CN107892244A - 电梯制动器控制器 - Google Patents

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CN107892244A CN201710858323.8A CN201710858323A CN107892244A CN 107892244 A CN107892244 A CN 107892244A CN 201710858323 A CN201710858323 A CN 201710858323A CN 107892244 A CN107892244 A CN 107892244A
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Abstract

本发明指代一种电梯制动器控制器，包括：‑制动器供电电路，包括具有干线输入侧和DC链路输出侧的整流器，由此至少一个保险丝连接在所述干线输入侧中和/或在所述DC链路(DC+，DC‑)输出侧中，‑制动器控制电路，具有电梯制动器的至少一个制动器线圈，所述制动器线圈与被配置为受控于电梯控件的控制开关串行连接，制动器线圈和控制开关的所述串行连接连接到所述DC链路(DC+，DC‑)，‑制动器安全性电路，其连接在所述制动器供电电路与所述制动器控制电路之间，所述制动器安全性电路包括与所述制动器线圈串行连接的第一安全性开关以及与所述制动器线圈并行连接的第二安全性开关，由此所述第一安全性开关和第二安全性开关被配置为受控于电梯安全性电路。

Description

电梯制动器控制器
技术领域
本公开涉及电梯制动器控制器领域。
背景技术
电梯通常是安全性起到关键作用的产品。在正常操作的任何情况下以及在安全性问题的情况下，电梯的安全性方面的一个关键事项是电梯制动器的可靠激活。相应地，正常地在电梯中，使用与用于电梯制动器的对应安全性电路连接的机电中继器或接触器，所述接触器打开对制动器线圈的电源，这样立即带来电梯制动器的抓握。机电中继器倾向于磨损，在高运载电梯中(例如，在地铁站、医院和写字楼中)，这尤其是问题。在多数频繁使用中，中继器操作大致受限为一兆个操作，这样导致需要每年一次更换出故障的中继器部分。因此，通常，在中继器出故障之后的更换期间的电梯的宕机时间影响电梯的操作。在制动器控制电路中使用中继器的另一问题是，中继器并非旨在针对电感负载开关，其中，尤其是断开操作归因于电感负载所产生的接触弧而对于中继器是非常有压力的。中继器型录典型地仅指定关于电阻负载的开关特性。由于中继器制造商并未在它们的规范中保证关于电感负载的中继器操作，因此对于在电感负载开关中所使用的基于中继器的安全性电路从关于电梯安全性的官方机构寻求接受和认可是有挑战的。如果安全性电路是例如根据依据EN81-50表B.1(用于避免并且检测故障的普通措施-硬件设计)的SIL1安全性要求而设计的，则要求仅在它们的规范内使用组件。
通常，半导体开关适用于开关电感负载。例如，IGBT晶体管用在电感炊具中。另一方面，关于电梯安全性的管制针对电梯制动器安全性是非常严格的。另一方面，提供与机械接触器并不相同的安全性等级的半导体开关，因为在安全性电路中使用半导体开关的关键缺点是，它们缺少可以用于诊断主要接触短路的强制引导的中继器的正常闭合接触。因此，需要通过其它手段进行诊断故障状态，这对于半导体开关并非容易的。半导体开关(例如MOSFET)可能无法进入短路、开路或部分导通状态。在较早的解决方案中，机电中继器或接触器用于相似的电路。电路已经具有产生多数驱动模块或制动器控制器现场故障的高故障率。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种具有高程度的安全性等级并且较不易受磨损的电梯制动器控制器作为当前机械安全性解决方案。
通过如权利要求1所述的电梯制动器控制器以及如权利要求12所述的方法来解决本发明的目的。本发明有利实施例是从属权利要求的主题。还在该申请的说明书以及附图中描述本发明优选实施例。
本发明的制动器控制器包括：制动器供电电路，其包括具有干线输入侧和DC链路输出侧的整流器，由此至少一个保险丝连接在所述干线输入侧中和/或在所述DC链路输出侧中。此外，所述制动器控制器包括制动器控制电路，其具有电梯制动器的至少一个制动器线圈，所述制动器线圈与被配置为受控于电梯控件的控制开关串行连接。制动器线圈和控制开关的所述串行连接连接到所述制动器供电电路的所述DC链路。
最后，所述电梯制动器控制器包括制动器安全性电路，其连接在所述制动器供电电路与所述制动器控制电路之间，所述制动器安全性电路包括与所述制动器线圈串行连接的第一半导体安全性开关以及与所述制动器线圈并行连接的第二半导体安全性开关,由此所述制动器安全性电路的所述第一安全性开关和第二安全性开关被配置为受控于电梯安全性电路。最后，所述电梯制动器控制器包括电压传感器和/或电流传感器，其连接到所述DC链路。所述第二安全性开关被配置为取决于所述电压传感器和/或电流传感器的输出信号而受控。
在本发明的电梯制动器控制器中，第一安全性开关充当对于当前机械接触器的替换物，由此通过经由电压传感器和/或电流传感器监控第二安全性开关的活动来保持足够的安全性等级，由此检查第二安全性开关的能力，以使得制动器线圈短路。仅如果该检查的结果是肯定的，则第一安全性开关受控为进入其闭合状态。因此，一方面通过在安全性问题的任何情况下第一安全性开关切断对制动器线圈的能量并且另一方面通过第二开关使得制动器线圈短路来获得双重安全性。
甚至如果在安全性问题期间第一开关错误地处于闭合，则第二安全性开关当使得制动器线圈短路时熔断位于整流器桥的部件输入侧和/或DC链路输出侧中的保险丝。因此，无论第一安全性开关的功能错误如何，第二安全性开关总是确保正确的切断，由此制动器安全性电路的电压传感器和/或电流传感器监控第二安全性开关的功能。相应地，本发明的制动器控制器确保异常高程度的安全性，而无需使用机械或其它昂贵的或易受磨损的开关元件。
优选地，电阻器并行连接到第一安全性开关，所述电阻器具有高的足以使得不对所述制动器线圈供能到电梯制动器得以操作的这种程度的电阻值。流过电阻器的电流可以于是由制动器安全性电路中的电压传感器和/或电流传感器使用，以检查第二安全性开关的功能。
在本发明优选实施例中，所述电阻器是MELF电阻器，其在临界安全性条件下也确保高电阻值。
当然，第一安全性开关和第二安全性开关是半导体开关元件，具体地IGBT或MOSFET。
在本发明优选实施例中，第一安全性开关类型是默认断开的。因此，如果第一安全性开关并未从电梯安全性电路接收到任何控制冲击，则其处于断开状态下。因此，按默认，其中断流到制动器线圈的电流，这样带来电梯制动器的抓握。这样具有的优点在于，在对第一安全性开关的控制信号的中断的任何情况下，电梯制动器将抓握并且停止电梯轿厢的移动。相应地，该解决方案具有非常高的安全性等级。
在本发明优选实施例中，第二安全性开关类型是默认闭合的。相应地，第二安全性开关按默认(即，在缺少任何控制信号时)使得制动器线圈短路。在断电或控制冲击的任何其它中断的情况下，第二安全性开关将立即使得制动器线圈短路，这样带来电梯制动器的抓握。如果第一安全性开关基于功能错误而应正处于导通，则第二开关的短路立即带来制动器供电电路中的保险丝的熔断。相应地，甚至在第一安全性开关和/或第二安全性开关的故障可能产生的情况下，本发明的制动器控制器提供高安全性等级。
保险丝可以是单向保险丝，或优选地是可以由服务技术人员重置的自动保险丝。
在本发明中，制动器供电电路、制动器控制电路以及制动器安全性电路被指定为分离的电路。当然对于本领域技术人员显然的是，这些电路的不同组件可以互连，从而在本发明的制动器控制器的这些部分之间不存在清楚的边界或界限。
优选地，所述制动器安全性电路包括电流传感器，其与所述第二安全性开关串行连接，由此所述电流传感器的所述输出侧被配置为与所述电梯安全性电路连接。替代地，所述电流传感器的输出也可以与所述电梯制动器控制器的监控电路连接。在该连接中，必须执行的是，也可以通过属于所述制动器控制器的监控电路来实现关于制动器控制器的电梯安全性电路的功能。因此，电梯安全性电路的部分可以由电梯制动器控制器的分离监控电路替代。
本发明还涉及一种电梯，包括至少一个电梯轿厢，其由电梯电机移动，所述电梯电机包括电梯制动器，由此所述电梯还包括制动器控制器，以用于如以上描述所述的电梯制动器。
优选地，所述电梯包括用于所述电梯电机的电机驱动器，其具有所述电机驱动器的整流器桥与通常被配置作为频率转换器的转换器桥之间的DC链路。在此情况下，电机驱动器的DC链路与制动器控制器的DC链路是共用的，由此保险丝与第一安全性开关和制动器线圈串行连接。在此情况下，无需提供分离的DC链路和分离的整流器作为分离的制动器供电电路。因此，通过电机驱动器的DC链路来实现制动器供电电路。当然，在此情况下，保险丝与第一安全性开关和制动器线圈串行而定位，从而第二安全性开关的短路熔断与制动器线圈串行连接的保险丝，从而仅制动器线圈解除供能，带来电梯制动器的抓握。无论如何，这样对电机驱动器自身的操作没有其它影响。电机驱动器可以受控于电梯安全性电路的另一部分。
优选地，所述电梯包括电梯安全性电路，其连接到所述制动器控制器的所述第一安全性开关和第二安全性开关的所述控制端子。所述电梯安全性电路进一步连接到所述制动器控制器中的电流传感器和/或所述制动器控制器中的电压传感器，由此用于所述安全性开关的所述控制信号被配置为取决于所述电流传感器和/或电压传感器的信号，从而所述安全性开关被配置为取决于所述电流传感器和/或所述电压传感器的信号而操作。经由该措施，可以通过电流传感器和/或电压传感器容易地监控第二开关的功能(即第二开关用于使得制动器线圈开关短路的能力)。当已经确保第二开关的功能时，第一开关仅受控进入其非默认导通状态。因此，第一开关的控制信号取决于电流传感器和/或电压传感器的输出信号。在第一开关的故障导致其在与安全性有关的情况下处于闭合状态的任何情况下，第二安全性开关的短路将带来保险丝的熔断，这样可靠地对制动器线圈解除供能。
最后，本发明涉及一种用于确保制动器控制器中的安全性的方法。在该方法中，所述制动器控制器包括第一安全性开关，其与用于取决于所述电梯控件的所述控制信号而激活或禁用所述电梯制动器的制动器线圈和控制开关串行连接。在该方法中，第二安全性开关与所述制动器线圈并行连接，从而在与安全性有关的情况下，在所述第二开关使得所述制动器线圈短路的同时，所述第一开关切断所述制动器电流。这在故障情况下是双重保护。优选地，基于在与第二开关的连接中所连接的电压传感器和/或电流传感器的信号而进一步监控第二安全性开关的功能。因此，仅允许第一开关在第二开关的功能已经经由电压传感器和/或电流传感器的输出信号而检查为肯定的之后闭合。关于本发明的方法的效果和优点，参照本发明的制动器控制器的描述。
优选地，所述制动器控制器包括所述制动器供电电路中的保险丝，并且所述制动器线圈经由所述第二安全性开关的短路带来所述保险丝的熔断，从而所述制动器控制器的所述DC链路得以解除供能，带来所述电梯制动器的抓握。
优选地，电阻器与所述第一安全性开关并行连接，所述电阻器促进监控所述第二安全性开关的功能。所述电阻器应具有相当高的电阻值，从而在所述电阻器上流动的电流不导致对所述制动器线圈供能，从而释放所述电梯制动器。另一方面，经由电阻器流动的电流允许电压传感器/电流传感器正确测量电压/电流，从而监控第二安全性开关的操作。
在该连接中，要注意，所述第一安全性开关和第二安全性开关当然是半导体开关，优选地IGBT或MOSFET。
第二安全性开关(默认闭合)可以有利地是例如碳化硅MOSFET，其既可用在正常接通类型晶体管中又可用在正常截止类型晶体管中。
在最佳实施例中，在默认断开的第一开关的无意闭合将产生的情况下，作为默认闭合类型的第二开关用于使得电源短路，因此防止能量馈送到制动器。在此情况下，电源中的保险丝将断开，切断来自制动器供电电路的电力。此外，替代保险丝，可以使用其它断连手段，以将电路带入安全状态。选择保险丝和第二开关，以使得保险丝无故障地断开。
默认断开的第一开关有利地具有以电阻器制成的并行高阻抗(电阻器)，其用于第二开关的状况监控。电阻器优选地选自该技术，因为其仅引入开路的故障模式或电阻的小改变，但不引入短路或部分导通作为故障模式。因此，其应具有相当高的的阻抗。例如，MELF电阻器看作该类型的电阻器。选择电阻值，从而其并非低得足以对于制动器提供足够的能量，但如果其正受控处于非导通状态下则能够穿过第二开关产生小的但可检测的电压增加。于是，电阻器可以用于将电压和/或电流注入到第二开关，从而通过控制第二开关的闭合状态和断开状态，可以检测第二开关的开关能力。因此，如果检测到第二开关能够导通为短路，则可以启用该闭合状态下的第一开关的控制。可以基于与第二开关并行连接的电压测量和/或与电阻器串行连接的电流测量来进行检测。
本发明的优点
通过使用本发明的电路，可以摆脱机电中继器，而无需对于基于半导体的安全启用电路使用昂贵的隔离拓扑。使用用于电感负载的半导体开关是在它们的所意图的操作条件下使用组件，给出关于电路得到电安全性设备状态和认可的可能性。电阻器将电流注入到节点使得可以具有频繁执行的诊断测试，从而例如在每个序列的开始时检查S2开关的短接能力。在所附原理附图中，在制动器控制器的dc链路中绘制电路，但同样可以在ac电路中完成相同的原理。然而，对于周期性检查安全性电路在dc链路中的位置具有的优点是：短路检查在时间方面可以显著更短，意味着小于10ms，这是50Hzac电路中的检查所需的最小值。例如，在驱动电机输出上更换基于接触器的动态制动电路中，可以采用使用正常闭合类型晶体管的相似方法。
以下术语在该专利申请中用作同义词：第一开关——第一安全性开关——第一安全性半导体开关；第二开关——第二安全性开关——第二安全性半导体开关；阻抗——电阻器——MELF电阻器。
本领域技术人员显见，上述实施例可以彼此任意组合。
附图说明
下文中经由示意图中的示例来描述本发明。在该附图中，图1示出本发明的制动器控制器的电路图。
具体实施方式
本发明的电梯制动器控制器10包括制动器供电电路12，其具有整流器桥13，整流器桥13具有连接到干线的输入侧L、N，保险丝F1连接到干线。整流器桥13的输出侧是DC链路DC+、DC-。本发明的制动器控制器10还包括制动器控制电路14，其具有与控制开关S3串行连接的制动器线圈C，该控制开关S3受控于电梯控件18，以激活/禁用电梯制动器。具有平滑组件(例如二极管D1以及变阻器RV1)的用于制动器线圈的通信电路可以并行连接到制动器线圈C。这些组件是可选的，并且可由其它实质上公知的组件代替。
制动器安全性电路16连接在制动器供电电路12与制动器控制电路14之间。制动器安全性电路16包括第一安全性开关S1，其与制动器线圈C和控制开关S3串行连接。此外，制动器安全性电路16包括第二安全性开关S2，其并行连接到制动器线圈C。此外，制动器安全性电路16包括与第二安全性开关S2串行连接的电流传感器A以及并行连接到第二安全性开关S2的电压传感器V。第一安全性开关S1和第二安全性开关S2的控制端子以及电流传感器A和电压传感器V的输出连接到电梯安全性电路20，电梯安全性电路20当然也可以通过本发明的电梯制动器控制器10的监控电路得以实现。最后，电阻器R1并行连接到第一安全性开关S1，该电阻器具有相当高的电阻值，从而电梯制动器不受经由电阻器R1流过制动器线圈C的电流激励。
第一安全性开关S1以及第二安全性开关S2是半导体开关(例如IGBT晶体管或MOSFET)。第一安全性开关S1优选地是默认断开的，而第二安全性开关S2优选地是默认闭合的。这说明，在控制冲击并未经由电梯安全性电路20输入到第一安全性开关S1和第二安全性开关S2的控制端子的情况下，电流不流过制动器线圈，因为第一安全性开关是关闭的，此外，制动器线圈C由处于默认打开的并且因此导通的第二安全性开关短路。因此，获得制动器控制器10的断开功能方面的双重安全性。在电梯的操作期间，经由电流传感器A以及电压传感器V监控第二安全性开关S2的功能。仅在经由传感器信号确保第二安全性开关的功能之后，使得第一安全性开关能够受控进入闭合或导通状态(非默认！)，以将电流提供给制动器线圈，以打开制动器。如果在安全性故障情况下，第一安全性开关正在正确地工作，则其应切断DC链路DC+、DC-与制动器线圈C之间的电流路径。但在第一安全性开关S1仍正导通的任何故障的情况下，制动器线圈C经由第二安全性开关S2的短路将熔断整流器桥13的输入侧中的保险丝F1，这样带来整个制动器控制器10的立即解除供能。因此，通过图1的本发明的电梯制动器控制器10来实现非常安全的制动器控制器拓扑。
对于本领域技术人员清楚的是，上述实施例并非限制本发明的主题内容，本发明的主题内容仅由所附专利权利要求限定。
标号列表
10 电梯制动器控制器
12 制动器供电电路
13 整流器桥
14 制动器控制电路
16 制动器安全性电路
18 电梯控件
20 电梯安全性电路
S1 第一安全性开关
S2 第二安全性开关
S3 控制开关
A 电流传感器
V 电压传感器
R1 电阻器——MELF电阻器
F1 保险丝
DC+、DC-DC 链路(整流器输出侧)
RV1 变阻器(平滑组件)
D1 二极管(平滑组件)
N、L 干线相位(整流器输入侧)

Claims (14)

1.一种电梯制动器控制器(10)，包括：
-制动器供电电路(12)，包括具有干线输入侧和DC链路输出侧的整流器，由此至少一个保险丝(F1)连接在所述干线输入侧中和/或在所述DC链路(DC+，DC-)输出侧中，
-制动器控制电路(14)，具有电梯制动器的至少一个制动器线圈(C)，所述制动器线圈(C)与被配置为受控于电梯控件(18)的控制开关(S3)串行连接，制动器线圈(C)和控制开关(S3)的所述串行连接连接到所述DC链路(DC+，DC-)，
-制动器安全性电路(16)，其连接在所述制动器供电电路(12)与所述制动器控制电路(14)之间，所述制动器安全性电路(16)包括与所述制动器线圈(C)串行连接的第一安全性开关(S1)以及与所述制动器线圈(C)并行连接以使得所述制动器线圈短路的第二安全性开关(S2)，由此所述第一安全性开关和第二安全性开关(S1，S2)被配置为受控于电梯安全性电路(20)。
2.如权利要求1所述的电梯制动器控制器(10)，其中，所述制动器安全性电路还包括连接到所述DC链路(DC+、DC-)的电压传感器和/或电流传感器(V，A)，其输出被配置为连接到所述电梯安全性电路(20)。
3.如权利要求1或2所述的电梯制动器控制器(10)，其中，所述第一安全性开关(S1)类型是默认断开的。
4.如前述权利要求之一所述的电梯制动器控制器(10)，其中，所述第二安全性开关(S2)类型是默认闭合的。
5.如前述权利要求之一所述的电梯制动器控制器(10)，其中，所述第一安全性开关(S1)与电阻器(R1)并行连接，所述电阻器具有高得足以使得不对所述制动器线圈供能到所述制动器得以操作的这种程度的电阻值。
6.如权利要求5所述的电梯制动器控制器(10)，其中，所述电阻器(R1)是MELF电阻器。
7.如前述权利要求之一所述的电梯制动器控制器(10)，包括：电流传感器(A)，与所述第二安全性开关(S2)串行连接，由此所述电流传感器的所述输出侧被配置为与所述电梯安全性电路连接。
8.如前述权利要求之一所述的电梯制动器控制器(10)，包括：电压传感器(V)，与所述第二安全性开关(S2)并行连接，由此所述电压传感器的所述输出侧被配置为与所述电梯安全性电路连接。
9.一种电梯，包括至少一个电梯轿厢，由电梯电机移动，所述电梯电机包括电梯制动器，所述电梯还包括制动器控制器(10)，以用于如前述权利要求之一所述的电梯制动器。
10.如权利要求9所述的电梯，包括电机驱动器，具有DC链路，其与所述制动器控制器(10)的所述DC链路(DC+，DC-)是共用的，由此所述保险丝与所述第一安全性开关(S1)和所述制动器线圈(C)串行连接。
11.如权利要求9或10所述的电梯，包括电梯安全性电路，其连接到所述制动器控制器(10)的所述第一安全性开关和第二安全性开关(S1，S2)的控制端子，所述电梯安全性电路进一步连接到所述制动器控制器(10)中的电流传感器(A)和/或所述制动器控制器中的电压传感器(V)，由此至少所述第二安全性开关(S2)被配置为取决于所述电流传感器和/或电压传感器(A，V)的信号而操作。
12.一种用于确保制动器控制器中的安全性的方法，所述制动器控制器包括第一安全性开关(S1)，与制动器线圈(C)和控制开关(S3)串行连接，以基于电梯控件的控制信号而对所述制动器线圈供能，由此第二安全性开关(S2)并行连接到所述制动器线圈(C)，以在安全性问题的情况下使得所述制动器线圈短路。
13.如权利要求12所述的方法，其中，通过电压传感器和/或电流传感器(V，A)监控所述第二安全性开关(S2)的功能，并且如果所述第二安全性开关(S2)的功能已经得以确保，则仅使得所述第一安全性开关(S1)能够闭合。
14.如权利要求12或13所述的方法，由此默认断开开关用作第一安全性开关，由此在所述第一开关(S1)的故障的情况下，所述第二安全性开关(S2)使得所述制动器线圈(C)短路，熔断连接到所述制动器控制器(10)的制动器供电电路(12)的输入侧和/或输出侧的保险丝(F1)，以切断所述制动器控制器(10)的电力。
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