CN1076168A - 电梯速度控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的电梯速度控制装置是为解决这样的问 题，即在通过电抗器9A、9B并联运转逆变器8A、8B 时，并联连接的逆变器8A、8B之间流有循环电流，引 起输出下降的问题，故而其目的在于抑制并列连接的 逆变器8A、8B间所流的循环电流，防止输出下降。 本发明在逆变器8A、8B的各相设置电流检测器 20A、20B，由微机23根据电流检测器20A、20B的输 出之和求得零相电流，控制逆变器8A、8B的输出使 所述零相电流减小。

Description

本发明涉及电梯速度控制装置的改进。
参照图7说明已有的电梯速度控制装置的构成。图7是示出例如特开平3-23180公报中所示出的已有电梯的速度控制装置的图。
图7中，已有的电梯速度控制装置有以下部分构成：与3相交流电源1连接的电磁接触器的触点2;与该触点2连接的电磁接触器的触点3A、3B;与这些触点3A、3B连接的电抗器4A、4B;与这些电抗器4A、4B连接的变换器5A、5B;平滑这些变换器5A、5B的输出电压的平滑电容器6A、6B;使变换器5A、5B的输出并联连接用的电磁接触器的触点7A、7B;与平滑电容器6A、6B连接的逆变器8A、8B;设置在这些逆变器8A、8B输出侧的电抗器9A、9B;与这些电抗器9A、9B连接的电磁接触器的触点10A、10B。
而且，还图示了与触点10A、10B连接的感应电动机11;与该感应电动机11结合的减速器12;与该减速器12连接的卷扬机的缆车13;卷绕在缆车13上的主索14;与主索14缔结的轿厢15和衡重16。
另外，电梯速度控制装置还包括与变换器5A、5B连接的控制电路17，和与逆变器8A、8B连接的控制电路18。
以下说明前述已有的电梯速度控制装置的动作。若电梯中发生运转指令，则电磁接触器被励磁，触点2、3A、3B闭合，3相交流电源1通过电抗器4A、4B与变换器5A、5B连接。变换器5A、5B利用PWM调制将电容器6A、6B的电压控制为一定的直流电压。而且电磁接触器的触点7A、7B也闭合，因而电容器6A、6B并联连接，变换器5A、5B并联运转。
逆变器8A、8B通过并联运转，利用PWM调制将直流电压变换为可变电压可变频率的交流电源，通过电抗器9A、9B，触点10A、10B向感应电动机供电。感应电动机11的输出由减速机12减速，旋转缆车使轿厢15与衡重动作。
如上所述的已有的电梯速度控制装置存在如下问题，即在通过电抗器使变换器5A、5B、逆变器8A、8B并联运转时，在并联连接的变换器和逆变器之间流有循环电流，从而引起逆变器的输出下降。
本发明正是解决上述问题的，因而目的在于获得一种可抑制并联连接的变换器、逆变器之间所流过的循环电流，而能防止输出下降的电梯速度控制装置。
本发明权利要求1所涉及的电梯速度控制装置具有下面所揭示的装置。
（1）使用可控元件将交流电源变换为直流的并联连接的多个变换器。
（2）平滑这些变换器输出电压的电容器。
（3）将所述平滑后的输出变换为可变电压可变频率的交流电源并向卷扬用感应电动机供电的并联连接的多个逆变器。
（4）检测所述变换器相电流的电流检测器。
（5）为求出所述各相相电流的和并减小该和而控制所述多个变换器输出电压的控制装置。
本发明权利要求2所涉及的电梯速度控制装置具有下面所揭示的装置。
（1）使用可控元件的交流电源变换为直流的并联连接的多个变换器。
（2）平滑这些变换器输出电压的电容器。
（3）将所述平滑后的输出变换为可变电压可变频率的交流电源并向卷扬用感应电动机供电的并联连接的多个逆变器。
（4）检测这些逆变器相电流的电流检测器。
（5）为求出所述各相相电流的和并减小该和而控制所述多个逆变器输出电压的控制装置。
本发明权利要求3所涉及的电梯速度控制装置具有下面所揭示的装置。
（1）使用可控元件将交流电源变换为直流的并联连接的多个变换器。
（2）平滑这些变换器输出电压的电容器。
（3）将所述平滑后的输出变换为可变电压可变频率的交流电源并向卷扬用感应电动机供电的并联连接的多个逆变器。
（4）检测所述变换器相电流的电流检测器。
（5）求出所述各相相电流的和，并在该和超过规定值时使所述多个变换器停止的控制装置。
本发明权利要求4所涉及的电梯速度检测装置具有下面所揭示的装置。
（1）使用可控元件将交流电源变换为直流的并联连接的多个变换器。
（2）平滑这些变换器输出电压的电容器。
（3）将所述平滑后的输出变换为可变电压可变频率的交流电源并向卷扬用感应电动机供电的并联连接的多个逆变器。
（4）检测这些逆变器相电流的电流检测器。
（5）求出所述各相相电流的和，并在该和超过规定值时使所述多个逆变器停止的控制装置。
对于本发明权利要求1所涉及的电梯速度控制装置，通过并联连接的多个变换器，用可控元件把交流电源变换为直流，通过电容器使所述多个变换器的多个输出电压平滑，通过并联连接的多个逆变器，使所述平滑后的输出变换为可变电压可变频率的交流电源，并向卷扬用感应电动机供电。
而且用电流检测器可检测出所述变换器相电流。
再用控制装置来控制所述多个变换器的输出电压以便求出所述各相相电流的和，并使该和减小。
对于本发明权利要求2所涉及的电梯速度控制装置，通过并联连接的多个变换器，用可控元件把交流电源变换为直流，通过电容器使所述多个变换器的多个输出电压平滑，通过并联连接的多个逆变器，使所述平滑后的输出变换为可变电压可变频率的交流电源，并向卷扬用感应电动机供电。
而且用电流检测器，检测出这些逆变器相电流。
再用控制装置来控制所述多个逆变器的输出电压以便求出所述各相电流的和，并使该和减小。
对于本发明权利要求3所涉及的电梯速度控制装置，通过并联连接的多个变换器，用可控元件把交流电源变换为直流电源，通过电容器使这些变换器的输出电压平滑，通过并联连接的多个逆变器，使所述平滑后的输出变换为可变电压可变频率的交流电源，并可卷扬用感应电动机供电。
而且通过电流检测器，检测出所述变换器相电流。
再通过控制装置，在求出所述各相相电流的和、且该和超过规定值时使所述多个变换器停止。
对于本发明权利要求4所涉及的电梯速度控制装置，通过并联连接的多个变换器，用可控元件使交流电源变换为直流电源，通过电容器使这些变换器的输出电压平滑，通过并联连接的多个逆变器使所述平滑后的输出变换为可变电压可变频率的交流电源，并向卷扬用感应电动机供电。
而且通过电流检测器，检测出这些逆变器相电流。
再通过并联连接的多个逆变器，在求出所述各相相电流的和，且该和超过规定值时使所述多个逆变器停止。
附图的简单说明
图1示出的是本发明实施例1的构成。
图2示出的是作为本发明实施例1前提的运算方框。
图3示出的是本发明实施例1并联运转时的电压与电流的关系。
图4示出的是本发明实施例1的运算方框。
图5是示出本发明实施例2的动作的流程图。
图6是示出本发明实施例3的动作的流程图。
图7示出的是已有的电梯速度控制装置的构成。
其中1为3相交流电源，5A、5B为变换器，6为电容器，8A、8B为逆变器，19A、19B为电流检测器，20A、20B为电流检测器，22、24为基极激励电路，25为电压检测器。
实施例1
参照图1说明本发明实施例1的构成。图1示出的是本发明实施例1，3相交流电源1～变换器5B，逆变器8A～衡重16的均与上述已有装置的相同。另外省略了部分图示，而且各图中同一符号示出相同或相当的部分。
图1中，本发明实施例1由以下组成部分构成：与上述的已有装置的相同的部分;检测变换器各相电流的电流检测器19A、19B;检测逆变器各相电流的电流检测器20A、20B;控制变换器5A、5B的微机21;放大微机21的输出并送给变换器5A、5B基极信号的基极激励电路22;控制逆变器8A、8B的微机23;放大微机23的输出送并给逆变器8A、8B基极信号的基极激励电路24;和检测电容器6的电压的电压检测器25。
以下参照图2、图3、图4、图5以及图6说明上述实施例1的动 作。
如图1所示，用逆变器8A、8B控制感应电动机11时，为获得高精度、高速响应，一般采用向量控制。向量控制就是将流向感应电动机的电流分作励磁电流成分与转矩电流成分进行控制。向各相流动的电流iu、iv、iw同励磁电流成分id以及转矩电流成分iq的关系由下面的式1表示。另外θ为极坐标系与U相的相位角。
Figure 931006449_IMG2
图2是按照上述式1进行2相3相变换并控制感应电动机的控制方框图的一个例子。图2中，31是将3相 电流成分id与转矩电流成分iq的3相2相变换运算装置，32是运算放大速度指令ωr＊与感应电动机速度ωr的偏差并得到转矩电流指令iq＊的运算装置，33是从励磁电流成分id、转矩电流成分iq和速度ωr中算出逆变器的输出相位角θ的运算装置。
而且34是运算转矩电流指令iq＊与转矩电流成分iq的偏差并生成与转矩电流成分同相的电压指令的运算装置，通过由转矩电流成分与励磁电流成分所产生的干涉电压（在方框35中生成）之和算出与转矩电流成分同相的电压指令υq＊。36是运算励磁电流指令id＊与励磁电流成分id的偏差并生成与励磁电流成分同相的电压指令的运算装置，通过由励磁电流成分与转矩电流成分所产生的干涉电压（在方框37中生成的）之和算出与励磁电流成分同相的电压指令υq＊。
接着，通过2相3相变换运算装置38对电压指令υq＊与电压指令υq＊进行2相3相变换，生成3相电压指令υu＊、υv＊、υw＊。
使容量相等的2台逆变器8A、8B并联运转当中，由于控制系统的偏差电压而在逆变器8A、8B的输出电压中产生偏差电压△Vdc时的各部分电压电流的关系示于图3。偏差电压△Vdc发生时，由于电抗器9A、9B的阻抗RL小，因而由下式2所表示的那么大的电流在逆变器8A、8B间流过。
△i＝△Vdc/2RL式2
因而逆变器8A以及8B的V相中流动下述电流。
iv′＝△i+iv式3
iv′＝△i-iv
可是，在图2的速度控制装置中，是将3相电流分作励磁电流成分id与转矩电流成分iq加以控制的，因而循环电流△i如下所述分解并被控制。
Δid=
Figure 931006449_IMG6
/3·Cos(θ+2π/3)·Δi 式5
Δiq=
Figure 931006449_IMG6
/3·Sin(θ+2π/3)·Δi 式6
从式5、式6可知，循环电流△i是变换为交流量△id、△iq而被控制的。励磁电流与转矩电流的控制系统，通常为了确保控制系统的稳定性，高频波范围的增益就得下降。因而逆变器8A、8B的输出电流的频率一旦增高，交流量△id、△iq的频率也增高，而且励磁电流与转矩电流的控制系统的响应下降，因而就有无法充分地抑制循环电流△i的问题。
还有，假使偏差电压△Vdc3相全部同样地发生，且3相全部流入△i时，则式5、式6变成下式，对于励磁电流与转矩电流则检测不出。
Δid=
Figure 931006449_IMG6
/3·[Cosθ+Cos(θ+2π/3)+Cos(θ-2π/3)]·Δi=0 式7
Δiq=
Figure 931006449_IMG6
/3·[Sinθ+Sin(θ+2π/3)+Sin(θ-2π/3)]·Δi=0 式8
因而，无法用励磁电流与转矩电流的控制系统进行抑制。这是因为，式1变换式是在满足下面式9的关系的时候成立的，但实际上因流动循环电流△i而无法满足式9。
iu+iv+iw＝0 式9
在逆变器8A的1相中流动循环电流时，3相电流的和用于式9的左边则如下式，
iu+iv+iw＝△i 式10
因此，为了将3相电流变换为2相，必需用下面的式11代替式1。另外io是所谓的零相电流，即在3相电流平衡时为零。
Figure 931006449_IMG3
将式10代入式11时，就变为
io＝△i 式12
因逆变器输出电压的直流偏差所流过的电流就被作为零相电流算出。由此可知，为了减少该电流，经控制使零相电流io变为零就可以。而且另一个优点是，因零相电流io是与逆变器8A、8B的输出频率无关的直流量，故容易控制电流。
图4是包含上述零相电流控制系统的控制装置的一个例子。图4中，41是用式9将3相变换为2相的3相2相变换运算装置，算出励磁电流成分id与转矩电流成分iq与零相电流成分io。零相电流成分io作为负反馈信号输入到运算装置42，生成零相电压指令υo＊，输入到将2相变换为3相的2相3相变换运算装置43，零相电流减小。
本发明的实施例1如上所述，正是为了解决在通过电抗器9A、9B并联运转逆变器8A、8B的时候，并联连接逆变器8A、8B间流着循环电流，并引起输出下降这一问题，因而其目的在于抑制并联连接的逆变器间所流动的循环电流，以防止输出下降。
在逆变器8A、8B的各相设置电流检测器20A、20B，由微机23根据电流检测器20A、20B的输出之和求出零相电流，对逆变器8A、8B的输出进行控制使上述零相电流减小。
实施例2
由图4所示的3相2相变换运算装置41算出的零相电流io变大时，逆变器8A、8B的输出就下降，就无法加速电梯。图5示出用于防止这种情况出现的运算流程。下面说明各个步骤。
在步骤51上，通过求出3相电流的和，算出零相电流io。
在步骤上52比较零相电流io与规定值。当零相电流io达到额定电流的20～30%时，在步骤53就停止逆变器8A、8B。
实施例3
被并联驱动的逆变器8A、8B间的循环电流，不仅仅是上述零相。假使以并联方式驱动的逆变器8A、8B输出电压的相位分别为θ，θ+△θ，则还流有下述循环电流。
△iu＝Vu〔Sinθ-Sin（θ+△θ）〕/2L·dθ/dt 式13
而且另一个问题是该电流由于在U、V、W3相中都相同地流动，所以与负载电流无法区别，一流动该循环电流，逆变器8A、8B的输出就下降，并且无法充分地加速电梯。
在图1的构成中，逆变器8A、8B是由微机23控制的，因而能经常地运算逆变器8A、8B的输出电压的相位角，且容易比较。逆变器8A、8B的输出电压可由下式表示。
Figure 931006449_IMG4
表示矢量。
Figure 931006449_IMG5
假使逆变器8A、8B的输出电压的相位差为△θ，在d1、q1的座标上表示V2时则如下式。
V2＝（Vd2Cos△θ+Vq2Sin△θ）+j（Vq2Cos△θ-Vd2Sin△θ）
式16
而逆变器8A与8B的输出电压的相位差可由下式表示。
Figure 931006449_IMG7
这里，如果认为逆变器8A、8B输出的输出电流几乎相等故而其输出电压也几乎相等，则下式成立。
Vd1≈Vd2
Vq1≈Vq2式18
△θ≈0
因而将式18代入式17时，就如下。
Figure 931006449_IMG8
因而逆变器8A、8B之间的电压差是同输出电压的大小与相位差成比例的。因为循环电流的大小同该电压差成比例因而可以构成为在相位差超出规定值时使逆变器8A、8B停止。
图6示出的是这时的运算流程。以下对各步骤作说明。
在步骤61上，由逆变器8A、8B的输出电压的相位θ1、θ2求得相位差△θ。
在步骤62上，该相位差△θ与规定值θN比较，相位差△θ比规定值θN大时，在步骤63上使逆变器8A、8B停止。
尽管在前述各实施例中是对逆变器8A、8B进行说明的，但对于变换器5A、5B也能进行同样的控制。而且分别单独地对逆变器、变换器控制也具有上述效果，不用说，如果控制逆变器与变换器两者则会获得更好的效果。
本发明权利要求1所涉及的电梯速度控制装置，按照上面的说明，由于具有使用可控元件将交流电源变换为直流的并联连接的多个变换器;平滑这些变换器输出电压的电容器;将所述平滑后的输出变换为可变电压可变频率的交流电源并向卷扬用感应电动机供电的并联连接的多个逆变器;检测所述变换器相电流的电流检测器;和控制所述多个变换器的输出电压以便求出所述各相相电流的和，并使该和减小的控制装置，因而获得能够抑制并联连接的变换器之间所流的循环电流、防止输出下降的效果。
本发明权利要求2所涉及的电梯速度控制装置，按照上面的说明，由于具有使用可控元件将交流电源变换为直流的并联连接的多个变换器;平滑这些变换器输出电压的电容器;将所述平滑后的输出变换为可变电压可变频率的交流电源并向卷扬用感应电动机供电的并联连接的多个逆变器;检测这些逆变器相电流的电流检测器;和控制所述多个逆变器的输出电压以便求出所述各相相电流的和并使该和减小的控制装置，因而获得能够抑制并联连接的逆变器之间流动的循环电流、防止输出下降的效果。
本发明权利要求3所涉及的电梯速度控制装置，按照上面的说明，由于具有使用可控元件将交流电源变换为直流的并联连接的多个变换器;平滑这些变换器输出电压的电容器;将所述平滑后的输出变换为可变电压可变频率的交流电源并向卷扬用感应电动机供电的并联连接的多个逆变器;检测所述变换器相电流的电流检测器;和求出所述各相相电流的和、并在该和超过规定值时使所述多个变换器停止的控制装置，因而获得能够抑制并联连接的变换器之间流动的循环电流、防止输出下降的效果。
本发明权利要求4所涉及的电梯速度控制装置，按照上面的说明，由于具有使用可控元件将交流电源变换为直流的并联连接的多个变换器;平滑这些变换器输出电压的电容器;将所述平滑后的输出变换为可变电压可变频率的交流电源并向卷扬用感应电动机供电的并联连接的多个逆变器;检测这些逆变器相电流的电流检测器;以及求出所述各相相电流的和、并在该和超过规定值时使所述多个逆变器停止的控制装置，因而获得能够抑制并联连接的逆变器之间所流的循环电流、防止输出下降的效果。

Claims (4)

1、一种电梯速度控制装置其特征在于包括：使用可控元件将交流电源变换为直流的并联连接的多个变换器；平滑这些变换器输出电压的电容器；将所述平滑后的输出变换为可变电压可变频率的交流电源并向卷扬用感应电动机供电的并联连接的多个逆变器；检测所述变换器相电流的电流检测器；以及控制所述多个变换器的输出电压以便求出所述各相相电流的和并使该和减小的控制装置。
2、一种电梯速度控制装置其特征在于包括：使用可控元件将交流电源变换为直流的并联连接的多个变换器;平滑这些变换器输出电压的电容器;将所述平滑后的输出变换为可变电压可变频率的交流电源并向卷扬用感应电动机供电的并联连接的多个逆变器;检测这些逆变器相电流的电流检测器;以及控制所述多个逆变器的输出电压以便求出所述各相相电流的和并使该和减小的控制装置。
3、一种电梯速度控制装置其特征在于包括：使用可控元件将交流电源变换为直流的并联连接的多个变换器;平滑这些变换器输出电压的电容器;将所述平滑后的输出变换为可变电压可变频率的交流电源向卷扬用感应电动机供电的并联连接的多个逆变器;检测所述变换器相电流的电流检测器;以及求出所述各相相电流的和、并在该和超过规定值时使所述多个变换器停止的控制装置。
4、一种电梯速度控制装置其特征在于包括：使用可控元件将交流电源变换为直流的并联连接的多个变换器;平滑这些变换器输出电压的电容器;将所述平滑后的输出变换为可变电压可变频率的交流电源并向卷扬用感应电动机供电的并联连接的多个逆变器;检测这些逆变器相电流的电流检测器;以及求出所述各相相电流的和、并在该和超过规定值时使所述多个逆变器停止的控制装置。
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