CN104854009B - 升降机速度控制 - Google Patents

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Abstract

实施方案是针对基于速度调节器的输出计算与升降机的电动机相关联的电流，以及基于所述电流控制所述升降机。实施方案是针对检测在峰值功率条件期间经由再生驱动器的转换器电流感应器所获得的馈线电流，以及基于所述馈线电流调节升降机的速度。

Description

升降机速度控制
技术领域
发明背景
在给定的升降机系统或环境中，可能需要控制升降机的速度。例如，可基于相关联的电动机驱动器的性能或容量来调节(例如，限制)升降机的速度。
为了控制升降机的速度，已经结合反馈控制来使用电流感应器，其中电动机的旋转速度可经监控从而使得旋转速度对应于额定速度。以这种方式，相对于基线负荷(例如，半负荷升降机)，可对于(例如)全负荷减慢升降机或对于(例如)空的升降机轿厢使升降机加速。
发明概要
本公开的实施方案是针对一种方法，其包括：基于速度调节器的输出计算与升降机的电动机相关联的电流；以及基于所述电流控制所述升降机。
本公开的实施方案是针对一种方法，其包括：检测在峰值功率条件期间经由再生驱动器的转换器电流感应器所获得的馈线电流；以及基于所述馈线电流调节升降机的速度。
本公开的实施方案是针对一种方法，其包括：在升降机的恒定加速期间，在所述升降机的两个不同速度下测量与电动机相关联的两个电压；在电动机电压与升降机速度之间形成线性方程，所述线性方程包括斜率和偏移；基于所述两个电压和所述两个不同速度计算所述斜率和所述偏移；以及基于所述斜率、所述偏移以及与所述升降机相关联的驱动器的最大输出计算用于所述升降机的基本速度。
本公开的实施方案是针对一种系统，其包括：速度调节器，其经配置以接收速度反馈和速度参考值并且产生转矩电流参考值；控制器，其经配置以基于所述转矩电流参考值控制升降机的操作。
下文描述额外的实施方案。
附图简述
通过实例示出本公开并且并未在随附图式中限制本公开，在图式中，相似的参考数字指示类似的元件。
图1示出根据本公开的一个或多个实施方案的示范性再生驱动器系统；
图2示出根据本公开的一个或多个实施方案的示范性电动机控制件；
图3示出根据本公开的一个或多个实施方案的计算电流的示范性方法；
图4示出根据本公开的一个或多个实施方案的计算电流的示范性方法；以及
图5示出根据本公开的一个或多个实施方案的基于电动机电压计算用于升降机运行的最大速度的示范性方法。
具体实施方式
描述了用于安全地并且有效地控制升降机的装置、系统以及方法的示范性实施方案。在一些实施方案中，可基于电动机电流调节升降机或与升降机相关联的电动机的速度。可基于一种或多种技术判定或推断电动机电流。例如，可检测当前命令、驱动器输入电流，和/或电动机电压以判定电动机电流。以这种方式，可能不使用电流感应器。
应注意，在以下描述中并且在图式(其内容通过参考包含在本公开中)中在元件之间阐述各种连接。应注意，这些连接一般而言并且除非另外指定，否则可为直接或间接的，并且本说明书不期望在这方面为限制性的。在这方面，多个实体之间的耦接可指代直接或间接连接。
图1在示范性实施方案中示出再生驱动器系统100。再生驱动器系统100可被包含而作为升降机或升降机系统的一部分。再生驱动器系统100可用以俘获将另外在操作升降机时消耗的能量，从而提高升降机的效率。
再生驱动器系统100可包含再生驱动器102。再生驱动器102可包含转换器电流感应器104。转换器电流感应器104可用以感应所谓的“R”、“S”以及“T”电流，这是由于那些电流是本领域技术人员已知的。可与一个或多个电源供应器相关联的所感应电流可提供至控制器(图1中未示出)，以调节功率转换器106的操作。功率转换器106可经配置以通过以下操作控制总线电压(例如，DC总线电压)并且将其维持于所选择电平：控制自连接至“R”、“S”以及“T”输入端子的输入线流至再生驱动器102中的有功功率/电流。
在一些实施方案中，代替于使用电动机电流感应器来控制(例如，减小)速度，可在(例如)峰值功率条件期间使用穿过转换器电流感应器104的馈线电流。馈线电流可与诸如用于给定AC线电压的标称峰值电流阈值的阈值进行比较。以这种方式，可在不增大电动机电流的情况下经由与馈线电流相关联的分布来控制升降机的速度，电动机电流增大可为升降机轿厢中超载或过度的磁场削弱的结果。可通过检测去往转换器(例如，转换器106)的输入而获得输出功率。例如，去往转换器的输入功率可对应于与反相器相关联的功率，这是因为所述功率可能无处存身。
再生驱动器102可包含电动机控制件108。图2中提供电动机控制件108的更详细视图。本领域技术人员已知与图2中所示的组件和设备中的一些相关联的功能性和结构。因而，并且为简要起见，本文中省略了那些组件/设备的完整描述。
电动机控制件108可包含编码器202。编码器202可经配置以随着机器或电动机204旋转而提供所述机器或电动机204的位置。编码器202可经配置以提供电动机204的速度。例如，潜在地为时间的函数的三角定位技术可用以获得电动机204的速度。
电动机控制件108可包含磁场定向设备206。磁场定向设备206可经配置以将AC电流旋转或操纵至所述电流表现为其是DC电流的框架中。所述操纵可用以增强控制和分辨率。
磁场定向设备206可经配置以产生速度反馈(ωr)。速度反馈ωr可提供至速度控制器或PI调节器208。PI调节器208可接收速度参考值(ωr*)作为输入。PI调节器208可比较速度反馈ωr与速度参考值ωr*，并且可基于比较产生输出信号210。信号210可对应于可通过转矩控制器212使用的转矩参考值。基于转矩参考值，转矩控制器212可尝试在指定转矩下操作电动机204以获得特定速度。以这种方式，可控制或调节电动机204的速度。
在一些实施方案中，当DC总线电压下降或下沉时，电动机204可能耗尽或缺乏电压，DC总线电压下降或下沉可指示增大的负荷。磁场削弱214可用以注入额外电流(其可包含在id*中)，以补偿电压的下沉。以这种方式，电动机电流参考值(iq*和id*)可用以计算总的电动机电流，其中q轴参考值(iq*)可来自如上文所述的调节器208输出，并且d轴参考值(id*)可对应于每安培电流的最大转矩(id**)与电动机电压调节器输出电流(例如，磁场削弱214的输出，其可被称为id fwref)的总和。因此，总的电动机电流可等于sqrt[(id*)^2+(iq*)^2]，其中sqrt是应用于幅角的平方根函数。对这种方法的一个附加说明为id*的部分是id fwref的理解，id fwref可经由电流调节器的电流感应器隐式地计算。
图3示出可结合诸如本文所述的设备或系统的一个或多个设备或系统使用的方法。图3的方法可用以基于如下文进一步描述的速度调节器(例如，调节器208)输出而调节升降机或电动机的速度。
在区块302中，可判定与升降机相关联的负荷。可根据诸如重量的一个或多个术语来表达所述负荷。重量可表达为电动机能够支持的额定重量的分数或百分比。
在区块304中，可比较区块302的所判定负荷与阈值。例如，在区块304中，可比较所判定负荷(例如，重量)与额定负荷(例如，重量)的110％。如果所判定负荷超过阈值(例如，选取区块304的“是”路径)，那么可在区块306中声明超载情况。作为区块306的部分，升降机可保持处于其当前位置或楼层，并且流程可进行回至区块302以判定负荷，以便检查何时已经移除或消除过度的负荷。另一方面，如果在区块304中所判定负荷不超过阈值(例如，选取区块304的“否”路径)，那么流程可进行至区块308。
在区块308中，可允许升降机运动。自所述位置，流程可进行至区块310。
在区块310中，可检查或检测速度调节器的输出。可结合数个事件来检查速度调节器输出。例如，可刚好在预加转矩之后、在保持升降机轿厢时检查速度调节器输出。可在加速阶段期间检查速度调节器输出，以判定升降机的运行速度。速度调节器输出可用作用于电流调节器的转矩电流参考值(例如，iq*)，其中其指示转矩电流。自区块310，流程可进行至区块312。
在区块312中，可使用速度调节器输出或转矩电流参考值来推断或计算电动机电流。作为区块312的部分，可比较速度调节器输出与一个或多个阈值。例如，可在保持轿厢时使用第一阈值，并且可在加速期间使用可不同于第一阈值的第二阈值。
基于在区块312中与(多个)阈值的(多个)比较，可进行关于电动机电流是否在驱动器和/或电动机的容量或极限值内的判定。如果电动机电流在容量/极限值内(例如，选取区块312的“是”路径)，那么流程可进行至可完成当前升降机操作或运行的区块314。另一方面，如果电动机电流不在容量/极限值内(例如，选取区块312的“否”路径)，那么流程可进行至区块316。
在区块316中，可回应于电动机电流超过容量/极限值而采取一个或多个行动。例如，可迫使升降机停止或暂停。在一些实施方案中，可使升降机柔和地或缓慢地达到停止，并且升降机可运行回至初始位置。在一些实施方案中，可减小速度参考值(例如，ωr*)并且升降机可前往初始着陆位置。
图4示出可结合诸如本文所述的设备或系统的一个或多个设备或系统使用的方法。图4的方法可用以潜在地结合编码器(例如，编码器202)输出和总线电压，基于速度调节器(例如，调节器208)输出而调节升降机或电动机的速度，如下文进一步描述。
在区块402中，可获得速度调节器输出。速度调节器输出可对应于iq*，并且可以类似于上文所述的区块310的方式获得。
在区块404中，可获得编码器速度计算(ωencoder)。
在区块406中，可获得电动机转矩值(Kt)。Kt可为用于给定电动机的常数。
在区块408中，可基于区块402至406计算电动机功率(Pmotor)。例如，可将Pmotor计算为区块402至406的乘积，或：
Pmotor＝(iq*)x(ωencoder)x(Kt)
在区块410中，可测量总线电压(Vbus)。Vbus可对应于驱动器DC总线电压，驱动器DC总线电压可为基于电池的驱动器中的电池电压。
在区块412中，可获得用于电动机的效率参数(η)和功率因数参数(PF)。例如，η和PF可为(近似地)用于给定电动机的常数。在一些实施方案中，当安装电动机或升降机时，η和PF以及潜在地Kt可潜在地结合一个或多个软件程序存储于存储器或表格中。
在区块414中，可基于区块402至412计算电动机电流(Imotor)。例如，可将Imotor计算为：
Imotor＝Pmotor/(ηx PF x Vbus/sqrt(3))
在一些实施方案中，电动机电压可用以判定用于升降机运行或操作的速度(例如，最大速度)。图5示出用于基于电动机电压判定用于运行的最大速度的方法。可结合诸如本文所述的设备或系统的一个或多个设备或系统来使用图5的方法。
在区块502中，可进行电压测量或读取。例如，在恒定加速期间，可在两个不同速度(w1和w2)下取得两个电压读数(V1和V2)。可命令或感应电压读数。
在区块504中，可在电压(V)与速度(w)之间形成线性方程。例如，线性方程可采取形式：
V＝(m x w)+b，
其中‘m’可表示依据相对于速度改变的电压改变的斜率，并且‘b’可表示电压偏移或拦截。
基于所测量的电压和速度，可在区块506中计算斜率m和偏移b如下：
m＝(V2-V1)/(w2-w1)，以及
b＝V2-(m x w2)
在区块508中，可计算基本速度(wbase)如下：
wbase＝(Vmax-b)/m，
其中可对于给定驱动器应用给出Vmax，并且Vmax可表示所述驱动器的最大输出。在一些实施方案中，Vmax可为总线电压的函数。基本速度(wbase)可指示升降机开始“猛拉”为恒定速率的速度。
基于在区块508中所计算的基本速度，可在区块510中计算最大速度(wmax)如下：
wmax＝wbase/λ，
其中λ可表示与电动机的全速的分数或百分比(例如，0.75或75％)相关联的参数。
最大速度(wmax)可对应于升降机对于给定负荷条件可实现的最大恒定速度，条件是楼层或楼层距离和加速度以及猛拉速率允许这最大速度实现。
在一些实施方案中，可使用电动机电压调节器在全速下将电动机电压维持于最大电平。
结合图3至5示出的方法是说明性的。在一些实施方案中，区块或操作(或其部分)中的一个或多个可为任选的。在一些实施方案中，操作可以不同于所示出的次序或顺序的次序或顺序来执行。在一些实施方案中，可包含未示出的额外操作。
本公开的实施方案可最大化升降机性能。例如，可根据加速度、速率或速度中的一个或多个来判定所述最大化。本公开的实施方案可用以最小化通过升降机的电流或功率消耗。
在一些实施方案中，升降机速度调速器可调节升降机的操作。例如，调速器可经配置以应付或处置与升降机或升降机的电动机相关联的功率和推进力限制。
本公开的实施方案可判定与升降机相关联的负荷，并且基于负荷选择用于升降机的速度。在一些实施方案中，可在不使用电流感应器的情况下推算或推断与升降机的电动机相关联的电流(例如，总电流)。在一些实施方案中，升降机的操作可基于当前命令(通过速率控制单元所产生)、驱动器输入电流以及电动机电压中的一个或多个。
如本文所述，在一些实施方案中，各种功能或行为可在给定位置处和/或结合一个或多个装置、系统或设备的操作而发生。例如，在一些实施方案中，可在第一设备或位置处执行给定功能或行为的一部分，并且可在一个或多个额外设备或位置处执行所述功能或行为的剩余部分。
可使用一种或多种技术来实施实施方案。在一些实施方案中，装置或系统可包含一个或多个处理器和存储指令的存储器，所述指令在通过所述一个或多个处理器执行时使所述装置或系统执行如本文所述的一个或多个方法行为。在一些实施方案中，一个或多个输入/输出(I/O)介面可耦接至一个或多个处理器，并且可用以向使用个提供对升降机系统的介面。可在一些实施方案中使用本领域技术人员已知的各种机械组件。
实施方案可实施为一个或多个装置、系统，和/或方法。在一些实施方案中，指令可存储于一个或多个计算机可读媒体上，诸如暂时性和/或非暂时性计算机可读媒体。所述指令在被执行时可使实体(例如，装置或系统)执行如本文所述的一个或多个方法行为。
实施方案可依赖于一个或多个特定机器。例如，一个或多个架构或控制器可经配置以控制或调节升降机的速度。升降机的速度可基于可在不使用电流感应器的情况下计算或推算的电动机电流。例如，可基于以下一个或多个判定电动机电流：速度调节器输出、电动机转矩值、编码器速度、总线电压，以及电动机电流参考值的总和。在一些实施方案中，驱动器或转换器输入电流或电动机电压可用以判定或调节电动机电流和/或升降机速度。
已经依据本公开的说明性实施方案描述了本公开的多个方面。本领域技术人员将通过审阅本公开想到在所附权利要求的范围和精神内的众多其它实施方案、修改以及变化。例如，本领域技术人员将了解，结合说明性图式所述的步骤可以不同于所叙述次序的次序来执行，并且所示出的一个或多个步骤可为任选的。

Claims (13)

1.一种用于升降机速度控制的方法，其包括：
基于速度调节器的输出计算升降机的电动机电流；以及
基于所述电流控制所述升降机；
比较所述电流与极限值，所述极限值与驱动器和所述电动机中的至少一个相关联，
其中控制所述升降机包括在所述比较指示所述电流小于所述极限值时完成升降机运行，以及
其中控制所述升降机包括在所述比较指示所述电流大于所述极限值时执行以下中的至少一个：(i)暂停所述升降机；(ii)缓慢地使所述升降机达到停止并且使所述升降机运行回至初始位置；以及(iii)减小速度参考值并且使所述升降机前往初始着陆位置，
其中所述电流是在峰值功率条件期间经由再生驱动器的转换器电流感应器所获得的馈线电流；以及
其中控制所述升降机包括：比较所述馈线电流与用于给定AC线电压的标称峰值电流阈值；以及在所述馈线电流在不增大与所述升降机的电动机相关联的电动机电流的情况下超过所述阈值时减小所述升降机的所述速度。
2.如权利要求1所述的方法，其进一步包括：
计算与所述电动机相关联的电动机功率；以及
测量总线电压，
其中所述电流是基于所述电动机功率和所述总线电压而计算的。
3.如权利要求2所述的方法，其中所述电动机功率是基于与所述电动机相关联的电动机转矩常数和编码器速度计算的，并且其中所述电流是基于与所述电动机相关联的功率因数参数和效率参数而计算的。
4.如权利要求1所述的方法，其进一步包括：
基于与所述电动机相关联的电流参考值计算所述电流。
5.如权利要求1所述的方法，其中基于所述电流控制所述升降机的步骤包括基于所述馈线电流调节所述升降机的速度的步骤。
6.如权利要求1-4中的任一项所述的方法，其中计算电流的步骤包括以下步骤：
在所述升降机的恒定加速期间，在所述升降机的两个不同速度下测量与电动机相关联的两个电压；
在电动机电压与升降机速度之间形成线性方程，所述线性方程包括斜率和偏移；
基于所述两个电压和两个不同速度计算所述斜率和所述偏移；以及
基于所述斜率、所述偏移以及与所述升降机相关联的驱动器的最大输出计算用于所述升降机的基本速度。
7.如权利要求6所述的方法，其进一步包括：
基于所述基本速度和与所述电动机的全速的百分比相关联的参数计算用于所述升降机的最大速度。
8.一种用于升降机速度控制的系统，其包括：
速度调节器，其经配置以接收速度反馈和速度参考值并且产生转矩电流参考值；
控制器，其经配置以基于所述转矩电流参考值控制升降机的操作；
其中所述控制器经配置以比较所述电流与极限值，所述极限值与驱动器和电动机中的至少一个相关联，
其中所述控制器经配置以在所述比较指示所述电流小于所述极限值时完成升降机运行，以及
其中所述控制器经配置以在所述比较指示所述电流大于所述极限值时：(i)暂停所述升降机；(ii)缓慢地使所述升降机达到停止并且使所述升降机运行回至初始位置；以及(iii)减小速度参考值并且使所述升降机前往初始着陆位置，
其中所述电流是在峰值功率条件期间经由再生驱动器的转换器电流感应器所获得的馈线电流；以及
其中所述控制器经配置以比较所述馈线电流与用于给定AC线电压的标称峰值电流阈值并且在所述馈线电流在不增大与所述升降机的电动机相关联的电动机电流的情况下超过所述阈值时减小所述升降机的所述速度。
9.如权利要求8所述的系统，其中所述控制器经配置以基于所述转矩电流参考值与两个不同阈值的比较而控制所述升降机的操作，其中所述阈值中的第一个与保持所述升降机的轿厢相关联，并且其中所述阈值中的第二个与所述轿厢的加速相关联。
10.如权利要求8所述的系统，其中所述控制器经配置以基于与所述升降机的电动机相关联的所计算的电动机功率和所测量的总线电压控制所述升降机的操作。
11.如权利要求10所述的系统，其中所述所测量的总线电压与基于电池的驱动器中的电池电压相关联。
12.如权利要求10所述的系统，其中所述所计算的电动机功率是基于与所述电动机相关联的电动机转矩常数和编码器速度计算的，并且其中所述控制器经配置以基于所述所计算的电动机功率和与所述电动机相关联的功率因数参数和效率参数计算与所述电动机相关联的电流。
13.如权利要求8所述的系统，其中所述控制器经配置以基于每安培电流的最大转矩与电动机电压调节器输出电流的总和控制所述升降机的操作。
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