动设备包含:所述发动机桥的控制电路,利用所述控制电路,通过产生所述发动机桥的高侧开关和低侧开关的控制极中的控制脉冲来控制所述发动机桥的工作;制动器控制器,其包含用于向电磁制动器的控制线圈供应电力的开关;制动器控制电路,利用所述制动器控制电路,通过产生所述制动器控制器的开关的控制极中的控制脉冲来控制所述制动器控制器的工作;安全信号的输入电路,所述安全信号可以从所述驱动设备外部断开和连接所述输入电路;驱动阻止逻辑,其连接到所述输入电路,并被配置为在断开所述安全信号时阻止(即抑㊀社)到所述发动机桥的高侧开关和/或低侧开关的控制极的控制脉冲的通过(¢£188386);以及制动器落下逻辑,其连接到所述输入电路,并被配置为在断开所述安全信号时阻止到所述制动器控制器的开关的控制极的控制脉冲的通过。直流总线在此表示直流电压动力总线,即,传导/传输电力的主电路的一部分,诸如变频器的直流中间电路的母线。
[0009] 因此,利用根据本发明的驱动阻止逻辑,通过阻止到高侧开关和/或低侧开关的控制极的控制脉冲的通过,可以在不用机械接触器的情况下断开从直流总线经由发动机桥至电梯发动机的动力供应。同样地,利用根据本发明的制动器落下逻辑,通过阻止到制动器控制器的控制极的控制脉冲的通过,可以在不用机械接触器的情况下断开每个电磁制动器的控制线圈的动力供应。制动器控制器的开关以及发动机桥的高侧开关和低侧开关最优选为固态开关,诸如1681晶体管、晶体管或双极晶体管等。
[0010] 在本发明的优选实施例中,前述制动器控制器连接到所述直流总线,并且所述制动器控制器包含前述用于从直流总线向电磁制动器的控制线圈供应电力的开关。因此,也可以在制动器控制中利用与电梯发动机的制动相关联地返回到直流总线的能量,从而提高电梯的驱动设备的效率比。此外,当不需要在驱动设备中布置制动器控制器的单独的电力供应时,电梯的驱动设备的主电路被简化。
[0011] 本发明使得能够将电梯发动机的动力供应设备和制动器控制器集成到同一驱动设备中,优选地集成到电梯的升降机的变频器中。这是极为重要的,因为从电梯的升降机的安全工作的观点并且因此从整个电梯的安全工作的观点来看,电梯发动机的动力供应设备和制动器控制器的组合是不可缺少的。根据本发明的驱动设备还可以经由安全信号连接为电梯的安全装置的一部分,在该情况下,电梯的安全装置被简化,并且可以以许多不同的方式容易地实现。此外,根据本发明的安全信号、驱动阻止逻辑以及制动器落下逻辑组合的组合使得能够在不用机械接触器的情况下,仅使用固态元件来完全地实现驱动设备。最优选地,仅用离散的固态元件,即,不用集成电路,来实现安全信号的输入电路、制动器落下逻辑以及驱动阻止逻辑。在该情况下,有利于对不同的故障情形下的以及例如从驱动设备的外部连接到安全信号的输入电路的£1(:干扰的效果的分析,这也有利于将驱动设备连接到不同的电梯安全装置。
[0012] 因此,根据本发明的解决方案简化了驱动设备的结构,减小了驱动设备的尺寸并且提高了可靠性。此外,在除去接触器时还去除了由接触器的工作所产生的干扰噪声。驱动设备的简化和驱动设备的尺寸的减小使得能够将驱动设备部署在电梯系统中与电梯的升降机相同的位置处。因为高功率电流在驱动设备与电梯的升降机之间的电流导体中流动,所以将驱动设备部署在与电梯的升降机相同的位置处使得能够缩短甚至是除去电流导体,在该情况下也降低了由驱动设备和电梯的升降机的工作所产生的£1(:干扰。
[0013] 在本发明的优选实施例中,所述驱动阻止逻辑被配置为在连接所述安全信号时允许到所述发动机桥的高侧和低侧开关的控制极的控制脉冲的通过,并且所述制动器落下逻辑被配置为在连接所述安全信号时允许到所述制动器控制器的开关的控制极的控制脉冲的通过。因此,可以仅仅通过连接安全信号就能够使电梯运行,在该情况下简化了电梯的安全装置。
[0014] 在本发明的优选实施例中,所述驱动设备包含用于形成允许运行启动的信号的指示器逻辑。所述指示器逻辑被配置为,在所述驱动阻止逻辑和所述制动器落下逻辑均处于阻止控制脉冲的通过的状态时,激活允许运行启动的信号,并且所述指示器逻辑被配置为,如果所述驱动阻止逻辑和所述制动器落下逻辑中的至少任一个处于允许控制脉冲的通过的状态,则断开允许运行启动的信号。所述驱动设备包含用于向在所述驱动设备外部的监控逻辑指示允许运行启动的信号的输出。
[0015] 在本发明的优选实施例中,经由所述安全信号的信号路径布置对所述驱动阻止逻辑的电力供应,并且经由隔离器布置从所述发动机桥的控制电路到所述驱动阻止逻辑的控制脉冲的信号路径。
[0016] 在本发明的优选实施例中,经由所述安全信号的信号路径布置对所述制动器落下逻辑的电力供应,并且经由隔离器布置从所述制动器控制电路到所述制动器落下逻辑的控制脉冲的信号路径。
[0017] 通过经由安全信号的信号路径布置对驱动阻止逻辑/制动器落下逻辑的电力供应,可以确保在断开安全信号时,对驱动阻止逻辑/制动器落下逻辑的电力供应断开,并且向发动机桥和制动器控制器的开关的所选择的控制极的控制脉冲的通过因此终止。在该情况下,通过断开安全信号,可以在不用单独的机械接触器的情况下,以故障安全的方式断开对发动机以及电磁制动器的控制线圈的动力供应。
[0018] 在上下文中,隔离器表示断开沿着信号路径的电荷的通过的元件。因此,在隔离器中,信号例如作为电磁辐射(光隔离器)或者经由磁场或电场(数字隔离器)传送。通过使用隔离器,例如当发动机桥的控制电路/制动器控制电路发生故障而短路时,阻止从发动机桥的控制电路到驱动阻止逻辑以及从制动器控制电路到制动器落下逻辑的电荷载体的通过。
[0019] 在本发明的最优选的实施例中,驱动阻止逻辑包含双极或多极的信号开关,所述控制脉冲经由所述双极或多极的信号开关行进至所述发动机桥的开关的控制极,并且所述信号开关的至少一个极以如下方式连接到输入电路(即,连接到所述安全信号的信号路径):当断开所述安全信号时,经过所述信号开关的所述控制脉冲的信号路径中断。
[0020] 在本发明的一个优选实施例中,驱动阻止逻辑/制动器落下逻辑的前述信号开关是晶体管,经由其控制极(栅极),控制脉冲行进至叩81晶体管的控制器的光隔离器的光电二极管。在该情况下,到该晶体管的栅极的控制脉冲的信号路径被配置为经由金属膜电阻器(腿…电阻器)行进。前述晶体管可以是例如双极晶体管或晶体管。
[0021] 在本发明的优选实施例中,结合所述发动机桥的每个高侧开关的控制极和丨或结合所述发动机桥的每个低侧开关的控制极装配前述信号开关。
[0022] 在本发明的优选实施例中,经由所述安全信号而发生的前述电力供应被配置为通过断开所述安全信号而被断开。
[0023] 在本发明的一个优选实施例中,所述驱动设备包含在交流电源与直流总线之间连接的整流器。
[0024] 在本发明的优选实施例中,所述驱动设备是在不用机械接触器的情况下完全地实现的。
[0025] 根据本发明的驱动设备适于在电梯安全装置中使用,所述电梯安全装置包含:传感器,被配置为监视从电梯的安全性的观点来看重要的功能;电子监控单元,包含用于由监视电梯的安全性的前述传感器所形成的数据的输入;以及根据本发明的驱动设备,用于驱动电梯的升降机。安全信号的信号导体从电子监控单元被引导至所述驱动设备。电子监控单元包含用于从驱动设备的输入电路断开安全信号/将安全信号连接至驱动设备的输入电路的部件。电子监控单元被布置为通过断开安全信号将电梯带入阻止运行的状态,并且通过连接安全信号来去除阻止运行的状态。因此,通过利用电子监控单元断开安全信号,可以将电梯带入安全状态,在该情况下,当断开安全信号时,从直流总线给电梯发动机的动力供应终止,并且机械制动器激活以对电梯的升降机的牵引滑轮的移动进行制动。
[0026] 可以将允许运行启动的信号从驱动设备引导到电子监控单元,并且电子监控单元可以被配置为在断开安全信号时读取允许运行启动的信号的状态。电子监控单元可以被布置为:如果在断开安全信号时,允许运行启动的信号未激活,则阻止电梯的运行。在该情况下,电子监控单元可以基于允许运行启动的信号来监视驱动阻止逻辑以及制动器落下逻辑的工作条件。例如,如果该允许运行启动的信号未激活,则电子监控单元可以推断驱动阻止逻辑和制动器落下逻辑中的至少一个或另一个是有故障的。
[0027] 可以在电子监控单元与驱动设备之间形成数据传输总线,并且驱动设备可以包含用于测量电梯的运动状态的传感器的测量数据的输入。电子监控单元可以被布置为经由电子监控单元与驱动设备之间的数据传输总线从测量电梯的运动状态的传感器接收测量数据。因此,电子监控单元快速地检测测量电梯的运动状态的传感器或测量电子设备的故障,在该情况下,可以在电子监控单元的控制下尽可能快地使电梯系统迁移至安全状态下。在该情况下,电子监控单元还可以在不用单独的监视部件的情况下,例如在紧急制动期间,监视驱动设备的工作,在该情况下,可以受控于电子监控的监控以受控的减速通过发动机制动来执行紧急制动,从而减少在紧急停止期间对电梯乘客施加的力。也就是说,在紧急停止期间过大的力可能引起电梯乘客不愉快的感觉,甚至造成真正危险的状况。
[0028] 根据本发明的驱动设备还适合于在电梯安全装置中使用,该电梯安全装置包含:安全电路,包含相互串联地装配的机械安全开关,该安全开关被配置为监视从电梯的安全性的观点来看是重要的功能。安全信号的信号导体可以从安全电路引导至驱动设备。安全电路可以包含用于将安全信号从驱动设备的输入电路断开以及用于将安全信号连接到驱动设备的输入电路的部件。安全信号可以被配置为通过打开安全电路中的安全开关而从驱动设备的输入电路断开。因此,通过经由安全信号将驱动设备连接到安全电路,可以将根据本发明的驱动设备连接为具有安全电路的电梯安全装置的一部分。
[0029] 所述安全装置可以包含紧急驱动设备,该紧急驱动设备连接到所述驱动设备的直流总线。该紧急驱动设备可以包含次级动力源,由此,在电梯系统的初级动力源的故障期间,可以向直流总线供应电力。紧急驱动设备和驱动设备均可以在用机械接触器的情况下完全地实现。在所述安全装置中,驱动阻止逻辑和制动器落下逻辑的结构和放置也使得能够在不用机械接触器的情况下断开从次级动力源经由直流总线向电梯发动机以及电磁制动器的进行的电力供应。
[0030] 前述次级动力源可以是例如发电机、燃料电池、蓄电池、超级电容器(8111)61-081)801^01-)或惯性轮。如果次级动力源是可再充电的(例如蓄电池、超级电容器、惯性轮、一些类型的燃料电池),则在电梯发动机的制动期间经由发动机桥返回到直流总线的电力可以被充电到次级动力源中,在该情况下,电梯系统的效率比提高。
[0031] 在本发明的一个优选实施例中,驱动阻止逻辑被配置为在断开安全信号时,阻止到发动机桥的仅仅高侧开关的控制极的控制脉冲的通过,或者替代性地阻止到发动机桥的仅仅低侧开关的控制极的控制脉冲的通过。在同一上下文中,以在第冊2008031915八1号国际专利申请中描述的方式使用控制发动机桥的桥部分在不用任何机械接触器的情况下实现了电梯发动机的动态制动,在该情况下,即使安全信号断开并且从直流总线向电梯发动机的电力供应因此而被阻止,也能够进行从电梯发动机到直流总线的动态制动。动态制动中返回的能量还可以被充电到紧急驱动设备的次级动力源中,从而提高电梯系统的效率比。
[0032] 在本发明的最优选的实施例中,仅利用固态元件将驱动阻止逻辑和制动器落下逻辑这两者实现在电梯的驱动设备中。在本发明的优选实施例中,仅利用固态元件在电梯的驱动设备中实现指示器逻辑。优选使用固态元件而不是诸如继电器和接触器之类的机械元件,这尤其是因为固态元件的更好的可靠性和更安静的工作噪声。因为连接接触器通常需要单独的布线,所以随着接触器数量的减少,电梯的安全系统的接线也变得更简单。
[0033] 在本发明的一些实施例中,可以在不用指示器逻辑的情况下实现电梯的驱动设备和安全装置,因为通过根据本发明设计的制动器落下逻辑和驱动阻止逻辑,本身就可以获得非常高的安全完整性等级($#60 [㊀^㊀丨),甚至是根据册120 61508标准的安全完整性等级311 3,在该情况下,未必需要关于驱动阻止逻辑和制动器落下逻辑的工作的单独的测量反馈(允许运行启动的信号)。
[0034] 根据本发明,利用要布置在驱动设备外部的部件,通过断开/阻止到输入电路的安全信号的通过来断开安全信号,并且利用要布置在驱动设备外部的设备,通过允许到输入电路的安全信号的通过来连接安全信号。
[0035] 在本发明的一个优选实施例中,安全信号被划分成可以被相互独立地断开/连接的两个单独的安全信号,并且驱动设备包含两个输入电路,分别用于两个安全信号。在该情况下,所述输入电路中的第一个以如下方式连接到驱动阻止逻辑:在前述安全信号中的第一个被断开时,阻止到发动机桥的高侧开关和/或低侧开关的控制极的控制脉冲的通过;并且所述输入电路中的第二个以如下方式连接到制动器落下逻辑:在前述安全信号中的第二个被断开时,阻止到制动器控制器的开关的控制极的控制脉冲的通过。在这种情况下,电子监控单元可以包含用于相互独立地断开前述安全信号的部件,在该情况下,可以将激活制动器和断开电发动机的动力供应作为两个分开的过程执行,甚至是在两个不同的时刻执行。
[0036] 在本发明的最优选的实施例中,当直流电压信号经由电子监控单元中的安全继电器的触点行进至驱动设备中的输入电路时,所述安全信号连接,并且当通过控制前述安全继电器的触点打开来断开向驱动设备的直流电压信号的通过时,所述安全信号被断开。因此,分离或切断安全信号的导体也导致安全信号的断开,从而以故障安全的方式阻止电梯系统的工作。此外,可以在电子监控单元中使用晶体管而不是安全继电器来断开安全信号,优选相互串联连接的两个或多个晶体管,在该情况下,一个晶体管的短路仍然不会阻止安全信号的断开。使用晶体管的优点在于,如有必要,利用晶体管可以使安全信号断开非常短的时间,例如约1毫秒的时间段,在该情况下,可以在不影响驱动设备的安全逻辑的工作的情况下,从驱动设备的输入电路中的安全信号中过滤短时中断)31-68^) 0因此,通过在电子监控单元中产生安全信号中的短时中断,并且结合安全信号的断开来测量晶体管的分断能力(匕㊀成丨叩0^^011:7),即使在电梯运行的期间,也可以定期地监视晶体管的分断能力。
[0037] 借助于下面对一些实施例的描述,将更好地理解上述内容以及下面呈现的本发明的另外的特征和另外的优点,该描述不限定本发明的应用的范围。
附图说明
[0038] 图1作为框图呈现根据本发明的电梯的一个安全装置。
[0039] 图2呈现发动机桥和驱动阻止逻辑的电路图。
[0040] 图3呈现制动器控制器和制动器落下逻辑的电路图。
[0041] 图4呈现制动器控制器和制动器落下逻辑的替代性电路图。
[0042] 图5呈现制动器控制器和制动器落下逻辑的另一替代性电路图。
[0043] 图6呈现根据图1的电梯的安全装置中的安全信号的电路。
[0044] 图7作为框图呈现到根据图1的电梯的安全装置的紧急驱动设备的装配。
[0045] 图8作为电路图呈现结合到电梯的安全电路中的根据本发明的驱动设备的装配。
具体实施方式
[0046] 图1作为框图呈现电梯系统中的安全装置,其中,经由绳摩擦或带摩擦通过电梯的升降机在电梯升降间(不在图中)中驱动电梯车厢(不在图中调节电梯的速度以与由电梯控制单元35所计算的电梯车厢的速度的目标值(即,速度基准)相一致。以电梯可以基于电梯乘客给出的电梯呼叫将乘客从一层转移到另一层的方式形成速度基准。
[0047] 电梯车厢通过经由升降机的牵引滑轮行进的绳或带连接到平衡物。在电梯系统中,可以使用本领域中已知的各种拉运方案,在本上下文中,不对它们进行更加详细的介绍。升降机还包含:作为电发动机6的电梯发动机,由此通过旋转牵引滑轮来驱动电梯车厢;以及两个电磁制动器9,由此制动牵引滑轮并保持在其位置处。通过利用变频器1从电网25向电发动机6供应电力来驱动升降机。变频器1包含整流器26,由此对交流网络25的电压进行整流以用于变频器的直流中间电路2八、28。进一步通过发动机桥3将直流中间电路2八、28的直流电压转换成电发动机6的变幅变频供应电压。在图2中呈现发动机桥3的电路图。发动机桥包含高侧1681晶体管4八和低侧晶体管48,两者通过利用发动机桥的控制电路5在所述叩81晶体管的栅极中产生短的(优选地,经?11(脉冲宽度调制)调制的)脉冲来连接。可以利用例如03?处理器来实现发动机桥的控制电路5。高侧的1(¾丁晶体管4八连接到直流中间电路的高电压母线2八,低侧的晶体管48连接到直流中间电路的低电压母线28。通过交替地连接高侧的晶体管4八和低侧的晶体管48,在发动机的输出1 3、X中从高电压母线2八和低电压母线28的直流电压形成经?丽调制的脉冲图形,该脉冲图形的脉冲的频率基本上大于电压的基频。在这种情况下,可以通过调节?丽调制的调制指数来无级地改变发动机的输出电压1 3、X的基频的振幅和频率。
[0048] 发动机桥的控制电路5还包含速度调节器,由此将电发动机6的转子的旋转的速度、以及同时地将电梯车厢的速度向电梯控制单元35所计算的速度基准进行调节。变频器1包含脉冲编码器27的测量信号的输入,利用该信号测量电发动机6的转子的旋转的速度以便调节速度。
[0049] 在发动机制动期间,电力还从电发动机6经由发动机桥3返回到直流中间电路2八、28,从该处可以利用整流器26将电力向前供应回给电网25。另一方面,根据本发明的解决方案还可以通过整流器26来实现,其不是对网络进行制动的类型的,诸如例如通过二极管桥。在这种情况下,在发动机制动期间,返回到直流中间电路的动力可以被转换为例如功率电阻器中的热能,或者可以被供应给单独的电力临时存储,诸如供应给蓄电池或电容器。在发动机制动期间,电发动机6的力效应是在相对于电梯车厢的移动方向的相反方向上。因此,例如当向上驱动空的电梯车厢时,发生发动机制动,在这种情况下,利用电发动机6对电梯车厢进行制动,使得平衡物利用其重力向上拉。
[0050] 电梯的升降机的电磁制动器9包含固定到升降机的框架的框架部分以及可移动地支撑在框架部分上的电枢。制动器9包含推进器弹簧,通过按下电枢部分以与升降机的转子的轴上或者例如牵引滑轮上的制动表面搭合来对牵引滑轮的移动进行制动,保持在框架部分上的推进器弹簧激活制动器。制动器9的框架部分包含电磁体,所述电磁体在框架部分与电枢部分之间施加吸引力。通过向制动器的控制线圈供应电流来打开制动器,在该情况下,电磁体的吸引力将电枢部分拉离制动表面,并且制动力效果终止。对应地,通过断开对制动器的控制线圈的电流供应来落下制动器,由此激活制动器。
[0051] 制动器控制器7被集成到变频器1中,借助于该制动器控制器,通过将电流单独地供应给两个电磁制动器9的控制线圈10来控制升降机的两个电磁制动器9。制动器控制器7连接到直流中间电路2八、28,并且从直流中间电路2八、28产生对电磁制动器9的控制线圈的电流供应。在图3中更详细地呈现制动器控制器7的电路图。为了清晰,图3呈现了关于仅一个制动器的电力供应的电路图,因为对于两个制动器而言,电路图是类似的。从而,制动器控制器7包含用于两个制动器的单独的变压器36,利用该变压器的初级电路,两个1681晶体管8八、88以如下方式串联地连接:可以通过连接晶体管8八、88,将变压器36的初级电路连接在直流中间电路的母线2八、28之间。通过利用制动器控制电路11在1(¾丁晶体管8八、88的栅极中产生短的(优选地,经?丽调制的)脉冲来连接叩81晶体管。制动器控制电路11可以通过例如03?处理器来实现,并且还可以连接到与发动机桥的控制电路5相同的处理器。变压器36的次级电路包含整流器37,借助于该整流器37,在将初级电路连接到次级电路时感生的电压被调整,并且被供应到电磁制动器的控制线圈10,该控制线圈10由此连接到整流器36的次级侧。此外,电流阻尼电路38与控制线圈10相并联地连接到变压器的次级侧,该电流阻尼电路包含一个或多个元件(例如电阻器、电容器、变阻器,等等),所述一个或多个元件结合控制线圈10的电流的断开来接收存储在制动器的控制线圈的电感中的能量,并且因此而加速控制线圈10的电流的断开以及制动器9的激活。电流的加速断开通过打开制动器控制器的次级电路中的晶体管39而发生,在该情况下,制动器的线圈10的电流,变换方向以经由电流阻尼电路38行进。特别是从接地故障的观点来看,利用在此描述的变压器实现的制动器控制器是特别得故障安全的,因为当变压器36的初级侧上的晶体管8八、88的调制终止时,从直流中间电路2八、28到制动器的控制线圈10的两个电流导体的电力供应断开。
[0052] 根据图1的电梯的安全装置包含机械正常闭合安全开关28,该机械正常闭合安全开关28被配置为监控电梯升降间的入口的位置/闭锁以及例如电梯车厢的超速调节器的工作。电梯升降间的入口的安全开关相互串联地连接。因此,安全开关28的打开指示影响电梯系统的安全性的事件,诸如电梯升降间的入口的打开、电梯车厢到达所允许的移动的极限开关处、超速调节器的激活等。
[0053] 电梯的安全装置包含电子监控单元20,该电子监控单元20是满足册120 61508安全规程并被设计成符合311 3安全完整性等级的专用的受微处理器控制的安全设备。安全开关28接线到电子监控单元20。电子监控单元20还通过通信总线30连接到变频器1、电梯控制单元35和电梯车厢的控制单元,并且电子监控单元20基于其从安全开关28以及从通信总线接收的数据来监控电梯系统的安全性。电子监控单元20形成安全信号13,基于该安全信号13,可以允许电梯的运行,或者另一方面可以通过断开电梯发动机6的动力供应并且激活机械制动器9以对升降机的牵引滑轮的移动进行制动来阻止电梯的运行。因此,例如当检测到电梯升降间的入口已打开时、当检测到电梯车厢已达到所允许的移动的极限开关处时、以及当检测到超速调节器已经激活时,电子监控单元20阻止电梯的运行。此外,电子监控单元经由通信总线30从变频器1接收脉冲编码器27的测量数据,并基于其从变频器1接收的脉冲编码器27的测量数据来监视尤其与紧急停止有关的电梯车厢的移动。
[0054] 变频器1配备有要连接到安全信号的信号路径的专门的安全逻辑15、16,通过该安全逻辑,可以在不用机械接触器的情况下,仅使用固态元件执行电梯发动机6的电源的断开以及机械制动器的激活,与通过机械接触器实现的解决方案相比,这改善了电梯系统的安全性和可靠性。安全逻辑是从驱动阻止逻辑15(其电路图在图2中呈现)以及制动器落下逻辑16(其电路图在图3中呈现)形成的。此外,变频器1包含指示器逻辑17,其形成用于电子监控单元20的关于驱动阻止逻辑15和制动器落下逻辑16的工作状态的数据。图6呈现前述电子监控单元20和变频器1的安全功能如何连接到一起成为电梯的安全电路。
[0055] 根据图2,驱动阻止逻辑15装配到发动机桥的控制电路5与每个高侧叩81晶体管4八的控制栅极之间的信号路径。驱动阻止逻辑15包含?册晶体管23,?册晶体管23的射极以对驱动阻止逻辑15的电力供应从直流电压源40经由安全信号13产生的方式连接到安全信号13的输入电路12。安全信号13经由电子监控单元20的安全继电器14的触点行进,在该情况下,当电子监控电路20的安全继电器的触点14打开时,从直流电压源40到
晶体管23的射极的电力供应断开。尽管图2和图3仅呈现了安全继电器的一个触点14,但是实际上,电子监控电路20包含两个相互串联地连接的安全继电器的触点14/安全继电器,由此尽力确保断开的可靠性。当安全继电器的触点14打开时,同时断开从发动机桥的控制电路5到发动机桥的高侧1(^81晶体管4八的控制栅极的控制脉冲的信号路径,在该情况下,高侧1681晶体管4八打开,并且从直流中间电路2八、28到电发动机的相位13、丁的动力供应终止。为了简明,仅关于8相位呈现图2中的驱动阻止逻辑15的电路图,因为与3相位和I相位有关的驱动阻止逻辑15的电路图也是类似的。
[0056] 只要安全信号13被断开,即,安全继电器14的触点打开,就阻止对电发动机6的动力供应。电子监控单元20通过控制安全继电器14的触点闭合来连接安全信号13,在该情况下,从直流电压源40将直流电压连接到?即晶体管23的射极。在该情况下,控制脉冲能够从发动机桥的控制电路5经由?册晶体管23的集电极向前行进到高侧晶体管4八的控制栅极,从而使发动机能够运行。因为虽然对?册晶体管的射极的电压供应实际上已经被切断(安全信号已经被断开),但是晶体管23的故障可能以另外的方式使控制脉冲行进到高侧1681晶体管4八,所以从发动机桥的控制电路5到驱动阻止逻辑15的控制脉冲的信号路径也被布置成经由光隔离器行进。
[0057] 根据图2,?册晶体管23的电路还良好地容忍连接到在变频器外部行进的安全信号13的信号导体的£1(:干扰,阻止其接入驱动阻止逻辑15。
[0058] 根据图3,制动器落下逻辑16装配到制动器控制电路11与制动器控制器7的1(¾丁晶体管8八、88的控制栅极之间的信号路径。此外,制动器落下逻辑16包含?册晶体管23,
晶体管23的射极与驱动阻止逻辑相同地连接到安全信号13的输入电路12。因此,当电子监控单元20的安全继电器的触点14打开时,从直流电压源40至制动器落下逻辑16的晶体管23的射极的电力供应断开。同时,从制动器控制电路11至制动器控制器7的1681晶体管8八、88的控制栅极的控制脉冲的信号路径断开,在该情况下,晶体管8八、88打开,并且从直流中间电路2八、28至制动器的线圈10的动力供应终止。为了简明,仅关于连接到直流中间电路的低压母线28的晶体管88,呈现图3中的制动器落下逻辑16的电路图,因为与连接到直流中间电路的高压母线2八的晶体管8八有关的制动器落下逻辑16的电路图也是类似的。
[0059] 在电子监控单元20通过控制安全继电器的触点闭合来连接安全信号13之后,从直流中间电路2八、28至制动器线圈的动力供应再次可用,在该情况下,从直流电压源40将直流电压连接到制动器落下逻辑16的?册晶体管23的射极。此外,由于与驱动阻止逻辑的以上描述有关地阐述的相同的理由,到制动器落下逻辑16的制动器控制电路11所形成的控制脉冲的信号路径被布置成经由光隔离器21行进。由于制动器控制器7的叩81晶体管8八、88的切换频率一般很高,甚至是20千赫或以上,因此必须以使通过光隔离器21的控制脉冲的延迟最小化的方式来选择光隔离器21。
[0060] 代替光隔离器21地,也可以使用数字隔离器来将延迟最小化。图4呈现了制动器落下逻辑的替代性的电路图,该电路图与图3的电路图的不同之外在于,使用数字隔离器替换了光隔离器21。图4的一个可能的数字隔离器21是由如3108 1)6^106制造的带有八0而4223类型标记的数字隔离器。数字隔离器21从直流电压源40经由安全继电器的触点14接收其用于次级侧的工作电压,在该情况下,当触点14打开时,数字隔离器21的输出终止调制。
[0061] 图5呈现了制动器落下逻辑的又一替代性电路图。图5的电路图与图3的电路图的不同之处在于,使用晶体管46替换了光隔离器21,并且制动器控制电路11的输出被直接取走至晶体管46的栅极。电阻器45连接到晶体管46的集电极。电梯安全规程
81-20规定,在进行故障分析时不需要考虑成为短路的腿⑶电阻器的故障,因此通过将121?电阻器的值选择为足够大,可以在安全触点14打开时阻止从制动器控制电路11的输出至1部1晶体管8八、88的栅极的信号路径。以这种方式,实现了简单且廉价的制动器的落下逻辑。
[0062] 在一些实施例中,已经用根据图4或5的制动器落下逻辑的电路图替换了图2的驱动阻止逻辑的电路图。以这种方式,可以在驱动阻止逻辑中减少从发动机桥的控制电路5的输出至1681晶体管4八、48的栅极的信号的转接时间1:11116)延迟。
[0063] 根据图6,安全信号13从变频器1的直流电压源40经由电子监控单元20的安全继电器的触点14传导,并且向前传导回到变频器1,到安全信号的输入电路12。输入电路12经由二极管41连接到驱动阻止逻辑15以及制动器落下逻辑16。二极管41的目的是阻止作为在驱动阻止逻辑15或制动器落下逻辑16中发生的尤其是诸如短路这样的故障的结果的、从驱动阻止逻辑15至制动器落下逻辑16/从制动器落下逻辑16至驱动阻止逻辑15的电压供应。
[0064] 此外,变频器包含指示器逻辑17,指示器逻辑17形成用于电子监控单元20的关于驱动阻止逻辑15和制动器落下逻辑16的工作状态的数据。指示器逻辑17被实现为与(八冊)逻辑,其输入被反相。获得允许运行启动的信号作为指示器逻辑的输出,该信号报告驱动阻止逻辑15和制动器落下逻辑处于工作条件并且因此而允许下次运行的启动。为了激活允许运行启动的信号18,电子监控单元20通过打开安全继电器的触点14来断开安全信号13,在该情况下,驱动阻止逻辑15和制动器落下逻辑16的电力供应必须转到零,即,阻止对发动机桥的高侧1681晶体管4八以及制动器控制器的1(^81晶体管8八、88的控制脉冲的供应。如果发生这种情况,则指示器逻辑17通过控制晶体管42导通来激活允许运行启动的信号18。以当晶体管42导通时电流在电子监控单元20中的光隔离器中流动的方式将晶体管42的输出接线到电子监控单元20,并且光隔离器向电子监控单元20指示允许运行启动。如果在电子监控单元20中已打开安全继电器的触点14之后,对驱动阻止逻辑和制动器落下逻辑的电力供应中的至少任一个未转到零,则晶体管42不开始导通,并且电子监控单元20基于此推断变频器1的安全逻辑已发生故障。在该情况下,电子监控单元阻止下次运行的启动,并且经由通信总线30将关于阻止运行的数据发送给变频器1和电梯控制单元35。
[0065] 图7呈现了本发明的一个实施例,其中将紧急驱动设备32添加到根据图1的安全装置,通过该设备,可以在诸如过载或停电期间之类的电网的功能不合格的期间,继续电梯的工作。紧急驱动设备包含电池组33,优选为锂离子电池组,其通过直流/直流变压器43连接到直流中间电路2八、28,由此可以在电池组33与直流中间电路2八、28之间双向地传输电力。以如下方式控制紧急驱动设备:在制动时,利用电发动机6对电池组33充电,并且在利用电发动机6驱动时,从电池组向电发动机6供应电流。根据本发明,也可以使用驱动阻止逻辑15和制动器落下逻辑16来断开所发生的从电池组33经由直流中间电路2八、28向电发动机6的电力供应,在该情况下,也可以在不向紧急驱动设备32/变频器1添加单个机械接触器的情况下实现紧急驱动设备32。
[0066] 图8呈现了本发明的实施例,其中,根据本发明的变频器1的安全逻辑被装配到具有传统的安全电路34的电梯中。安全电路34由相互串联地连接到一起的、诸如例如电梯升降间的入口的门的安全开关这样的安全开关28形成。安全继电器44的线圈与安全电路34串联地连接。当对该线圈的电流供应由于安全电路34的安全开关28打开而终止时,安全继电器44的触点打开。因此,例如当维修人员用维修钥匙打开电梯升降间的入口的门时,安全继电器44的触点打开。安全继电器44的触点以如下方式从变频器1的直流电压源40接线到驱动阻止逻辑15和制动器落下逻辑16的公共输入电路12:当安全继电器44的触点打开时,对驱动阻止逻辑15和制动器落下逻辑16的电力供应终止。从而,当在安全电路34中安全开关28打开时,到变频器1的发动机桥3的高侧晶体管4八的控制栅极的控制脉冲的通过终止,并且对电梯的升降机的电发动机6的动力供应断开。同时,到制动器控制器7的1部1晶体管8八、88的控制脉冲的通过终止,并且升降机的制动器9激活以对升降机的牵引滑轮的移动进行制动。
[0067] 对本领域的技术人员而言显然的是,与上述不同地,也可以将电子监控单元20集成到变频器1中,优选地集成在与驱动阻止逻辑15和/或制动器落下逻辑16相同的电路卡上。然而,在该情况下,电子监控单元20和驱动阻止逻辑15/制动器落下逻辑16形成能够清楚地相互区分的组件,使得根据本发明的故障安全设备体系结构不是支离破碎的。
[0068] 以上借助于本发明的实施例的一些示例描述了本发明。对于本领域的技术人员而言,显然地,本发明不仅仅局限于上述的实施例,而是在权利要求限定的本发明原理的范围内可能有许多其它应用。

Claims (14)

1.一种电梯的驱动设备(1),包含: 直流总线(2A,2B); 发动机桥(3),连接到所述直流总线,用于电梯发动机(6)的电力供应; 所述发动机桥(3)包含高侧开关(4A)和低侧开关(4B),所述高侧开关(4A)和低侧开关(4B)用于,当利用所述电梯发动机(6)进行驱动时,将电力从所述直流总线(2A,2B)供应到所述电梯发动机¢),以及当利用所述电梯发动机(6)进行制动时,还将电力从所述电梯发动机(6)供应到所述直流总线(2A,2B); 所述发动机桥的控制电路(5),利用所述控制电路,通过产生所述发动机桥的高侧开关(4A)和低侧开关(4B)的控制极中的控制脉冲来控制所述发动机桥(3)的工作; 其特征在于,所述驱动设备包含: 制动器控制器(7),包含用于向电磁制动器(9)的控制线圈(10)供应电力的开关(8A,8B); 制动器控制电路(11),利用所述制动器控制电路(11),通过产生所述制动器控制器的开关(8A,8B)的控制极中的控制脉冲来控制所述制动器控制器(7)的工作; 安全信号(13)的输入电路(12),所述安全信号(13)能够从所述驱动设备(I)外部断开/连接; 驱动阻止逻辑(15),连接到所述输入电路(12),并且被配置为,当所述安全信号(13)断开时,阻止到所述发动机桥的高侧开关(4A)和/或低侧开关(4B)的控制极的控制脉冲的通过;以及 制动器落下逻辑(16),连接到所述输入电路(12),并且被配置为,当所述安全信号(13)断开时,阻止到所述制动器控制器的开关(8A,8B)的控制极的控制脉冲的通过。
2.根据权利要求1所述的驱动设备,其特征在于,所述制动器控制器(7)连接到所述直流总线(2A,2B); 以及所述开关(8A,8B)被配置为,将电力从所述直流总线(2A,2B)供应到电磁制动器(9)的控制线圈(10)。
3.根据权利要求1或2所述的驱动设备,其特征在于,所述驱动阻止逻辑(15)被配置为,当所述安全信号(13)连接时,允许到所述发动机桥的开关(4A,4B)的控制极的控制脉冲的通过; 以及所述制动器落下逻辑(16)被配置为,当所述安全信号(13)连接时,允许到所述制动器控制器的开关(8A,8B)的控制极的控制脉冲的通过。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的驱动设备,其特征在于,所述驱动设备(I)包含用于形成允许运行启动的信号(18)的指示器逻辑(17); 以及所述指示器逻辑(17)被配置为,当所述驱动阻止逻辑(15)和所述制动器落下逻辑(16)均处于阻止控制脉冲的通过的状态时,激活允许运行启动的信号(18); 以及所述指示器逻辑(17)被配置为,如果所述驱动阻止逻辑(15)和所述制动器落下逻辑(16)中的至少任一个处于允许控制脉冲的通过的状态,则断开允许运行启动的信号(18); 以及所述驱动设备(I)包含用于向在所述驱动设备外部的监控逻辑(20)指示允许运行启动的信号(18)的输出(19)。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的驱动设备,其特征在于,到所述发动机桥的高侦关(4A)和/或低侧开关(4B)的控制极的控制脉冲的信号路径经由所述驱动阻止逻辑(15)行进; 以及经由所述安全信号(13)的信号路径布置对所述驱动阻止逻辑(15)的电力供应。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的驱动设备,其特征在于,经由隔离器(21)布置从所述发动机桥的控制电路(5)至所述驱动阻止逻辑(15)的控制脉冲的信号路径。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的驱动设备,其特征在于,所述控制脉冲的信号路径经由所述制动器落下逻辑(16)行进至所述制动器控制器的开关(8A,8B)的控制极; 以及经由所述安全信号(13)的信号路径布置对所述制动器落下逻辑(16)的电力供应。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的驱动设备,其特征在于,经由隔离器(22)布置从所述制动器控制电路(11)至所述制动器落下逻辑(16)的控制脉冲的信号路径。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的驱动设备,其特征在于,所述驱动阻止逻辑(15)包含双极或多极的信号开关(23),所述控制脉冲经由所述双极或多极的信号开关(23)行进至所述发动机桥的开关(4A,4B)的控制极; 以及所述信号开关(23)的至少一个极以如下方式连接到输入电路(12):当所述安全信号(13)断开时,经过所述信号开关(23)的控制脉冲的信号路径中断。
10.根据权利要求9所述的驱动设备,其特征在于,结合所述发动机桥的每个高侧开关(4A)的控制极和/或结合所述发动机桥的每个低侧开关(4B)的控制极来装配所述信号开关(23)ο
11.根据前述权利要求中的任一项所述的驱动设备,其特征在于,所述制动器落下逻辑(16)包含双极或多极的信号开关(24),所述控制脉冲经由所述双极或多极的信号开关(24)行进至所述制动器控制器的开关(8A,8B)的控制极; 以及所述信号开关(24)的至少一个极以如下方式连接到输入电路(12):当所述安全信号(13)断开时,经过所述信号开关(24)的控制脉冲的信号路径中断。
12.根据权利要求5至11中任一项所述的驱动设备,其特征在于,经由所述安全信号(13)的信号路径发生的电力供应被配置为通过断开所述安全信号(13)而断开。
13.根据前述权利要求中的任一项所述的驱动设备,其特征在于,所述驱动设备(I)包含连接在交流电源(25)与所述直流总线(2A,2B)之间的整流器(26)。
14.根据前述权利要求中的任一项所述的驱动设备,其特征在于,所述驱动设备(I)是在不用任何机械接触器的情况下实现的。
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