CN105293231A - 电梯控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供在旋转编码器故障时进行同步电动机的重起动的情况下能抑制电磁噪声的产生地进行同步电动机的重起动的电梯的控制装置。检测旋转编码器的异常，取得直到由动力制动停止同步电动机为止流过电枢线圈的电动机电流，使用该电动机电流来运算同步电动机停止的时间点的磁极位置，使用该磁极位置重起动所述同步电动机来使轿厢移动到给定楼层。据此，由于能不对同步电动机施加电压地运算磁极位置，因此能消除同步电动机的重起动时的电磁噪声的产生。

Description

电梯控制装置

技术领域

本发明涉及控制建筑物所具备的电梯的轿厢的电梯控制装置，特别涉及在卷扬机中使用利用了永磁铁转子的同步电动机的电梯的电梯控制装置。

背景技术

一般，电梯构成为由主吊索(卷扬吊索)将配置于形成在建筑物的升降通道内的轿厢悬架，通过用卷扬机卷扬该主吊索来使轿厢在升降通道内上下升降。在此，在轿厢搭载了目的地显示装置、电梯门开闭装置、位置检测器等传感器类、空调机等需要电力源的各种电气负载装置。为此，将具备电力提供用的电力线的移动线缆跨架在轿厢和升降通道内的壁面。

并且，卷扬主吊索的卷扬机一般使用利用了永磁铁转子的同步电动机。在用同步电动机驱动卷扬机的绳轮的电梯中，通过对同步电动机的电力进行矢量控制来控制同步电动机的旋转速度和转矩。即，在同步电动机的旋转轴安装旋转编码器来检测磁极位置，并且由电流传感器检测同步电动机的相电流，使用这些检测值对同步电动机的电力进行矢量控制，来使同步电动机旋转，从而进行轿厢的行驶驱动。

然而，在同步电动机的旋转编码器出现故障的情况下，矢量控制失效，轿厢保持停止而无法动作。并且，若变得不能进行矢量控制，则轿厢变得无法行驶，从而在升降通道的中途停止，变得不能从轿厢救出乘客。另外，在不知道磁极位置的状态下以救出运转为目的给同步电动机通电的情况下，根据磁极位置不同，有可能会使同步电动机反转，或者不输出转矩而使轿厢向预想外的方向行驶。为了消除这样的旋转编码器的故障所引起的不良状况，例如在特开平11-60103号公报(专利文献1)、特开2009-51656号公报(专利文献2)、以及特开2008-230797号公报(专利文献3)中提出以下那样的方案。

在专利文献1中提出：在旋转编码器的故障所引起的紧急停止后的停止中对同步电动机施加电压，根据这时的电枢电感来估计磁极。另外，在专利文献2中提出：在进行旋转编码器故障时的救出运转的情况下，在进入位置精度变差的低速运转前进行基于制动器的制动，使轿厢在惯性行驶下朝向目标停靠位置，用设定在那里的电磁铁装置的磁吸引力引导轿厢来提升停靠精度。进而，在专利文献3中提出：在进行旋转编码器故障时的救出运转的情况下，在位置精度变差的低速运转中，使轿厢成为自由的状态并用平衡重与轿厢的重量差使轿厢移动，从到达某种程度的行驶速度的时间点起开始磁极估计。

专利文献

专利文献1：JP特开平11-60103号公报

专利文献2：JP特开2009-51656号公报

专利文献3：JP特开2008-230797号公报

然而，在专利文献1记载的技术中，构成为为了脱离因旋转编码器的故障而变得不能进行矢量控制的状态，在同步电动机停止的状态下对同步电动机施加交变电压，根据这时的电枢电感估计磁极位置。另外，专利文献2以及专利文献3所记载的技术记述了针对磁极位置的估计精度不稳定的低速域中的控制，但关于轿厢的停止时的磁极位置估计方法则采用了与专利文献1类似的手法。

但是，若如此对同步电动机的电枢线圈施加交变电压，则在电枢线圈产生电磁噪声，该电磁噪声传播到轿厢或与升降通道相邻的居室而被认识为异响。若如此产生异响，则会给轿厢的乘客或居室的居民带来不愉快的影响，期望抑制该电磁噪声。

发明内容

本发明的目的在于，提供在旋转编码器故障时进行同步电动机的重起动的情况下能抑制电磁噪声的产生而顺畅地进行同步电动机的重起动的电梯控制装置。

本发明的特征在于，检测旋转编码器的异常，取得对同步电动机施加动力制动直到同步电动机停止为止流过电枢线圈的电动机电流，使用该电动机电流对同步电动机停止的时间点的磁极位置进行估计运算，使用该估计运算出的磁极位置来重起动同步电动机。

发明的效果

根据本发明，由于能不对同步电动机施加电压地估计运算磁极位置，因此能消除同步电动机的重起动时的电磁噪声的产生。

附图说明

图1是表示组装本发明的1个实施例的控制装置的电梯的概略构成的构成图。

图2是表示图1所示的控制装置的功能块的构成的框图。

图3是表示图2所示的控制装置的处理动作的流程图。

图4是表示图2所示的电动机电流与磁极数据的关系的波形图。

标号的说明

1主吊索

2绳轮

3同步电动机

4轿厢

5平衡重

7逆变器装置

8旋转编码器

9动力制动装置

10电流检测器

14旋转编码器故障检测部

15电动机电流取得部

16电动机电流存储部

17磁极位置运算部

18轿厢驱动部

具体实施方式

以下使用附图来详细说明本发明的实施方式，但本发明并不限定于以下的实施方式，在本发明的技术概念中，在其范围内还包含各种变形例和应用例。

图1表示电梯的构成，构成为卷绕主吊索1的绳轮2通过利用了永磁铁转子的同步电动机3旋转，经由主吊索1使电梯的轿厢4和平衡重5在相互相反的方向上升降驱动。作为同步电动机3的电源而利用的三相交流电源6的输出侧的电动机输出线经由逆变器装置7与同步电动机3的电枢线圈连接。

在逆变器装置7的输出侧设置动力制动装置9，其使从逆变器装置7向同步电动机3提供电力的电动机输出线的三相短路，使动力制动(发电制动)发挥作用来缩短直到同步电动机3的停止所需的时间。另外，在同步电动机3设置检测同步电动机3的旋转位置和旋转速度的旋转编码器8，进而在电动机输出线设置检测在该电动机输出线流过的电流的电流检测器10。另外，除了由电阻消耗动力制动装置9的工作时由于同步电动机3的反电动势而产生的电力以外，还能将由于反电动势而产生的电力蓄电在蓄电池中。

对控制装置11取入来自检测同步电动机3的旋转速度和磁极位置的旋转编码器8的旋转信号、来自检测从逆变器装置7输出的电流的电流检测器10的电流信号，控制装置11为了基于用于升降控制轿厢4的指令值来驱动、控制同步电动机3而对逆变器装置7进行控制。另外，除了输入旋转编码器8和电流检测器10以外，还对控制装置11输入其它检测传感器和指示按钮的信号，来对轿厢4进行适当的运行控制。

图2是表示图1所示的控制装置11的概略的构成的功能框图。对构成控制装置11的紧急时制动部13输入旋转编码器8、电流检测器10、以及其它检测器12的信号。紧急时制动部13将这些信号转发给旋转编码器故障检测部14，旋转编码器故障检测部14监视旋转编码器8的动作。在由旋转编码器故障检测部14检测到旋转编码器8的异常时，将该异常检测信号送往紧急时制动部13，紧急时制动部13使动力制动装置9工作来使同步电动机3制动。由此能安全地停止轿厢4。另外，还能并用与动力制动装置9分开的设于卷扬机的鼓式制动器来停止轿厢4的移动。

另外，在控制装置11设置电动机电流取得部15，该电动机电流取得部15在旋转编码器故障检测部14检测到异常时，持续从电流检测器10取得使动力制动装置9工作直到同步电动机3停止的期间的电动机电流。进而设置存储由该电动机电流取得部15取得的电动机电流的电动机电流存储部16。另外，设置磁极位置运算部17，其根据存储于该电动机电流存储部16的电动机电流，来运算同步电动机3停止的时间点的同步电动机3的磁极位置。并且，还设置轿厢驱动部18，其使用由该磁极位置运算部17运算出的磁极位置使紧急停止后的同步电动机3重起动，将轿厢4移动到最近楼层。

进而具有：容纳用于使这些功能块动作的控制程序的存储部19；和基于该控制程序使各功能块动作的控制部20。这些构成一般由微型计算机以及与其连接的输入输出电路等构成。

基于图3所示的控制流程图来说明在这样的电梯控制装置中接下来在旋转编码器8出现异常时具体的处理动作。另外，该控制流程图在给定的时间间隔的中断定时起动。

<<步骤S1>>

在步骤S1，在执行电梯的通常运转的期间，由旋转编码器故障检测部14利用旋转编码器8、电流检测器10等的信号来监视旋转编码器8的动作。另外，该监视动作也可以在以另外的时间间隔起动的控制流程中进行监视，这种情况下，能通过查验表示检测到异常的标记来进行异常检测。

<<步骤S2>>

在步骤S2，由旋转编码器故障检测部14判断在旋转编码器8的动作中是否出现异常。在旋转编码器8中未产生异常的情况下，返回步骤S1，再度监视旋转编码器8的异常。另一方面，在步骤S2判断为产生异常时，进入步骤S3。

<<步骤S3>>

若步骤S2中判断为在旋转编码器8发生异常，则执行该步骤S3。由于若旋转编码器8成为异常，则旋转编码器8的信号变得不能信赖，因此考虑轿厢4的安全而需要停止同步电动机3的驱动。

于是，在步骤S3，由紧急时制动部13使动力制动装置9工作来对同步电动机3施加动力制动。由此轿厢4停止行驶。这是，在同步电动机3产生由反电动势引起的感应电压，其流过未图示的电阻而作为热被消耗。并且，若评价这时流过的电动机电流的举动，就能估计磁极位置。

<<步骤S4>>

由于若在步骤S3使动力制动装置9工作，则因动力制动的作用生成电动机电流，因此电动机电流取得部15从旋转编码器故障检测部14检测到异常的时间点到同步电动机3停止的停止时间点，持续从电流检测器10取得电动机电流，并存储在电动机电流存储部16。

另外，从电流检测器10取得电动机电流的电动机电流存储部16构成为存储即将由旋转编码器故障检测部14检测为异常的即将异常电动机电流。这能通过在时间序列上更新、存储给定的数的电动机电流来实现。由于该即将异常电动机电流是检测到旋转编码器8的异常前的电动机电流，因此能以该即将异常电动机电流为基准来进行磁极位置的估计。

图4所示的波形概念性地表示从旋转编码器故障检测部14检测到异常的时间点到同步电动机3停止的停止时间点之间的存储在电动机电流存储部16的电动机电流21与磁极位置22的关系。如图4所示那样，在异常检测时间点t1以前能由旋转编码器8得到磁极位置22。但是，在异常检测时间点t1以后，无法得到基于旋转编码器8的磁极位置22。因此，从异常检测时间点t1到同步电动机3的旋转停止的停止时间点t2从电流检测器10取得电动机电流，估计异常检测时间点t1以后的磁极位置23。

<<步骤S5>>

在存储了步骤S4中通过动力制动装置9的工作而生成的电动机电流，则在步骤S5，由磁极位置运算部17使用存储在电动机电流存储部16的电动机电流来对当前的磁极位置进行估计运算。这种情况下，紧挨异常检测时间点t1之前的磁极位置成为基准。这样的估计运算方法有多种方法，本实施例中如下那样进行估计。

即，由于在紧挨异常时间点t1之前，旋转编码器8的输出是正常的，因此将此时的磁极位置设为基准磁极位置。接下来将每给定时间的电动机电流的变化量变换成相位，将被变换的相位不断累加在成为基准的磁极位置上，直到同步电动机3停止为止都执行该估计运算。由此依次估计并更新磁极位置。在此，给定时间可以是该控制流程的执行周期，另外，也可以使用基于另外确定的周期而检测的电动机电流。另外，该方法是一例，关键在于使用基于动力制动装置9工作时的反电动势的电动机电流来对相位进行估计运算即可。

<<步骤S6>>

在步骤S5中执行磁极位置的估计运算后，在步骤S6判断同步电动机3是否停止。若同步电动机3尚未停止，则返回步骤S5，再度执行磁极位置的估计运算。另一方面，在判断为同步电动机3停止时，将这时的磁极位置视作停止位置而确定。将该确定的磁极位置容纳在例如微型计算机的存储区域即RAM中，或者容纳在闪存的存储区域中并在重起动时的矢量控制的运算中使用。

<<步骤S7>>

在步骤S6中同步电动机3停止而确定了磁极位置后，执行紧急停止后的同步电动机3的重起动。如此，由于使用在动力制动装置9的工作时估计运算出的磁极位置进行重起动，因此不会出现同步电动机3的反转或失步等的不稳定动作。另外，由于不像专利文献1那样为了在重起动时求取磁极位置而对电枢线圈施加交变电压，因此抑制了基于此的电磁噪声的产生。因此，消除了产生电磁噪声并传播到轿厢或与升降通道相邻的居室而被识别为异响的情况。

<<步骤S8>>

步骤S7中进行同步电动机7的重起动，在步骤S8查验当前的状況，并判断是否可以使轿厢4行驶。这种情况下，与通常的异常时运转的应对相同，监视基于重起动的轿厢4的动作状況来判定是否没有异常动作。若判定的结果没有异常，则前进到步骤S9，若有异常，则前进到步骤S10。

<<步骤S9>>

在步骤S8的判定的结果中判断为没有异常时，进一步驱动同步电动机3使轿厢4移动到最近楼层，在最近楼层救出乘客。然后，由于旋转编码器8处于故障，因此使这以后的电梯的运行停歇来进行旋转编码器8的修理、更换等的保养。

<<步骤S10>>

在步骤S8的判定的结果中判断为有异常时，将在该状态下驱动同步电动机3使轿厢4移动到最近楼层视作危险，停止同步电动机3，在原地设为停歇状态而待机。之后等待作业人员救出乘客。

如此，根据本实施例，在由旋转编码器故障检测部探测到旋转编码器的故障时，在直到由动力制动装置停止同步电动机为止的期间，由电流检测器进行基于动力制动的电动机电流的检测，基于该电动机电流进行磁极位置的估计运算，由此能估计同步电动机的停止状态下的磁极位置。由此，无需像专利文献1那样，在从旋转编码器的故障所引起的同步电动机的停止状态进行重起动时需要对同步电动机的电枢线圈施加交变电压，不会产生电磁噪声。另外，由于能使用轿厢的紧急停止后估计的磁极位置重起动同步电动机使其行驶到最近楼层，因此能减低编码器的故障所引起的轿厢关人事故。

如以上述那样，根据本发明，构成为检测旋转编码器的异常，并取得直到对同步电动机施加动力制动而同步电动机停止为止流过电枢线圈的电动机电流，使用该电动机电流对同步电动机停止的时间点的磁极位置进行估计运算，使用该磁极位置重起动所述同步电动机。

据此，由于能不对同步电动机的电枢线圈施加交变电压地运算磁极位置，因此能消除同步电动机的重起动时的电磁噪声的产生。其结果，消除了产生电磁噪声并传播到轿厢或与升降通道的居室而被识别为异响的情况。

Claims (4)

1.一种电梯控制装置，具备：

旋转编码器，其检测使轿厢升降的利用了永磁铁转子的同步电动机的磁极位置；

电流检测器，其检测在所述同步电动机与逆变器装置之间的电动机输出线中流过的电流；

动力制动装置，其使所述电动机输出线的彼此短路来对所述同步电动机施加动力制动；和

控制装置，其至少基于所述旋转编码器和所述电流检测器的检测信号运算对所述同步电动机的电压指令，来驱动所述同步电动机，

所述电梯控制装置的特征在于，

所述控制装置检测所述旋转编码器的异常，取得从由所述动力制动装置对所述同步电动机施加动力制动起到所述同步电动机停止为止流过所述电动机输出线的电动机电流，使用所述电动机电流对所述同步电动机停止的时间点的磁极位置进行估计运算，使用该估计运算出的磁极位置重起动所述同步电动机。

2.根据权利要求1所述的电梯控制装置，其特征在于，

所述控制装置具备：

电动机电流取得部，其检测所述旋转编码器的异常，从所述电流检测器持续取得直到所述同步电动机停止为止流过所述电动机输出线的电动机电流；

磁极位置运算部，其使用由所述电动机电流取得部所取得的电动机电流来对所述同步电动机停止的时间点的磁极位置进行估计运算；和

轿厢驱动部，其使用由所述磁极位置运算部估计运算出的磁极位置来重起动所述同步电动机，使所述轿厢移动到最近楼层。

3.根据权利要求2所述的电梯控制装置，其特征在于，

所述电动机电流取得部存储即将将所述旋转编码器判断为异常的即将异常电动机电流，所述磁极位置运算部以所述即将异常电动机电流为基准来对磁极位置进行估计运算。

4.根据权利要求3所述的电梯控制装置，其特征在于，

所述磁极位置运算部将所述电动机电流取得部中存储的所述即将异常电动机电流的检测时的磁极位置作为基准磁极位置，将每给定时间的电动机电流的变化量变换成相位并累加到所述基准磁极位置上，将所述同步电动机停止的时间点的磁极位置确定为重起动时的磁极位置。