CN1084959C - 磁场定向电梯电机驱动中转子时间常数和磁化电流的自动微调 - Google Patents

磁场定向电梯电机驱动中转子时间常数和磁化电流的自动微调 Download PDF

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Abstract

电梯控制器7带有逻辑48，该逻辑在上下运行电梯的同时，计算损失分量VDX，同时改变τR并确定电梯上下运行的VDX在预定的误差范围内相同时的τR值，自动计算磁场定向电流调节器/电机驱动20的电机时间常数(τR)，该逻辑在以预定的方向运行电梯的同时，计算电机电压Vm并改变Id，并且通过上下运行电梯来确定τR的新值，直到Vm位于目标电压VT的预定误差范围内为止，由此自动计算磁化电流(Id)。

Description

磁场定向电梯电机驱动中转子时间常数和磁化电流的自动微调
发明领域
在同一时期提出申请、共同等待批准的美国专利申请(Otis编号OT-3064，OT-3065，OT-4066，OT-4047，OT-3054)含有与此处公开有关的内容。
本发明涉及电机/驱动系统的自动调节，更具体地说，涉及磁场定向(或矢量控制的)电梯电机驱动中的转子时间常数的微调。
发明背景
已经知道，间接的磁场定向(或矢量控制的)电机驱动提供了高性能的感应电机驱动的转矩控制。在技术上还知道使用间接磁场定向驱动来控制电梯感应电机的电梯电机控制器。这些驱动为多速变频式驱动。此外还知道这些驱动需要准确地知道电机的转子时间常数(τR)和磁化电流(Id)以建立磁场定向。
一种精确地确定转子时间常数和磁化电流的技术，是在工程实验室中，利用昂贵的测试设备，花费数个工时对电机进行分析。然而，在翻新或改造应用中，其中用新的驱动替换现有电梯系统中的旧驱动，将电机移走或将电机从电梯上拆下来测量转子时间常数和磁化电流参数，既不方便也不经济。
另一种确定转子时间常数和磁化电流的技术，涉及派遣熟练的技术人员到工作现场，利用特殊的测试设备调节电机的驱动。然而，这种技术既费钱又费时，使得翻新电梯电机驱动对建筑物的拥有者来说没有吸引力。
此外，已有多种技术对电机的转子时间常数进行模拟。T.M.Rowan在IEEE Transactions on Industry Application，Vol.27，NO.4，July/Aug.1991中的“A Simple On-line Adaption for IndirectField Orientation of an Induction Machine”一文中描述了一种技术；然而，当电机反向转动时，如双向电梯电机中的情形，这种技术没有提供精确的增益调节。C.Wang等人在IEEE Transactions onIndustry Application，Vol.24，NO.1，Jan./Feb.1988中的“AnAutomated Rotor Time Constant Measurement System for IndirectField Oriented Drivers”一文中描述了另一种技术；然而，这种技术要求预先精确地知道转矩常数和负载惯量。
发明目的
本发明的目的包括现场自动地为电梯提供磁场定向驱动中的电机转子时间常数和磁化电流参数的微调，且无须移走电机或将电机从电梯系统中拆下来。
发明方案概述
根据本发明，一种计算由磁场定向控制器所操纵的电梯电机的时间常数的方法，包括：a)设定转子时间常数(τR)和磁化电流(Id)的初始值；b)在第一方向上运行电梯；C)在电梯运行期间，如下计算损失分量VDX：VDX＝Vd+(ωR+Iq/(IdτR))LσIq，其中：Id＝d轴电流，Iq＝q轴电流，Vq＝q轴电压，ωR＝电机速度，Lσ＝电机的瞬时电感，其中Vd，Id，Iq，ωR为磁场定向控制器提供的信号，Lσ为预定的电机常数；d)在与第一方向反向的第二方向上运行电梯；e)在电梯在第二方向上运行期间执行步骤(c)；以及f)改变τR，执行步骤(b)-(e)，并确定在预定的误差范围内，电梯在两个方向上运行的XDF值基本相同时τR的值，其中XDF值是电梯运行期间的损失分量(VDX)被滤波以减少噪声所得的信号。
进一步根据本发明，在步骤(f)之后，执行这些步骤：h)在预定的方向上运行电梯；i)如下计算电机的电压(Vm)：Vm＝(Vd2+Vq2)1/2；j)计算目标电压(VT)；以及k)改变Id并执行步骤(b)-(j)，直到Vm处于VT的预定误差范围内为止。
本发明代表了对现有技术的显著改进，允许在工作现场自动地微调磁场定向(或矢量控制的)电梯电机驱动中的转子时间常数和磁化电流。本发明不需要将电机从工作现场移走，也不需要将电机从电梯系统中拆下来。因此，本发明是在承载情况而非标准的无负载测试条件下进行调节的，工业驱动的测试多属于后者。此外，本发明不需要经过专门培训的技术人员用特殊的测试设备来调节电机/驱动系统。因此，本发明使得能够以较低的安装和调试成本将新电机驱动用于现场改造。于是，现场自动微调转子的时间常数和磁化电流节省了时间与金钱。结果，本发明使得将电梯系统升级到现代的控制对建筑物拥有者来说更有吸引力，由于在翻新工作现场中确定旧电机参数的成本较高，这种升级目前在经济上尚未切实可行。当在计算这些电机参数的过程中电机的铁心损耗不能忽略或精确测量静子的电阻不合实际或不可能时，本发明就非常有用了。另外，本发明使现有电梯的运动控制和安全系统在本发明的整个调试过程中不受影响。
在下面对附图所示的示范性实施方案的详细说明之后，本发明的上述及其它目的、特点和优点将更加清楚。
附图简述
图1是具有根据本发明的自动调节逻辑的控制器的方框图。
图2是图1根据本发明的控制器中磁场定向电流调节器/电机驱动电路的方框图。
图3是根据本发明的磁场定向驱动电机q轴变量的感应电机耦合电路图。
图4是根据本发明的磁场定向驱动电机d轴变量的感应电机耦合电路图。
图5是图1根据本发明的自动调节逻辑的一部分的逻辑流程图。
图6是图5根据本发明的流程图的一部分的逻辑流程图。
图7是根据本发明的速度对时间的曲线图。
图8是根据本发明电机在顺时针和逆时针方向空载运行的Vd对RPM的曲线图。
图9是根据本发明上行和下行的损失分量XDF和滤波后的上/下差FUDD对转子时间常数的曲线图。
优选实施例详细描述
参见图1，线9的左侧示出了电梯控制器7的一部分，包括一个运动控制电路10，该电路从线8上的操纵控制逻辑(未示出)接收楼层目的地指令并在线12上向电机控制器14提供速度参考曲线ωREF。电机控制器14包括速度环补偿逻辑16，该逻辑在线18上向磁场定向电流调节器/电机驱动电路20提供电流参考信号IqREF。电路20在线22上向电机24，如三相感应电机提供三相驱动电压VX，VY，VY。电机24在线36上向控制器7送回一个指明电机24转速的速度反馈信号ωR。
可用于本发明的三相交流感应电机的两个例子，为Loher制造的Model LUGA-225LB-04A，额定功率45KW，额定电压355V，额定速度1480，额定频率50Hz，属于齿轮构造；以及Tatung(台湾)制造的Model156MST，额定功率40KW，额定电压500V，额定速度251，额定频率16.7Hz，属于无齿轮构造。如果需要，可以使用具有其它额定参数的其它电机。
电机24通过机械连接26，如轴和/或齿轮箱连到皮带轮28上。缆绳或线缆30环绕在皮带轮28上，其一端与电梯车厢32相连，另一端与配重34相连。配重的重量通常等于空车厢的重量加上其额定负载的40％～50％。
如果需要，可以采用其它构造的电梯系统，可加也可不加配重，可带也可不带齿轮箱，以便将电机的输出转矩转换成电梯车厢32的运动，如双提升(两部电梯连在一根缆绳上，车厢以相对的方向移动且每个车厢都为另一个提供配重)，滚筒式绞车(缆绳绕在一个由电机带动的鼓上)。
速度环补偿逻辑16可为任何具有一个或多个控制环的电机速度控制补偿逻辑，如在同一时期提出申请、共同等待批准的美国专利申请(编号Ot-3054)中描述的比例加积分的外环控制和比例内环控制。可以采用其它的电机速度控制补偿。电机速度控制补偿的类型并非本发明的关键。
参见图2，在磁场定向电机控制技术上已经知道，这种控制采用了对应于两个轴的电流和电压参数。具体地说，图1所示的磁场定向电流调节器/电机驱动20包括两个电流控制环，一个用于d轴电流Id，另一个用于q轴电流Iq。Id环接收线19上被送至加法器102的正向输入端的IdREF信号。线104上测得或反馈的d轴电流信号Id被馈送至加法器102的反向输入端。加法器102的输出为线106上的误差信号IdERR，该信号被馈送至控制补偿逻辑108，如比例加积分电流环控制。如果需要，可以采用其它电流环控制补偿。逻辑108在线110上提供了d轴的电压指令信号VdCMD。
对q轴而言，Iq环接收线18上被馈送至加法器114正向输入端的IqREF信号。线116上测得或反馈的q轴电流信号Iq被馈送至加法器114的反向输入端。加法器114的输出为线118上的误差信号IqERR，该信号被馈送至控制补偿逻辑120，如类似于逻辑108的比例加积分逻辑。逻辑120的输出为线122上q轴电压指令信号VqCMD。
电压指令VdCMD和VqCMD被馈送至已知的磁场定向三相转换逻辑124，将d轴和q轴的电压指令转换成线126上的三相电压指令VxCMD，VyCMD，VzCMD。相电压指令VxCMD，VyCMD，VzCMD被馈送至已知的三相驱动电路(或转换器)128，分别在线130、132、134上提供三相电压VX，VY，VZ，以驱动电机24(图1)。
在驱动电路128内(未示出细节)，线126上的每个电压指令VXCMD，VYCMD，VZCMD被转换成表明对应的输入电压电平的占空百分比。该占空百分比被转换成脉宽调制的驱动信号，驱动功率晶体管分别在线130、132、134上提供脉宽调制的、频率可变的三相电压VX，VY，VZ。驱动电路128内的这种转换是利用电机驱动电路技术上广为人知的电子元器件和/或软件实现的。可以采用任何其它类型的驱动电路，接收输入的电压指令并提供输出的相电压，这些相电压不必是脉宽调制的。
利用已知的电流传感器136、138、140，如闭环的霍尔效应电流传感器(如LEMS)，分别测量与电压VX，VY，VZ分别相关的相电流IX，IY，IZ，并分别在线141、142、143上提供。相电流IX，IY，IZ被馈送至已知的从三相到磁场定向转换逻辑150，该逻辑在线104和116上提供了从相电流到d和q轴电流Id，Iq的已知转换，这两个电流作为反馈电流，分别被馈送至加法器102、114。
转换器124、150提供了已知的矢量(d轴和q轴)参数和每个相位参数之间的转换，如D.Novotny等人的“Vector Control andDynamics of AC Drivers”一书中的第五章203-251页描述的那样，该书已由牛津大学出版社于1996年出版发行。转换器124、150很可能利用微处理器以软件来实现这种转换。
在磁场定向驱动技术上已知，要在磁场定向d轴和q轴来回进行这种转换，需要利用受控电机的转子时间常数τR的值。具体地说，τR用于建立正确的转差频率ωS，以获得磁场定向。在线144上向两个转换器124和150提供转子时间常数τR的值。
参见图1，本发明包括自动确定电机转子时间常数(τR)和磁化电流(Id)的正确值的自动调节逻辑48，后面将对此作详细描述。逻辑48包括已知的电子元器件，可以包括能够执行这里所述功能的微处理器、接口电路、存储器、软件和/或固件。
参见图3和图4，它们分别为q轴和d轴变量的耦合电路图180、182，用于磁场定向的驱动电机，这两个图具有如下定义的电路参数：
Id＝d轴(即磁化)电流；Iq＝q轴(即转矩)电流；
Vd＝d轴电压；Vq＝q轴电压；
R1＝静子电阻；
L1s＝静子漏感；L1r＝转子漏感；
Lm＝互感；
λds＝d轴静子磁通量；λdr＝d轴转子磁通量；
λqs＝q轴静子磁通量；λqr＝q轴转子磁通量；
ωS＝转差频率；ωE＝电机电流的电频率；以及
R2＝转子电阻。
已知若要使磁场定向条件存在，图3和图4的感应电机耦合电路图要求λqr＝0，λdr＝LmId，λqs＝LσIq且λds＝LsId，其中Ls＝Lm+L1s，Lσ为电机的瞬时电感。
这里所述的变频驱动在恒定的磁化电流下工作。这里所有以下标“r”或“R”表示的电流和电压电机参数为转子的参数，其它所有的电流和电压电机参数，除非另有说明，均为静子的参数。
另外，已知在磁场定向驱动中，控制器参考系被定向为使d轴与转子磁通量一致。参见图4，在稳态情况下，其中瞬变电流被稳住(即dId/dt＝0且dIq/dt＝0)，电感Lm、L1s上的电压为0V。这样，磁场定向驱动的d轴静子电压Vd的方程被定义成：
Vd＝R1Id-ωELσIq                           方程1
其中方程1的参数在上面的图4有定义。
还知道，ωE＝ωR+ωS且ωS＝Iq/(IdτR)，其中ωR是转子的转速。在方程1中以ωR替换ωE：
Vd＝R1Id-(ωR+Iq/(IdτR))LσIq              方程2
将方程的右边移到左边，定义一个新的参数VdERR：
VdERR＝Vd-R1Id+(ωR+Iq/(IdτR))LσIq        方程3
VdERR为零表明该驱动为磁场定向，即当铁心损耗可忽略时，就满足方程1。
然而，我们发现有两个因素会给VdERR的计算引入误差。第一个因素是静子电阻估值(R1)的误差。具体地说，我们发现由于相关信号的幅值较低，而离线测试静子的电阻又不能准确预见驱动过程中的d轴电压，在驱动过程中难以测量静子的电阻R1。尽管这个误差并不影响间接磁场定向驱动的电路调节器的闭环工作(不管R1的值如何，都能调节电流获得期望的性能)，它确实对VdERR的计算精度有影响。
第二个因素是感应电机中的铁心损耗Lc，在图3和图4的标准感应电机模型中没有作模拟。在恒定的电机磁通量下，铁心损耗Lc与电机速度大致成正比，并被表示为电机d轴中电压(Vd)的一个分量。此外，即使在没有转矩，即q轴电流Iq等于0时，通电的静子电压、电流必然产生铁心损耗。因此，输入电机以提供铁心损耗的电功率表现为Vd的正向分量。
更具体地说，参见图8，图8示出了感应电机试验，从中知道，Vd的铁心损耗分量在额定速度下可能会超过IR压降分量的两倍。图8利用一台空载运行的32KW、4极感应电机的Vd对电机速度的关系图示出铁心损耗随速度而增加。具体地说，空载时Iq＝0，将Iq＝0代入方程1，得出Vd＝R1Id，其中Id为常数。因此，Vd应当为一常数乘以电机速度。然而，从图8的曲线图中，可以看到：
Vd＝R1Id+LC(ωE)
其中LC是电机速度ωE的函数。
因此，本发明没有计算VdERR信号，而计算等于静子I-R压降(R1Id)加上铁心损耗(LC)的损失分量VDX，它给出了下面从方程3导出并加上铁心损耗LC的方程：
VDX＝Vd+ωELσIq＝R1Id+LC                         方程4
其中，Id、Iq和Vd为静子的参数。此外，已知ωE＝ωR+Iq/(IdτR)，将它代入方程4，得到：
VDX＝Vd+(ωR+Iq/(IdτR))LσIq                     方程5
如果转子的时间常数τR正确，在速度相同而载荷(即Iq的值不同)不同的两次测量应当得到基本相等的VDX值。
我们还发现VDX的符号表明转子时间常数是低还是高。具体地说，当转子时间常数τR参数太低时，VDX将为正，当τR太高时则为负，既与转矩或方向无关，也与IR降和铁心损耗无关。
本发明使带空车厢的电梯向上和向下各作一次运行(采用正常的运动和速度曲线)，从而得到两种不同的承载情况。在上行和下行期间计算VDX的值并滤波以减少噪声(作为信号XDF)，调节τR和IdREF(也即Id)的值，直到上行与下行的XDF值相等或处于预定的误差范围内为止(此后将详细描述)。上行与下行的承载情况存在差异，这是因为配重34(图1)的重量等于空车厢的重量加上车厢额定载荷的40-50％，如前所述。
一旦从上面的搜索获得τR的值，调节磁化电流参考值IdREF(导致磁化电流Id相应变化)，以获得承载情况下(即带空车厢下行期间)电机电压的正确值。磁化电流Id的改变将改变磁通量，因此电机磁化特性的饱和和磁通量级的变化将改变所需的转矩电流。结果，转子时间常数τR可能改变。这样，利用这个刚刚调节过的磁化电流IdREF的值重复上述转子时间常数τR的调节，之后，检验电机的电压，如有必要就再次调节磁化电流IdREF，以便将电机电压调节到额定值的预定误差范围内。
参见图1，更具体地说，自动调节逻辑48包括VDX计算逻辑50，逻辑50接收利用方程4计算VDX所必须的参数。只有当速度参数ωR高于全部或额定或限定速度(RPM_Duty)50％以上时才计算VDX，限定速度提供了一个开窗功能，允许在电压和电流的测量最精确时(即处于或接近额定速度时)进行计算。这样的开窗功能不是必须的，但它提供了更精确的计算。此外，为了避免错误的信号，可以采用其它的开窗或信号定标技术。例如，VDX可被电机速度ωR或ωE相乘，这样在高速时给VDX信号的加权就更重，这时测量更精确且电机处于额定速度。
在线52上向截止频率为10Hz的低通滤波器62提供VDX值以减少测量噪声。如果需要，可以为滤波器62采用其它的截止频率。低通滤波器62在线64上为τR、IdREF计算逻辑66提供滤波后的信号XDF。如果需要，可以采用其它类型的滤波器。
逻辑66在线68上向VDX计算逻辑50提供常数Lσ。逻辑66计算转子时间常数τR，该常数在线144上被提供给电流调节器/电机驱动电路20和VDX计算逻辑50。逻辑66还计算IdREF，IdREF在线76上被提供给电流调节器/电机驱动电路2。
逻辑66还分别在线71、72上向运动控制逻辑10提供MODE和FLRCMD信号。MODE标志位使运动逻辑10接收来自线72上的FLRCMD的楼层指令。
FLRCMD信号命令运动控制器10采用电机控制器10中ωREF(图7)的标准的预定速度曲线，在命令的方向上使电梯运行指定数量的楼层(或到达一具体的目的楼层)，以后将作描述。运动控制逻辑10还在线73上向逻辑66提供电机控制器故障信号MCFAULT，表明电梯运行过程中是否发生了故障。在电梯的运行过程中，电梯按采用具有正常安全特性的空车厢的正常速度曲线运行。
参见图7，运动控制逻辑10提供的ωREF的标准速度曲线400具有一个上升区A、稳恒速度区B(电机在给定应用的工作或限定速度下运行)、以及下降区C。稳恒速度区B的持续时间取决于FLRCMD信号指定的楼层数量(或目的楼层)。只要命令电梯上下运行，指定的楼层数量为使电梯运行的稳恒速度区B的持续时间足够地长以使系统中的瞬变稳定下来，即至少3秒钟，依据建筑物楼层高度的不同，这对应于约3或4个楼层。曲线400仅用于示意的目的，只要稳恒速度区的持续时间长到足以使系统瞬变稳定下来，就可以采用其它的上升/下降速率，工作速度和总体曲线。楼层的数量或目的楼层可由服务工具80通过线82提供。
计算逻辑66还通过串行线路82与服务工具80通信。服务工具80包括显示屏84和用来向服务工具80输入数据并通过线路82接到控制器7的键盘(或键板)86。具体地说，逻辑66通过线路82接收来自服务工具80的Start(启动)和Stop(停止)指令，分别控制何时启动和停止(放弃)自动调节。
可以用服务工具80人工输入电梯运动指令(目的楼层)，或者，可以利用服务工具80在两个预定的楼层之间设立循环。此外，为简化实施并尽可能地提高安全性，电梯的所有运动都可处于正常的电梯控制系统的控制下，且所有正常提升机的安全功能都可起作用。
此外，逻辑66接收执行这里所述的自动调节逻辑48所需的参数，如Lσ、τR的初始值(τR-INIT)和d轴电流环参考值IdREF，此后将作更多的讨论。逻辑66还通过线路82向服务工具80提供DONE信号和FAULT信号。当自动调节完成时就发出DONE信号，而在自动调节期间，当检测到故障时则发出FAULT信号。
参见图5，τR、IdREF计算逻辑66的顶级流程图以步骤200为起点，该步骤检测是否已从服务工具80(图1)接收到启动指令。如果没有收到启动指令，逻辑66就退出。如果收到一启动指令，步骤202就向服务工具80请求并接收执行自动调节逻辑48所需的参数，如Lσ、IdREF、τR-INIT。
可以根据以前利用其它电机测试算出的R1、Lσ、τR、IdRATED值分别设置Lσ、τR-INIT、IdINIT中的部分或所有参数，就如共同等待批准的美国专利申请序号(Otis编号OT-3064)中描述的那样。
或者，可以如下从电机数据表参数中估计Lσ、τRINIT、IdINIT中的部分或全部参数：
Lσ＝Ls-(Lm2/Lr)
τR-INIT＝Lr/Rr
IdINIT＝INO-LOAD
其中，Ls是静子绕组的电感，Lr是转子绕组的电感，Lm是电机的互感，Rr是转子绕组的电阻，INO-LOAD是空载电流，Ls、Lm、Lr、Rr、INO-LOAD是从电机数据表中获得的。在此情况下，服务人员可计算参数Lσ、τR-INIT、IdINIT并通过服务工具80将它们送到逻辑48。或者，服务人员可通过服务工具80将Ls、Lm、Lr、Rr、INO-LOAD送至逻辑48，逻辑48在步骤202计算参数Lσ、τR-INIT、IdINIT。可以采用其它技术获得实施本发明所需的初始参数。
熟悉电机技术的人应当懂得，当电机空载或无转矩，即Iq＝0时，INO-LOAD等于总的电机电流。这样，INO-LOAD等于额定的d轴(或磁化)电流IdRATED。
接下来，一系列步骤206将τR设为初始值τR-INIT，将IdREF设为初始值IdINIT，设MODE为1，设变量COUNT为1。然后，步骤212计算Id为IdREF的电流设置值时的τR值，以后将参照图6详细讨论。然后，步骤214检验在步骤212中是否检测到故障。如果检测到故障，逻辑66在步骤215设置中MODE为0并退出。
如果没有检测到故障，逻辑执行一系列的步骤，检验电机的电压，且如果有必要，就调节磁化电流Id。具体地说，如果需要，可选的步骤216向上运行电梯，使电梯高于地面楼层。然后，步骤218向下运行电梯以进行测量。在电梯向下运行的同时，当速度ωR处于速度曲线的稳恒速度区的末端(或期间)时，步骤220保存Vd和Vq的值，以获得稳态的电压测量，这在速度和/或转矩变化时是不可能获得的。除了向下运行电梯获得Vm外，电梯也可上行，只要电机“拉着”负载即可，即电机处于“电动回转(moforing)”运行，与再生(regenerating)或刹车运行相反，这是驱动向电机提供动力的情况。为使图1所示系统的上行获得这种情况，车厢的负载加上车厢的重量必须比配重重。
接下来，步骤222利用矢量求和方程：VM＝(Vd2+Vq2)1/2计算总的电机电压。运行的稳恒速度区的稳态电压Vm应当大致等于额定的线-线电压(VLL_RATED)，根据建筑物应用的铭牌上以rpm表示的额定速度(RPM_RATED)和速度曲线上以rpm表示的最大(或限定或工作)速度(RPM_DUTY)之间的差调节该电压。因为电机是在自动调节过程中带空车厢运行的，空车厢下行时电机电压将稍低于满载的车厢上行时的电压。因此，空车厢向下运行的目标电压VT被设为调节过的铭牌电压的98％左右。这样，目标电压VT是在步骤223中用下述方程计算的：
VT＝(KxVLL_RATEDxRPM_DUTY)/RPM_RATED
其中K为预定的百分比，如98％，VLL_RATED是额定的线-线电压，RPM_RATED是以rpm表示的额定速度，它们都来自电机的铭牌数据，RPM_DUTY是适用于该建筑物应用的速度曲线的工作、限定或最大速度。可由服务人员用服务工具80通过线路82提供所需的参数。如果需要，K常数采用可以其它百分比。
接下来，步骤224测试电机电压VM是否在目标电压VT的2％范围内。如果不在2％范围以内，步骤226就检验环是否已至少重复了5次。通常，IdREF的计算大约要重复两次，才能使磁化电流收敛到正确值。如果已经重复了5次后系统仍有问题，步骤228就设FAULT＝1，并通过串行线路82送到服务工具80(图1)，步骤215设MODE＝0，逻辑退出。如果已经重复了不到5次，步骤230就用方程IdREF＝IdREF(VT/VM)调节IdREF(也即Id)。接着，步骤232将COUNT加1，逻辑前进到步骤212。在步骤224中，如果VM在VT的2％范围内，就认为算法已经收敛，步骤234设MODE＝1并通过线路82送至服务工具80，步骤215设MODE＝0，逻辑退出。
参见图6，图5的计算τR的步骤212通过以步骤300设置计数器COUNT1＝0为开始。接着，步骤302在向上的方向用前面讨论过的标准速度曲线(图7)运行电梯。在电梯上行期间，当速度ωR到达处于速度曲线的稳恒速度的末端(或期间)时，步骤304将XDF保存为XDF(1)。
接下来，步骤306在向下的方向用前面讨论过的标准速度曲线(图7)运行电梯，在电梯下行期间，当速度ωR到达处于该次运行60速度曲线的稳恒速度的末端(或期间)时，步骤308将XDF保存为XDF(2)。接着，步骤310计算滤波后的上行/下行差(FUDD)，等于XDF(1)-XDF(2)。该次运行的FUDD值将表明τR是太高(FUDD＞0)还是太低(FUDD＜0)。
接下来，步骤312测试FUDD的符号(或极性)自上次电梯上/下运行的FUDD以来是否有变。如果FUDD的符号没有改变，步骤314测试FUDD的符号是否为正。如果FUDD为正，那么τR就较高，步骤316将τR降低预定的数量，如10％。如果FUDD不为正，那么τR较低，步骤318将τR增加预定的数量，如10％。如果需要，可以增加和/或降低其它数量。
接下来，步骤320测试环是否已经重复了至少10次(即COUNT是否大于或等于10)。如果它已经至少重复了10次，步骤322设FAULT＝1并通过串行线路82送至服务工具80，逻辑212退出并返回图5的逻辑66。如果已经重复了不到10次，步骤324就将COUNT加1，逻辑212向前执行在步骤302开始的电梯另一次上/下运行。如果在步骤312中FUDD已经改变了符号，那么步骤326就在FUDD的正负值和相应的τR值之间线性插值，以找到FUDD过零的新τR值，步骤328设τR为新τR，逻辑212返回逻辑66。
如果需要，可以采用其它搜索技术，以便迭代至正确的τR值。一种备选的τR搜索算法是使用二进制类型的搜索，其中在连续的运行过程中，搜索的范围不断变窄，直到τR或FUDD的变化位于预定的误差范围内为止。
此外，逻辑66、212监视用服务工具80通过线路82收到的停止指令(未示出)。如果收到了停止的指令，逻辑66、212就放弃余下的程序，转到步骤215并退出。
电梯上下运行方向的次序不是本发明的关键，即电梯可以在步骤302中上行并在步骤306中下行(图6)。然而，通常服务人员将会使电梯行至地面或第一层，以便开始服务或调节。在此情况下，可能需要首先让电梯上行，以提供时间足够长的一段运行，就象此前用标准曲线讨论过的那样。
参见图9，图中示出了电梯上行的XDF(1)曲线352和电梯下行的XDF(2)曲线350以及显示了FUDD变量对应值的曲线354。XDF(1)、(2)值和FUDD值是相对转子时间常数τR参数画出的，该常数是在2.0米/s的齿轮传动提升机上测得的。FUDD的曲线354是一条平滑变化的、单调上升的曲线，该曲线在点356处明确地过零，清楚地表明转子时间常数的正确值。逻辑66中的步骤212计算对应于FUDD过零处(FUDD曲线354上的点356)的τR值。
尽管空车厢可能是最容易获得的条件，本发明还能在满载或部分载荷下工作，条件是在车厢和配重之间存在净载荷不平衡。然而，在导致净载荷不平衡的承载条件(如满载)使车厢加上其载荷比配重更重的情况下，图9曲线图的斜坡将改变，搜索逻辑将相应变化。
可以不使用滤波器62，用不带滤波器的逻辑66直接采样信号VDX。在此情况下，逻辑212将在步骤304、308中运行的稳恒速度末端(或期间)采样VDX的值，VDX将取代此处所指的XDF。或者，可以替代滤波VDX或除了滤波VDX以外，对方程5的VDX输入信号进行滤波。或者，只有当电机速度高于一定的速度或以工作速度工作预定的时间之后，VDX计算逻辑50才计算VDX。
尽管已经参照示范性的实施例对本发明进行了说明和图示，熟悉此项技术的人士应当懂得，前面的其它各种变化、忽略和补充都可以在不背离本发明的思想和范畴的前提下进行。

Claims (7)

1、一种计算由磁场定向控制器操纵的电梯电机的时间常数的方法，包括这些步骤：
a)  将转子时间常数(τR)和磁化电流(Id)设为初始值；
b)  在第一方向上运行电梯；
c)  如下计算电梯运行期间的损失分量(VDX)：
             VDX＝Vd+(ωR+Iq/(IdτR))LσIq
其中：
Id＝d轴电流
Iq＝q轴电流
Vq＝q轴电压
ωR＝电机速度
Lσ＝电机瞬态电感
其中Vd、Id、Iq、ωR是由磁场定向控制器提供的信号；
其中，Lσ为预定的电机常数；
d)在与第一方向相反的第二方向上运行电梯；
e)在电梯在第二方向上运行期间，执行步骤(c)；以及
f)改变转子时间常数(τR)，执行步骤(b)-(e)，并确定在预定的误差范围内，电梯在两个方向上运行的XDF值基本相同时转子时间常数(τR)的值，其中XDF值是电梯运行期间的损失分量(VDX)被滤波以减少噪声所得的信号。
2、根据权利要求1的方法，在步骤(f)之后，进一步包括这些步骤：
h)在预定的方向上运行电梯；
i)如下计算电机的电压(Vm)：
                 Vm＝(Vd2+Vq2)1/2；
j)计算目标电压(VT)；以及
k)改变磁化电流(Id)并执行步骤(b)-(j)，直到电机电压(Vm)处于目标电压(VT)的预定误差范围内为止。
3、根据权利要求2的方法，其中在改变磁化电流(Id)的步骤中，磁化电流(Id)的下一个值为Id(VT/VM)。
4、根据权利要求2的方法，其中目标电压(VT)是如下计算的：
         VT＝(K×VLL_RATEDxRPM_DUTY)/RPM_RATED
其中：K＝预定的百分比；
VLL_RATED＝额定的电机电压；
RPM_RATED＝额定的电机速度；
RPM_DUTY＝限定的电机速度。
5、根据权利要求1的方法，其中步骤(c)进一步包括在电梯运行期间用滤波器滤波所述损失分量(VDX)。
6、根据权利要求1的方法，其中转子时间常数(τR)的值是如下确定的：
计算电梯在第一和第二方向上运行的损失分量(VDX)之间的差(FUDD)；
改变转子时间常数(τR)直到所述损失分量(VDX)之间的差(FUDD)改变符号为止；以及
执行搜索算法，确定在预定的误差范围内，所述差(FUDD)过零时转子时间常数(τR)的近似值。
7、根据权利要求6的方法，其中的搜索算法包括在当前和前一次双向电梯运行期间的所述损失分量(VDX)之间的差(FUDD)和转子时间常数(τR)值之间插值。
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