CN106927330B - 电梯制动控制方法及系统 - Google Patents

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    • H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage

Abstract

本发明提供了一种电梯制动控制方法，包括如下步骤：根据接收到的平层停车指令控制电梯制动器抱闸，电梯制动器向轿厢提供用于轿厢制动的第一制动力矩；当电梯的轿厢门打开时，控制变频器向曳引电机提供直流电流，使曳引电机向轿厢提供用于所述轿厢制动的第二制动力矩；根据第一制动力矩和第二制动力矩获得停车制动力矩，停车制动力矩大于第一制动力矩，使轿厢静止在平层位置。本发明还提供了一种电梯制动控制系统。本发明实施例的电梯制动控制方法及系统，可以避免轿厢过载时电梯制动失效而导致的开门溜车现象的发生，提高了电梯运行的安全性和可靠性。

Description

电梯制动控制方法及系统
技术领域
本发明涉及电梯技术领域，特别是涉及一种电梯制动控制方法及系统。
背景技术
一般地，电梯通常采用涡流传感器等作为过载保护装置，由于涡流传感器的输出信号为模拟信号，且信号线较长，因此，涡流传感器的输出信号容易受到干扰而失效。另外，当涡流传感器发生故障时，电梯系统无法检测出。当涡流传感器等因受到干扰或故障而无法反映实际载重时，会导致电梯超载而没有触发报警，若负载继续增加，有可能导致制动失效而产生危险。
发明内容
本发明实施例提供一种电梯制动控制方法及系统，可以解决了因电梯过载时制动失效导致的开门溜车问题，提高电梯运行的安全性及可靠性。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种电梯制动控制方法，包括如下步骤：
根据接收到的平层停车指令控制电梯制动器抱闸，所述电梯制动器向轿厢提供用于轿厢制动的第一制动力矩；
当电梯的轿厢门打开时，控制变频器向曳引电机提供直流电流，使所述曳引电机向所述轿厢提供用于所述轿厢制动的第二制动力矩；
根据所述第一制动力矩和所述第二制动力矩获得停车制动力矩，所述停车制动力矩大于所述第一制动力矩，使所述轿厢静止在平层位置。
在其中一个实施例中，所述停车制动力矩等于所述第一制动力矩和所述第二制动力矩之和。
在其中一个实施例中，控制变频器向曳引电机提供直流电流，使所述曳引电机向所述轿厢提供用于轿厢制动的第二制动力矩的步骤还包括：
实时获取所述曳引电机的转子位置角以及所述曳引电机的定子的第一相电流和第二相电流；
根据所述转子位置角、所述第一相电流和所述第二相电流，获得所述曳引电机的直轴电流和交轴电流；
控制所述直轴电流为0；
通过控制所述曳引电机的交轴电压使所述曳引电机输出第二制动力矩。
在其中一个实施例中，所述方法还包括如下步骤：
当轿厢门关闭时，控制所述电梯制动器打开抱闸，根据所述轿厢的负载重量控制所述曳引电机输出补偿力矩。
在其中一个实施例中，当所述电梯微动平层运行时，所述方法还包括如下步骤：
在所述电梯制动器打开抱闸前的预设时间段内，控制所述曳引电机的输出力矩由第二制动力矩向所述补偿力矩切换。
本发明一实施例还提供了一种电梯制动控制系统，包括：
制动器控制模块，用于根据接收到的平层停车指令控制电梯制动器抱闸，所述电梯制动器向轿厢提供用于轿厢制动的第一制动力矩；
电机控制模块，用于当电梯的轿厢门打开时，控制变频器向曳引电机提供直流电流，使所述曳引电机向所述轿厢提供用于所述轿厢制动的第二制动力矩；
停车控制模块，用于根据所述第一制动力矩和所述第二制动力矩获得停车制动力矩，所述停车制动力矩大于所述第一制动力矩，使所述轿厢静止在平层位置。
在其中一个实施例中，所述停车制动力矩等于所述第一制动力矩和所述第二制动力矩之和。
在其中一个实施例中，所述电机控制模块还包括：
参数获取单元，用于实时获取所述曳引电机的转子位置角以及所述曳引电机的定子的第一相电流和第二相电流；
坐标转换单元，用于根据所述转子位置角、所述第一相电流和所述第二相电流，获得所述曳引电机的直轴电流和交轴电流；
控制单元，用于控制所述直轴电流为0，并通过控制所述曳引电机的交轴电压使所述曳引电机输出第二制动力矩。
在其中一个实施例中，当所述轿厢门关闭时，所述制动器控制模块还用于控制所述电梯制动器打开抱闸，所述电机控制模块还用于据所述轿厢的负载重量控制所述曳引电机输出补偿力矩。
在其中一个实施例中，还包括预控制模块，用于当所述电梯微动平层运行时，在所述电梯制动器打开抱闸前的预设时间段内，控制所述曳引电机的输出力矩由第二制动力矩向所述补偿力矩切换。
本发明的有益效果是：
本发明实施例的电梯制动控制方法及系统，在电梯的轿厢门打开时，控制变频器向曳引电机提供幅值恒定的直流电流，从而使得曳引电机能够为轿厢提供第二制动力矩，通过电梯制动器提供的第一制动力矩和曳引电机提供的第二制动力矩获得停车制动力矩，由于该停车制动力矩大于所述第一制动力矩，且轿厢的体积有限，因此，通过对轿厢施加额外的第二制动力矩，使得轿厢能够静止在平层位置，可以避免轿厢过载时电梯制动失效而导致的开门溜车现象的发生，提高了电梯运行的安全性和可靠性。
附图说明
图1为本发明的电梯制动控制方法一实施例的控制流程图；
图2为本发明的电梯制动控制方法中曳引电机一实施例的控制流程图；
图3为图1中电梯制动控制方法的原理示意图；
图4为本发明的电梯制动控制系统一实施例的结构框图。
具体实施方式
为了使本发明的技术方案更加清楚，以下结合附图，对本发明的电梯制动控制方法及系统作进一步详细的说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明并不用于限定本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
如图1所示，本发明一实施例提供了一种电梯制动控制方法，用于解决因电梯过载时制动失效而导致的开门溜车现象，具体包括如下步骤：
S100、根据接收到的平层停车指令控制电梯制动器抱闸，电梯制动器向轿厢提供用于轿厢制动的第一制动力矩；其中，平层停车指令可以是厅外召唤指令或轿内控制指令。电梯制动器可以为机电摩擦型常闭式制动器，也可以采用电磁制动器。一般地，当轿厢载有125％的额定负荷并以额定速度运行时，电梯制动器输出的第一制动力矩应当能使曳引电机停止运转。
S200、当电梯的轿厢门打开时，控制变频器向曳引电机提供直流电流，使曳引电机向轿厢提供用于轿厢制动的第二制动力矩。本实施例中，变频器向曳引电机提供的直流电流为幅值恒定的直流电流，从而曳引电机输出的第二制动力矩通过变频器产生，第二制动力矩的大小为固定值，其可以根据变频器的余量进行设定，不受轿厢的负载重量的影响。其中，变频器的容量大小可以根据曳引电机的额定电流进行选择。此时，变频器向曳引电机提供直流电流，曳引电机停止转动，即此时的第二制动力矩为曳引电机的静止力矩，其可以为曳引电机的额定力矩。
S300、根据第一制动力矩和第二制动力矩获得停车制动力矩，具体地，停车制动力矩等于第一制动力矩和第二制动力矩之和，即停车制动力矩＝第一制动力矩+第二制动力矩，如图3所示，TEM表示曳引电机的静止力矩，即第二制动力矩，TEB表示电梯制动器输出的第一制动力矩，TA表示停车制动力矩。其中，第一制动力矩通常为第二制动力矩的230％。从而使得停车制动力矩大于第一制动力矩，停车制动力矩能够使轿厢静止在平层位置。其中，平层位置是指轿厢载人平面与当前楼层地面相平齐的位置。这样，由于该停车制动力矩大于所述第一制动力矩，且轿厢的体积有限，因此，通过对轿厢施加额外的第二制动力矩，使得轿厢能够静止在平层位置，可以避免轿厢过载时电梯制动失效而导致的开门溜车现象的发生，提高了电梯运行的安全性和可靠性。
此外，在某些同时采用了称重传感器(如，涡流传感器)以及过载开关的电梯中，由于上述电梯的制动方法可以有效的避免电梯开门溜车的现象，因此，可以省略过载开关，从而简化了电梯的结构及控制过程，降低了电梯的成本。在一个实施例中，上述步骤S200还包括：
S210、实时获取曳引电机的转子位置角以及曳引电机的定子的第一相电流和第二相电流；其中，可以根据编码器来判断曳引电机的转子位置，例如，可以采用绝对式光电编码器或增量式光电编码器确定曳引电机的转子位置，从而获得曳引电机的转子位置角。曳引电机的定子具有三相绕组，相应的具有三相电流，本实施例中，可以通过电流传感器检测获得其中任意两相电流，即第一相电流和第二相电流。
S220、根据转子位置角、第一相电流和第二相电流，获得曳引电机的直轴电流和交轴电流；即通过Clark变换等方式将电机在两相静止坐标系中的相电流转换为转子两相坐标系中的直轴电流和交轴电流。
S230、控制直轴电流为0。
S240、通过控制曳引电机的交轴电压使曳引电机输出第二制动力矩。
具体控制过程如下：
可以通过曳引电机编码器的UVW信号和Z信号及相关算法(坐标变换理论)可以得到转子d轴与两相坐标系α轴的夹角θ，其中，夹角θ即为转子位置角。
获得上述转子位置角θ后，即可以将曳引电机的其中两相电流(第一相电流和第二相电流)转换为转子两相坐标系中的直轴电流(d轴)和交轴电流(q轴)，获得d轴电流和q轴电流分别表示如下：
Id＝Iαcosθ+Iβsinθ (1)
Iq＝-Iαsinθ+Iβcosθ (2)
永磁同步电机的电压方程：
ud＝RsId-ωrLqIq (3)
uq＝RsIq+ωrLdId+ωrψf (4)
其中，Id表示直轴电流，Iq表示交轴电流，Iα表示第一相电流，Iβ表示第二相电流，RS为曳引电机的定子绕组分布电阻，Ld为d轴绕组自感，Lq为q轴绕组自感，ψf为永磁体磁链，ωr为旋转磁场的角速度。
若采用Id＝0的控制算法，只需计算
uq＝RsIq (5)
就可使曳引电机保持输出第二制动力矩，此时的第二制动力矩为静止力矩(ωr＝0)。
在一个实施例中，如图1所示，上述方法还包括如下步骤：
S500、当轿厢门关闭时，控制电梯制动器打开抱闸(即控制电梯制动器释放)，根据轿厢的负载重量控制曳引电机输出补偿力矩。即当轿厢门关闭时，电梯制动器打开抱闸，以使得电梯能够正常启动运行。同时，当轿厢门关闭时，曳引电机根据轿厢的负载重量输出补偿力矩，其中，轿厢的负载重量可以通过涡流传感器等检测获得。具体地，可以建立轿厢的负载重量与曳引电机的补偿力矩之间的补偿曲线，根据上述补偿曲线控制曳引电机在一定的重量范围内输出相应的补偿力矩。
具体地，当涡流传感器等称重传感器可以正常工作且没有出现超载时，轿厢门关闭后，电梯正常启动并运行。当涡流传感器等称重传感器故障且严重超载，即使曳引电机输出的补偿力矩与实际载重量不符而导致轿厢时速或逆转，由于此时轿厢门已经关闭，乘客在轿厢内依然是安全的。
进一步地，该控制方法还包括如下步骤：
在轿厢门关闭的情况下，如检测到轿厢失速或逆转等异常情况，控制曳引电机向轿厢提供一个预设的补偿转矩，该预设的补偿转矩可以使得轿厢维持在一个相对稳定的运行状态，以避免关门飞车或关门倒溜的情况。
进一步地，由于电梯的轿厢门打开时，曳引电机输出固定的第二制动力矩，而在电梯的轿厢门关闭时，曳引电机输出的补偿转矩与轿厢的负载重量挂钩，因此，为保证电梯的正常启动及运行，上述控制方法还包括预调节的过程。具体的，当电梯微动平层运行时，上述方法还包括如下步骤：
S400、在电梯制动器打开抱闸前的预设时间段内，控制曳引电机的输出力矩由第二制动力矩向补偿力矩切换。即在电梯关门前的预设时间段(如10秒～20秒)内，将曳引电机的输出力矩由固定的第二制动力矩切换为补偿力矩，为电梯的启动做好准备。应当清楚的是，此处的电梯微动平层运行是指，电梯在轿厢门打开的状态下，以0.01m/s～0.1m/s的速度上下移动，以调整平层位置，由于此时电梯的运行速度较慢，轿厢内的乘客感觉不到轿厢的移动。
当然，在电梯的轿厢门打开前的预设时间段内也可以执行上述预控制的过程。具体地，在轿厢门打开前的预设时间段内，控制曳引电机的输出力矩由补偿力矩向第二制动力矩切换，为电梯的平层停车做准备。如，在电梯开门前的预设时间段(如1秒～2秒)内，先通过变频器控制曳引电机逐渐停止转动，然后再控制变频器向曳引电机提供一个幅值恒定的直流电流，从而使得曳引电机能够向轿厢提供一个固定的第二制动力矩。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)等。
此外，如图4所示，本发明还提供了一种电梯制动控制系统，包括制动器控制模块100、电机控制模块200和停车控制模块300。其中，制动器控制模块100用于根据接收到的平层停车指令控制电梯制动器抱闸，电梯制动器向轿厢提供用于轿厢制动的第一制动力矩。其中，平层停车指令可以是厅外召唤指令或轿内控制指令。电梯制动器可以为机电摩擦型常闭式制动器，也可以采用电磁制动器。一般地，当轿厢载有125％的额定负荷并以额定速度运行时，电梯制动器输出的第一制动力矩应当能使曳引电机停止运转。
电机控制模块200用于当电梯的轿厢门打开时，控制变频器向曳引电机提供直流电流，使曳引电机向轿厢提供用于轿厢制动的第二制动力矩。本实施例中，变频器向曳引电机提供的直流电流为幅值恒定的直流电流，从而曳引电机输出的第二制动力矩通过变频器产生，第二制动力矩的大小为固定值，其可以根据变频器的余量进行设定，不受轿厢的负载重量的影响。其中，变频器的容量大小可以根据曳引电机的额定电流进行选择。此时，变频器向曳引电机提供直流电流，曳引电机停止转动，即此时的第二制动力矩为曳引电机的静止力矩，其可以为曳引电机的额定力矩。
停车控制模块300用于根据第一制动力矩和第二制动力矩获得停车制动力矩，停车制动力矩大于第一制动力矩，使轿厢静止在平层位置。具体地，停车制动力矩等于第一制动力矩和第二制动力矩之和，即停车制动力矩＝第一制动力矩+第二制动力矩，其中，第一制动力矩通常为第二制动力矩的230％。从而使得停车制动力矩大于第一制动力矩，停车制动力矩能够使轿厢静止在平层位置。这样，由于该停车制动力矩大于所述第一制动力矩，且轿厢的体积有限，因此，通过对轿厢施加额外的第二制动力矩，使得轿厢能够静止在平层位置，可以避免轿厢过载时电梯制动失效而导致的开门溜车现象的发生，提高了电梯运行的安全性和可靠性。应当清楚的是，本实施例中的制动器控制模块100、电机控制模块200和停车控制模块300与上述方法中的步骤S100～S300相对应，其具体工作原理与上文中各步骤的执行过程一致，具体可参见上文中的描述。
在一个实施例中，电机控制模块200还包括参数获取单元210、坐标转换单元220和控制单元230。其中，参数获取单元210用于实时获取曳引电机的转子位置角以及曳引电机的定子的第一相电流和第二相电流；其中，可以根据编码器来判断曳引电机的转子位置，例如，可以采用绝对式光电编码器或增量式光电编码器确定曳引电机的转子位置，从而获得曳引电机的转子位置角。曳引电机的定子具有三相绕组，相应的具有三相电流，本实施例中，可以通过电流传感器检测获得其中的第一相电流和第二相电流。
坐标转换单元220用于根据转子位置角、第一相电流和第二相电流，获得曳引电机的直轴电流和交轴电流；即通过Clark变换等方式将电机在两相静止坐标系中的相电流转换为转子两相坐标系中的直轴电流和交轴电流。控制单元230用于控制直轴电流为0，并通过控制曳引电机的交轴电压使曳引电机输出第二制动力矩。
此处的参数获取单元210、坐标转换单元220和控制单元230与上文中方法的步骤S210～步骤S240对应设置，其工作原理与上述方法的执行过程一致，具体控制过程可参见上文中的描述。
在一个实施例中，当轿厢门关闭时，制动器控制模块100还用于控制电梯制动器打开抱闸，电机控制模块200还用于根据轿厢的负载重量控制曳引电机输出补偿力矩。即当轿厢门关闭时，电梯制动器打开抱闸，以使得电梯能够正常启动运行。同时，当轿厢门关闭时，曳引电机根据轿厢的负载重量输出补偿力矩，其中，轿厢的负载重量可以通过涡流传感器等检测获得。具体地，可以建立轿厢的负载重量与曳引电机的补偿力矩之间的补偿曲线，根据上述补偿曲线控制曳引电机在一定的重量范围内输出相应的补偿力矩。具体地，当涡流传感器等称重传感器可以正常工作且没有出现超载时，轿厢门关闭后，电梯正常启动并运行。当涡流传感器等称重传感器故障且严重超载，即使曳引电机输出的补偿力矩与实际载重量不符而导致轿厢时速或逆转，由于此时轿厢门已经关闭，乘客在轿厢内依然是安全的。进一步地，上述控制系统还包括预控制模块400，预控制模块400用于当电梯微动平层运行时，在电梯制动器打开抱闸前的预设时间段内，控制曳引电机的输出力矩由第二制动力矩切换为补偿力矩。即在电梯关门前的预设时间段(如10秒～20秒)内，将曳引电机的输出力矩由固定的第二制动力矩切换为补偿力矩，为电梯的启动做好准备。应当清楚的是，此处的电梯微动平层运行是指，电梯在轿厢门打开的状态下，以0.01m/s～0.1m/s的速度上下移动，以调整平层位置，由于此时电梯的运行速度较慢，轿厢内的乘客感觉不到轿厢的移动。
此外，预控制模块400还可以在轿厢门打开前的预设时间段内，控制曳引电机的输出力矩由补偿力矩向第二制动力矩切换，为电梯的平层停车做准备。如，在电梯开门前的预设时间段(如1秒～2秒)内，先通过变频器控制曳引电机逐渐停止转动，然后再控制变频器向曳引电机提供一个幅值恒定的直流电流，从而使得曳引电机能够向轿厢提供一个固定的第二制动力矩。
本发明的电梯制动控制方法及系统，在电梯的轿厢门打开时，控制曳引电机输出幅值恒定的直流电流，从而使得曳引电机能够为轿厢提供第二制动力矩，通过电梯制动器提供的第一制动力矩和曳引电机提供的第二制动力矩获得停车制动力矩，由于该停车制动力矩大于所述第一制动力矩，且轿厢的体积有限，因此，通过对轿厢施加额外的第二制动力矩，使得轿厢能够静止在平层位置，可以避免轿厢过载时电梯制动失效而导致的开门溜车现象的发生，提高了电梯运行的安全性和可靠性。
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 (10)

1.一种电梯制动控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
根据接收到的平层停车指令控制电梯制动器抱闸，所述电梯制动器向轿厢提供用于轿厢制动的第一制动力矩；
当电梯的轿厢门打开时，控制变频器向曳引电机提供直流电流，使所述曳引电机向所述轿厢提供用于所述轿厢制动的第二制动力矩；其中，控制变频器控制直轴电流为0，并通过控制所述曳引电机的交轴电压使所述曳引电机输出第二制动力矩；
根据所述第一制动力矩和所述第二制动力矩获得停车制动力矩，所述停车制动力矩大于所述第一制动力矩，使所述轿厢静止在平层位置。
2.根据权利要求1所述的电梯制动控制方法，其特征在于，所述停车制动力矩等于所述第一制动力矩和所述第二制动力矩之和。
3.根据权利要求1所述的电梯制动控制方法，其特征在于，所述当电梯的轿厢门打开时，控制变频器向曳引电机提供直流电流，使所述曳引电机向所述轿厢提供用于所述轿厢制动的第二制动力矩；其中，控制变频器控制直轴电流为0，并通过控制所述曳引电机的交轴电压使所述曳引电机输出第二制动力矩的步骤包括：
实时获取所述曳引电机的转子位置角以及所述曳引电机的定子的第一相电流和第二相电流；
根据所述转子位置角、所述第一相电流和所述第二相电流，获得所述曳引电机的直轴电流和交轴电流；
控制所述直轴电流为0；
通过控制所述曳引电机的交轴电压使所述曳引电机输出第二制动力矩。
4.根据权利要求1所述的电梯制动控制方法，其特征在于，所述方法还包括如下步骤：
当轿厢门关闭时，控制所述电梯制动器打开抱闸，根据所述轿厢的负载重量控制所述曳引电机输出补偿力矩。
5.根据权利要求4所述的电梯制动控制方法，其特征在于，当所述电梯微动平层运行时，所述方法还包括如下步骤：
在所述电梯制动器打开抱闸前的预设时间段内，控制所述曳引电机的输出力矩由第二制动力矩向所述补偿力矩切换。
6.一种电梯制动控制系统，其特征在于，包括：
制动器控制模块，用于根据接收到的平层停车指令控制电梯制动器抱闸，所述电梯制动器向轿厢提供用于轿厢制动的第一制动力矩；
电机控制模块，用于当电梯的轿厢门打开时，控制变频器向曳引电机提供直流电流，使所述曳引电机向所述轿厢提供用于所述轿厢制动的第二制动力矩；其中，控制变频器控制直轴电流为0，并通过控制所述曳引电机的交轴电压使所述曳引电机输出第二制动力矩；
停车控制模块，用于根据所述第一制动力矩和所述第二制动力矩获得停车制动力矩，所述停车制动力矩大于所述第一制动力矩，使所述轿厢静止在平层位置。
7.根据权利要求6所述的电梯制动控制系统，其特征在于，所述停车制动力矩等于所述第一制动力矩和所述第二制动力矩之和。
8.根据权利要求6所述的电梯制动控制系统，其特征在于，所述电机控制模块还包括：
参数获取单元，用于实时获取所述曳引电机的转子位置角以及所述曳引电机的定子的第一相电流和第二相电流；
坐标转换单元，用于根据所述转子位置角、所述第一相电流和所述第二相电流，获得所述曳引电机的直轴电流和交轴电流；
控制单元，用于控制所述直轴电流为0，并通过控制所述曳引电机的交轴电压使所述曳引电机输出第二制动力矩。
9.根据权利要求6所述的电梯制动控制系统，其特征在于，当所述轿厢门关闭时，所述制动器控制模块还用于控制所述电梯制动器打开抱闸，所述电机控制模块还用于根据所述轿厢的负载重量控制所述曳引电机输出补偿力矩。
10.根据权利要求9所述的电梯制动控制系统，其特征在于，还包括预控制模块，用于当所述电梯微动平层运行时，在所述电梯制动器打开抱闸前的预设时间段内，控制所述曳引电机的输出力矩由第二制动力矩向所述补偿力矩切换。
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