CN104495550A - 封星保护方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电梯技术领域，公开了一种封星保护方法及装置。本发明在电梯发生故障时，获取用于控制变频器驱动模块上桥臂的IGBT通断的第一PWM封星保护波形，上桥臂的IGBT在第一PWM封星保护波形的控制下处于断开状态；根据检测到的变频器的电流的大小，获取用于控制变频器驱动模块下桥臂的IGBT通断的第二PWM封星保护波形，下桥臂的IGBT在第二PWM封星保护波形的控制下处于导通或断开状态；将第一PWM封星保护波形输出给变频器驱动模块的上桥臂，将第二PWM封星保护波形输出给变频器驱动模块的下桥臂。本发明实施方式实现了电梯的平稳减速，避免了因瞬时减速度过大给乘客带来二次伤害的问题。

Description

封星保护方法及装置

技术领域

本发明涉及电梯技术领域，特别涉及一种封星保护方法及装置。

背景技术

永磁同步无齿轮曳引机将三相绕组引出线用导线或者串联电阻按星形连接，行业内称为“封星”。从永磁同步无齿轮曳引机在电梯上应用开始，其“封星”制动功能就一直被作为优点宣传和应用。目前电梯控制系统常用的封星方法有以下两种：

图1的方法是以主接触器KM1的辅助触点来实现封星，其特点是成本低，控制简单。风险有两个，一是KM1在断开时，主触点和辅助触点同时动作，辅助触点的断开动作稍超前主触点，就有可能导致变频器短路；二是接触器的辅助触点容量不足以通过短路溜车时的电流。

图2是使用封星接触器KM2来实现封星，由电梯控制主板或者时序控制板来控制KM1、KM2的时序关系。电梯正常运行过程能保证不出现事故，如遇停电等意外情况，难以保证两个接触器同时断开，导致曳引机带速短路。

这些封星方法有如下缺陷：例如，在变频器有输出的情况下进行封星，会造成变频器短路，有可能会损坏变频器，同时，在曳引机带速的情况下进行封星，会对电机造成冲击，导致电机永磁体有失磁、绝缘损坏、定子结构变形、磁钢失磁或脱落等风险，甚至有可能造成控制柜有着火，进而引起机房火灾的风险。总的来说，这些封星方法在实际应用中，都有可能因线路故障、接触器故障、安全回路动作、停电、误操作等，导致带速封星的可能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种封星保护方法及装置，避免在变频器有输出的情况下进行封星时产生大的冲击电流对变频器和电机造成损害，提高电梯系统的可靠性；同时，实现电梯的平稳减速，防止因电梯在高速满载运行的情况下突然断电而造成瞬时减速度过大给乘客造成二次伤害。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种封星保护方法，包含以下步骤：

在电梯发生故障时，获取用于控制变频器驱动模块上桥臂的绝缘栅双极型晶体管IGBT持续处于断开状态的第一脉冲宽度调制PWM封星保护波形；根据检测到的变频器的电流的大小，获取用于控制变频器驱动模块下桥臂的IGBT通断的第二PWM封星保护波形，所述下桥臂的IGBT在所述第二PWM封星保护波形的控制下处于导通或断开状态；

将所述第一PWM封星保护波形输出给所述变频器驱动模块的上桥臂，将所述第二PWM封星保护波形输出给所述变频器驱动模块的下桥臂。

本发明的实施方式还提供了一种封星保护装置，包含：故障判断模块、第一封星保护波形获取模块、第二封星保护波形获取模块、第一封星保护波形发送模块及第二封星保护波形发送模块；

所述故障判断模块用于判断电梯是否发生故障，并在判定电梯发生故障时触发所述第一封星保护波形获取模块和所述第二封星保护波形获取模块；

所述第一封星保护波形获取模块用于获取控制变频器驱动模块上桥臂的绝缘栅双极型晶体管IGBT持续处于断开状态的第一脉冲宽度调制PWM封星保护波形；

所述第二封星保护波形获取模块用于根据检测到的变频器的电流的大小，获取控制变频器驱动模块下桥臂的IGBT通断的第二PWM封星保护波 形，所述下桥臂的IGBT在所述第二PWM封星保护波形的控制下处于导通或断开状态；

所述第一封星保护波形发送模块用于将所述第一PWM封星保护波形输出给所述变频器驱动模块的上桥臂；

所述第二封星保护波形发送模块用于将所述第二PWM封星保护波形输出给所述变频器驱动模块的下桥臂。

本发明实施方式相对于现有技术而言，在电梯发生故障时，开启封星保护程序，发送控制驱动模块上下桥臂的IGBT通断的PWM封星保护波形，使得驱动模块上桥臂的IGBT处于断开状态，下桥臂的IGBT处于导通或断开的状态，一方面使得曳引机的制动电流得到了控制，避免了在变频器有输出的情况下进行封星时产生较大的冲击电流和拉弧，减少了封星过程对变频器与电机的损害，增加了电梯系统的可靠性。另一方面，在制动电流得到控制的情况下，由于下桥臂的IGBT受PWM封星保护波形的控制，周期性的处理导通或断开状态，从而使得电梯在短时间内可以多次、快速制动，达到平稳减速的效果，进而避免了因瞬时减速度过大而对乘客造成二次伤害。

进一步地，所述第二PWM封星保护波形为高电平时，所述下桥臂的三个IGBT处于断开状态；所述第二PWM封星保护波形为低电平时，所述下桥臂的三个IGBT处于导通状态。进一步明确了下桥臂的IGBT处于断开与导通的时机。

进一步地，在所述根据检测到的变频器的电流的大小，获取用于控制变频器驱动模块下桥臂的IGBT通断的第二PWM封星保护波形的步骤中，所述变频器的电流越大，获取的所述第二PWM封星保护波形的占空比越大，所述占空比为所述下桥臂的IGBT的导通时间在一个周期之内所占的时间比率。电流越大，PWM封星保护波形的占空比越大，即下桥臂的IGBT的导通时间在一个周期之内持续的时间越长，从而使得电梯的制动时间增长。在电 流较大时，增长电梯的制动时间，有利于减小电流对变频器的损害。

进一步地，在电梯发生故障时，获取第一PWM封星保护波形的步骤之前，还包括以下步骤：

实时检测电梯是否发生故障。有利于及时发现电梯故障，并开启封星保护程序。

进一步地，还包含以下步骤：

若所述电梯没有发生故障，则判断所述电梯是否到站，并在电梯到站时执行以下步骤；

获取所述第一PWM封星保护波形；

获取用于控制变频器驱动模块下桥臂的IGBT持续处于导通状态的第三PWM封星保护波形；

将所述第一PWM封星保护波形输出给所述变频器驱动模块的上桥臂，将所述第三PWM封星保护波形输出给所述变频器驱动模块的下桥臂。在电梯到站时，控制变频器驱动模块下桥臂的IGBT处于持续导通状态，从而使得电梯保持制动状态，防止了电梯溜逸。

附图说明

图1、图2是根据现有技术的封星保护方法的示意图；

图3是根据本发明第一实施方式的封星保护方法的流程图；

图4是根据本发明第二实施方式的封星保护方法的流程图；

图5是根据本发明第二实施方式的电梯到站时变频器驱动模块的IGBT通断的结构示意图；

图6是根据本发明第三实施方式的封星保护装置的结构示意图；

图7是根据本发明第四实施方式的封星保护装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。

本发明的第一实施方式涉及一种封星保护方法。具体流程如图3所示。

在步骤301中，变频器的控制程序判断电梯是否发生故障。在本步骤中，为了实时掌握电梯的运行情况，及时发现电梯故障，变频器的控制程序会实时检测对电梯的运行情况进行检测，并根据检测到的电梯信息判断电梯是否发生故障。若电梯发生故障则进入步骤302；若电梯没有发生故障则返回本步骤。

在步骤302中，变频器的控制程序获取用于控制变频器驱动模块上桥臂的绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，简称“IGBT”)持续处于断开状态的第一脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation，简称“PWM”)封星保护波形。

具体地说，在本实施方式中，第一PWM封星保护波形为高电平，上桥臂的三个IGBT在该第一PWM封星保护波形的控制下处于断开状态。也就时上桥臂的三个IGBT中没有电流通过。

在步骤303中，变频器的控制程序根据检测到的变频器的电流的大小，获取用于控制变频器驱动模块下桥臂的IGBT通断的第二PWM封星保护波形，下桥臂的IGBT在第二PWM封星保护波形的控制下处于导通或断开状 态。

具体地说，当第二PWM封星保护波形为高电平时，下桥臂的三个IGBT处于断开状态；当第二PWM封星保护波形为低电平时，下桥臂的三个IGBT处于导通状态。也就是说，下桥臂的三个IGBT在第二PWM封星保护波形的控制下处于周期性导通与断开状态，低电平时，有电流通过下桥臂的三个IGBT，电梯进入制动状态，高电平时，没有电流通过下桥臂的三个IGBT，电梯进入运行状态。

另外，在本实施方式中，第二PWM封星保护波形的占空比受变频器电流大小的影响，变频器的电流越大，获取的第二PWM封星保护波形的占空比越大。在本实施方式中，占空比为下桥臂的IGBT的导通时间在一个周期之内所占的时间比率。也就是说，变频器的电流越大，下桥臂的IGBT的导通时间在一个周期之内所占的时间比率就越大，电梯进行制动的时间就越长。

不难看出，这种做法，一方面使得曳引机的制动电流得到了控制，避免了在变频器有输出的情况下进行封星时产生较大的冲击电流和拉弧，减少了封星过程对变频器与电机的损害，增加了电梯系统的可靠性。另一方面，在制动电流得到控制的情况下，由于下桥臂的IGBT受PWM封星保护波形的控制，周期性的处理导通或断开状态，从而使得电梯在短时间内可以多次、快速制动，达到平稳减速的效果，进而避免了因瞬时减速度过大而对乘客造成二次伤害。

值得一提的是，本实施方式是将获取第一PWM封星保护波形与获取第二PWM封星保护波形做为两个步骤进行说明的，但在实际应用中，第一PWM封星保护波形与第二PWM封星保护波形的获取是可以在同一时间进行的。

另外，值得注意的是，本实施方式中，第一PWM封星保护波形为高电平，上桥臂的三个IGBT在该第一PWM封星保护波形的控制下处于断开状 态；第二PWM封星保护波形为高电平时，下桥臂的三个IGBT在该第二PWM封星保护波形的控制下处于断开状态；当第二PWM封星保护波形为低电平时，下桥臂的三个IGBT在该第二PWM封星保护波形的控制下处于导通状态。但在实际应用中，也可以通过变换电路中的硬件结构，使得第一PWM封星保护波形为低电平，上桥臂的三个IGBT在该第一PWM封星保护波形的控制下处于断开状态；第二PWM封星保护波形为低电平时，下桥臂的三个IGBT在该第二PWM封星保护波形的控制下处于断开状态；当第二PWM封星保护波形为高电平时，下桥臂的三个IGBT在该第二PWM封星保护波形的控制下处于导通状态。

在步骤304中，变频器的控制程序将获取的第一PWM封星保护波形输出给变频器驱动模块的上桥臂，将第二PWM封星保护波形输出给变频器驱动模块的下桥臂。

本发明的第二实施方式涉及一种封星保护方法。第二实施方式是在第一实施方式的基础上做的进一步改进，其改进之处在于：在本发明第二实施方式中，若电梯没有发生故障，变频器的控制程序还会根据电梯的运行信号，判断电梯的是否到站，并在电梯到站时开启封星保护程序。

具体地说，如图4所示，在步骤401中，变频器的控制程序根据接收到的电梯运行信号，判断电梯是否到站，若电梯到站则进入步骤402，若电梯没有到站，则返回本步骤。

在步骤402中，变频器的控制程序获取用于控制变频器驱动模块上桥臂的IGBT持续处于断开状态的第一PWM封星保护波形。

在步骤403中，变频器的控制程序获取用于控制变频器驱动模块下桥臂的IGBT持续处于导通状态的第三PWM封星保护波形(如图5所示，其中a、b、c为变频器驱动模块上桥臂的三个IGBT，其处于断开状态；d、e、f为变频器驱动模块下桥臂的三个IGBT，其处于导通状态)。具体地说，第三PWM 封星保护波形为低电平，下桥臂的三个IGBT在该第三PWM封星保护波形的控制下处于导通状态，从而使得电梯进入制动状态。

值得一提的是，本实施方式中是将第一PWM封星保护波形与第三PWM封星保护波形的获取放在两个步骤中进行说明的，但在实际应用中，第一PWM封星保护波形与第三PWM封星保护波形的获取可以在同一时间内进行。

另外，值得注意的是，本实施方式中，第三PWM封星保护波形为低电平，下桥臂的三个IGBT在该第三PWM封星保护波形的控制下处于导通状态，但在实际应用中，也可以通过变换电路中的硬件结构，使得第三PWM封星保护波形为高电平，下桥臂的三个IGBT在该第三PWM封星保护波形的控制下处于导通状态。

在步骤404中，变频器的控制程序将第一PWM封星保护波形输出给变频器驱动模块的上桥臂，将第三PWM封星保护波形输出给变频器驱动模块的下桥臂。

在步骤405中，变频器的控制程序判断电梯是否离站，若电梯离站则进入步骤406，若电梯没有离站，则返回本步骤。

在步骤406中，变频器的控制程序发送使电梯运行的PWM控制波形，使得电梯正常运行。

值得注意的，在本实施方式中，步骤301与步骤401是可以同时进行的，若电梯发生故障，则进入步骤302至304；若电梯到站，则进入步骤402至406。

上面各种方法的步骤划分，只是为了描述清楚，实现时可以合并为一个步骤或者对某些步骤进行拆分，分解为多个步骤，只要包含相同的逻辑关系，都在本专利的保护范围内；对算法中或者流程中添加无关紧要的修改或者引入无关紧要的设计，但不改变其算法和流程的核心设计都在该专利的保护范 围内。

本发明第三实施方式涉及一种封星保护装置。如图6所示，包含故障判断模块、第一封星保护波形获取模块、第二封星保护波形获取模块、第一封星保护波形发送模块及第二封星保护波形发送模块。

故障判断模块用于判断电梯是否发生故障，并在判定电梯发生故障时触发所述第一封星保护波形获取模块和所述第二封星保护波形获取模块。

第一封星保护波形获取模块用于获取控制变频器驱动模块上桥臂的IGBT持续处于断开状态的第一PWM封星保护波形。

其中，第一PWM封星保护波形为高电平，上桥臂的三个IGBT在该第一PWM封星保护波形的控制下处于断开状态。

第二封星保护波形获取模块用于根据检测到的变频器的电流的大小，获取控制变频器驱动模块下桥臂的IGBT通断的第二PWM封星保护波形，下桥臂的IGBT在第二PWM封星保护波形的控制下处于导通或断开状态。

其中，第二PWM封星保护波形为高电平时，下桥臂的三个IGBT处于断开状态；第二PWM封星保护波形为低电平时，下桥臂的三个IGBT处于导通状态。

第一封星保护波形发送模块用于将第一PWM封星保护波形输出给变频器驱动模块的上桥臂。

第二封星保护波形发送模块用于将第二PWM封星保护波形输出给变频器驱动模块的下桥臂。

不难发现，本实施方式为与第一实施方式相对应的系统实施例，本实施方式可与第一实施方式互相配合实施。第一实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第一实施方式中。

值得一提的是，本实施方式中所涉及到的各模块均为逻辑模块，在实际应用中，一个逻辑单元可以是一个物理单元，也可以是一个物理单元的一部分，还可以以多个物理单元的组合实现。此外，为了突出本发明的创新部分，本实施方式中并没有将与解决本发明所提出的技术问题关系不太密切的单元引入，但这并不表明本实施方式中不存在其它的单元。

本发明第四实施方式涉及一种封星保护装置。第四实施方式是在第三实施方式的基础上做的进一步改时，其改进之处在于：如图7所示，在本发明第四实施方式中，还包含到站判断模块、第三封星保护波形获取模块、第三封星保护波形发送模块、离站判断模块及电梯运行模块。

具体地说，到站判断模块用于判断电梯是否到站，并在判定电梯到站时或触发第一封星保护波形获取模块及第三封星保护波形获取模块。

第三封星保护波形获取模块用于获取控制变频器驱动模块下桥臂的IGBT持续处于导通状态的第三PWM封星保护波形。

第三封星保护波形发送模块用于将第三PWM封星保护波形输出给变频器驱动模块的下桥臂。

离站判断模块用于判断电梯是否离站，并在判定电梯离站时触发电梯运行模块。

电梯运行模块用于发送使电梯运行的PWM控制波形，使得电梯正常运行。

不难发现，本实施方式为与第二实施方式相对应的系统实施例，本实施方式可与第二实施方式互相配合实施。第二实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第二实施方式中。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体 实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (10)

1.一种封星保护方法，其特征在于，包含以下步骤：

在电梯发生故障时，获取用于控制变频器驱动模块上桥臂的绝缘栅双极型晶体管IGBT持续处于断开状态的第一脉冲宽度调制PWM封星保护波形；

根据检测到的变频器的电流的大小，获取用于控制变频器驱动模块下桥臂的IGBT通断的第二PWM封星保护波形，所述下桥臂的IGBT在所述第二PWM封星保护波形的控制下处于导通或断开状态；

将所述第一PWM封星保护波形输出给所述变频器驱动模块的上桥臂，将所述第二PWM封星保护波形输出给所述变频器驱动模块的下桥臂。

2.根据权利要求1所述的封星保护方法，其特征在于，所述第一PWM封星保护波形为高电平。

3.根据权利要求1所述的封星保护方法，其特征在于，所述第二PWM封星保护波形为高电平时，所述下桥臂的三个IGBT处于断开状态；所述第二PWM封星保护波形为低电平时，所述下桥臂的三个IGBT处于导通状态。

4.根据权利要求1所述的封星保护方法，其特征在于，在所述根据检测到的变频器的电流的大小，获取用于控制变频器驱动模块下桥臂的IGBT通断的第二PWM封星保护波形的步骤中，所述变频器的电流越大，获取的所述第二PWM封星保护波形的占空比越大，所述占空比为所述下桥臂的IGBT的导通时间在一个周期之内所占的时间比率。

5.根据权利要求1所述的封星保护方法，其特征在于，在电梯发生故障时，获取第一PWM封星保护波形的步骤之前，还包括以下步骤：

实时检测电梯是否发生故障。

6.根据权利要求5所述的封星保护方法，其特征在于，还包含以下步骤：

若所述电梯没有发生故障，则判断所述电梯是否到站，并在电梯到站时执行以下步骤；

获取所述第一PWM封星保护波形；

获取用于控制变频器驱动模块下桥臂的IGBT持续处于导通状态的第三PWM封星保护波形；

将所述第一PWM封星保护波形输出给所述变频器驱动模块的上桥臂，将所述第三PWM封星保护波形输出给所述变频器驱动模块的下桥臂。

7.根据权利要求6所述的封星保护方法，其特征在于，在所述将第三PWM封星保护波形输出给所述变频器驱动模块的下桥臂的步骤之后，还包括以下步骤：

判断电梯是否离站，并在电梯离站时，发送使电梯运行的PWM控制波形。

8.一种封星保护装置，其特征在于，包括故障判断模块、第一封星保护波形获取模块、第二封星保护波形获取模块、第一封星保护波形发送模块及第二封星保护波形发送模块；

所述故障判断模块用于判断电梯是否发生故障，并在判定电梯发生故障时触发所述第一封星保护波形获取模块和所述第二封星保护波形获取模块；

所述第一封星保护波形获取模块用于获取控制变频器驱动模块上桥臂的绝缘栅双极型晶体管IGBT持续处于断开状态的第一脉冲宽度调制PWM封星保护波形；

所述第二封星保护波形获取模块用于根据检测到的变频器的电流的大小，获取控制变频器驱动模块下桥臂的IGBT通断的第二PWM封星保护波形，所述下桥臂的IGBT在所述第二PWM封星保护波形的控制下处于导通或断开状态；

所述第一封星保护波形发送模块用于将所述第一PWM封星保护波形输出给所述变频器驱动模块的上桥臂；

所述第二封星保护波形发送模块用于将所述第二PWM封星保护波形输出给所述变频器驱动模块的下桥臂。

9.根据权利要求8所述的封星保护装置，其特征在于，所述第一PWM封星保护波形为高电平。

10.根据权利要求8所述的封星保护装置，其特征在于，所述第二PWM封星保护波形为高电平时，所述下桥臂的三个IGBT处于断开状态；所述第二PWM封星保护波形为低电平时，所述下桥臂的三个IGBT处于导通状态。