CN108821044A - 抱闸控制电路及电梯系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种抱闸控制电路及电梯系统，所述抱闸控制电路包括控制单元以及功率单元，其中：所述功率单元包括抱闸供电回路和功率开关管，且所述抱闸供电回路在所述功率开关管导通时为所述抱闸线圈供电、在所述功率开关管断开时停止为所述抱闸线圈供电；所述控制单元的输入端连接到安全回路的末端，且所述控制单元的输出端直接或间接连接到所述功率开关管的控制端并在所述安全回路中电压为零时输出使所述功率开关管断开的控制电平。本发明通过功率开关管的通断来实现抱闸控制，不仅可省去抱闸接触器、减小体积，而且电路简单、安全可靠。
Description
技术领域
本发明涉及电梯领域，更具体地说，涉及一种抱闸控制电路及电梯系统。
背景技术
在电机驱动、电梯控制等电机抱闸制动场合中，机械抱闸的可靠关断，对保证人身安全具有重要的意义。目前，主要利用抱闸接触器来控制抱闸线圈的供电，从而使得电机的抱闸打开和关闭。而抱闸接触器的吸合与断开，往往出现抱闸接触器的触点带电流开、关状态，容易带来抱闸接触器拉弧，从而造成抱闸接触器损坏。
为避免抱闸接触器的触点带电流开、关，可在电路中增加瞬态抑制二极管(Transient Voltage Suppressor，TVS)，并通过瞬态抑制二极管提供续流回路。具体地，如图1所示，通过增加响应时间为纳秒级的瞬态抑制二极管TVS 3、TVS 4有效抑制抱闸线圈C在失电的瞬时产生的感应电压，并将抱闸线圈C的接触器电源和工作电源分开设置，使得不在同一点产生连续的冲击，保护整流器免受过压冲击而产生的击穿短路。但该方案中，由于抱闸系统经常改变通断状态，瞬态抑制二极管存在疲劳问题，容易损坏，同时瞬态抑制二极管的额定功率相对较高，将增加整个系统的成本。
此外，还可利用晶体管作为开关器件来取代抱闸接触器实现抱闸控制。如图2所示，通过控制晶体管开关85来控制抱闸线圈80的供电。该方案存在的缺陷有：硬件方面，增加了输入输出电路81、逻辑控制电路82以及驱动回路83等，相对于采用抱闸接触器的方案，硬件成本较高；并且该方案在软件控制时序方面，逻辑控制复杂。
如图3所示，还可通过抱闸接触器K1本身的机械延时来实现零电流关断，但该方案在使用时具有一定的局限性。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对上述电梯抱闸控制成本高、控制时序复杂的问题，提供一种新的抱闸控制电路及电梯系统。
本发明解决上述技术问题的技术方案是，提供一种抱闸控制电路，包括控制单元以及功率单元，其中：所述功率单元包括抱闸供电回路和功率开关管，且所述抱闸供电回路在所述功率开关管导通时为所述抱闸线圈供电、在所述功率开关管断开时停止为所述抱闸线圈供电；所述控制单元的输入端连接到安全回路的末端，且所述控制单元的输出端直接或间接连接到所述功率开关管的控制端并在所述安全回路中电压为零时输出使所述功率开关管断开的控制电平。
在本发明所述的抱闸控制电路中，所述功率单元包括变压器；所述变压器的原边绕组连接所述功率开关管和抱闸供电回路，且所述变压器的副边绕组连接所述抱闸线圈。
在本发明所述的抱闸控制电路中，所述功率开关管包括第一开关管和第二开关管，且所述第一开关管和第二开关管串联连接在所述抱闸供电回路的正极和负极之间，所述变压器的原边绕组的第一端经由第一电容连接到所述第一开关管和第二开关管的连接点，所述原边绕组的第二端经由第二电容连接所述抱闸供电回路的正极、且所述原边绕组的第二端经由第三电容连接所述抱闸供电回路的负极。
在本发明所述的抱闸控制电路中，所述功率单元包括第一隔离子单元和第二隔离子单元，所述控制单元经由所述第一隔离子单元连接到所述第一开关管控制端并经由所述第二隔离子单元连接到所述第二开关管的控制端，且所述第一隔离子单元的副边连接到所述第一开关管的控制端、所述第二隔离子单元的副边连接到所述第二开关管的控制端、所述第一隔离子单元和第二隔离子单元的原边分别连接到所述控制单元的输出端。
在本发明所述的抱闸控制电路中，所述变压器的副边绕组的两端分别经由一个第一二极管连接到所述抱闸线圈的第一端，且所述抱闸线圈的第二端连接到所述变压器的副边绕组的中间抽头；所述变压器的副边绕组连接有第二二极管和吸收电阻，且所述第二二极管和吸收电阻串联在所述抱闸线圈的第一端和第二端之间。
在本发明所述的抱闸控制电路中，所述控制单元包括第一缓冲子单元；所述第一缓冲子单元的使能端连接所述安全回路的末端，且所述控制单元在所述第一缓冲子单元的使能端为低电平时输出使所述功率开关管断开的控制电平。
在本发明所述的抱闸控制电路中，所述控制单元包括第二缓冲子单元，所述第二缓冲子单元连接在所述第一缓冲子单元的输出端与所述控制单元的输出端之间；所述第二缓冲子单元的使能端连接门锁回路的末端，且所述控制单元在所述第二缓冲子单元的使能端为低电平时输出使所述功率开关管断开的控制电平。
在本发明所述的抱闸控制电路中，所述控制单元包括第三隔离子单元和第四隔离子单元；所述第三隔离子单元的原边连接安全回路，且所述第三隔离子单元的副边连接到所述第一缓冲子单元的使能端；所述第四隔离子单元的原边连接门锁回路，且所述第四隔离子单元的副边连接到所述第二缓冲子单元的使能端。
在本发明所述的抱闸控制电路中，所述控制单元包括微控制器；所述微控制器连接到所述第一缓冲子单元的控制端，并向所述第一缓冲子单元输出脉冲宽度调制信号。
本发明还提供一种电梯系统，包括如上所述的抱闸控制电路。
本发明的抱闸控制电路及电梯系统，通过功率开关管的通断来实现抱闸控制，不仅可省去抱闸接触器、减小体积，而且电路简单、安全可靠。
附图说明
图1是现有具有瞬态抑制二极管的抱闸控制电路的示意图；
图2是现有使用晶体管控制供电的抱闸控制电路的示意图；
图3是通过抱闸接触器本身的机械延时来实现零电流关断的抱闸控制电路示意图；
图4是本发明抱闸控制电路实施例的示意图；
图5是本发明抱闸控制电路中功率单元实施例的示意图；
图6时本发明抱闸控制电路中控制单元实施例的示意图；
图7是本发明抱闸控制电路控制时序的示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图4所示，是本发明抱闸控制电路实施例的示意图，该抱闸控制电路可应用于电梯系统，实现抱闸控制。本实施例中的抱闸控制电路包括控制单元1以及功率单元2，且上述控制单元1的输入端连接到安全回路3的末端，而功率单元2的输出端则连接到抱闸线圈4，以控制抱闸。具体地，上述控制单元1和功率单元2可集成到电机控制器。
功率单元2可包括抱闸供电回路21和功率开关管22，上述抱闸供电回路21在功率开关管22导通时为抱闸线圈4供电、在功率开关管22断开时停止为抱闸线圈4供电。具体地，上述抱闸供电回路21可连接外部电源，并通过外部电源供电。在抱闸线圈4通电时实现电梯松闸，在抱闸线圈4失电时实现电梯抱闸。控制单元1的输入端连接到安全回路3的末端，且该控制单元1的输出端在安全回路3中电压为零时输出使功率开关管22断开的控制电平。上述安全回路3中包括多个串联连接的安全开关。在任一安全开关异常时，安全回路3断开，即控制单元1的输入端为零，从而控制单元1向功率单元2输出使功率开关管22断开的控制电平，抱闸供电回路21不向抱闸线圈4输出供电电压，最终电梯的制动器保持抱闸状态。
上述抱闸控制电路通过功率单元2中的功率开关管22的通断来实现抱闸线圈4的供电控制，并且控制单元1的一个输入端连接到安全回路3的末端，从而可在安全回路3异常时实现电梯抱闸。由于省去了抱闸接触器，上述抱闸控制电路的体积可大大缩小，并且电路结构相对简单。
如图5所示，上述功率单元2可包括变压器T1，该变压器T1的原边绕组连接功率开关管22和抱闸供电回路21(该抱闸供电回路21的两端可分别连接到外部供电电源的正极V+和负极V-，功率开关管22则串联连接在抱闸供电回路21中)；变压器T1的副边绕组则连接抱闸线圈4。在功率开关管22导通时，变压器T1的原边通电，从而抱闸线圈4也通电；在功率开关管断开时，变压器T1的原边失电，从而抱闸线圈4也失电。
为提高抱闸控制的安全性，上述功率开关管具体可包括第一开关管S1和第二开关管S2，且第一开关管S1和第二开关管S2串联连接在抱闸供电回路中，即串联连接在外部供电电源的正极V+和负极V-之间；变压器T1的原边绕组的第一端经由第一电容C1连接到第一开关管S1和第二开关管S2的连接点，原边绕组的第二端经由第二电容C2连接外部供电电源的正极V+、且该原边绕组的第二端经由第三电容C3连接外部供电电源的负极V-。这样，在第一开关管S1和第二开关管S2中任一个断开时，变压器T1的原边失电，从而抱闸线圈4也失电。
特别地，功率单元2包括第一隔离子单元23和第二隔离子单元24，且第一隔离子单元23的副边连接到第一开关管S1的控制端、第二隔离子单元24的副边连接到第二开关管S2的控制端；第一隔离子单元23和第二隔离子单元24的原边分别连接到控制单元1的输出端。上述第一隔离子单元23和第二隔离子单元24可采用光耦或其他隔离电路，从而保证第一开关管S1和第二开关管S2控制端电压在安全范围内。
变压器T1的副边绕组的两端可分别经由一个第一二极管D1、D2连接到抱闸线圈4的第一端，且抱闸线圈4的第二端连接到变压器T1的副边绕组的中间抽头。变压器T1的副边绕组连接有第三开关管S3，用于实现机械抱闸控制。变压器T1的副边绕组连接有第二二极管D3和吸收电阻R，且第二二极管D3和吸收电阻R串联在抱闸线圈4的第一端和第二端之间。上述第二二极管D3和吸收电阻R可在变压器T1原边失电时吸收抱闸线圈4中的能量，实现快速抱闸。
如图6所示，控制单元1包括第一缓冲子单元11，该第一缓冲子单元11的使能端EN1连接安全回路的末端(例如通过隔离部件)，且控制单元1在第一缓冲子单元11的使能端EN1为低电平时输出使功率开关管断开的控制电平。
该控制单元1还可在门锁回路异常时使电梯保持抱闸，此时控制单元1包括第二缓冲子单元12。该第二缓冲子单元12连接在第一缓冲子单元11的输出端与控制单元1的输出端之间，具体地，第二缓冲子单元12的输入端连接到第一缓冲子单元11的输出端，且该第二缓冲子单元12的输出端连接到第一隔离子单元23的原边和第二隔离子单元24的原边。第二缓冲子单元12的使能端EN2连接到门锁回路的末端(例如通过隔离部件)，且控制单元1在第二缓冲子单元12的使能端EN2为低电平时输出使功率开关管断开的控制电平。即只要安全回路3和门锁回路中任一个异常时，控制单元1都输出使功率开关管断开的控制电平，从而使电梯的制动器保持抱闸状态。
上述控制单元1中的隔离器件具体可包括第三隔离子单元13和第四隔离子单元14，其中第三隔离子单元13的原边连接安全回路，且第三隔离子单元13的副边连接到第一缓冲子单元11的使能端EN1；第四隔离子单元14的原边连接门锁回路，且第四隔离子单元14的副边连接到第二缓冲子单元12的使能端EN2。上述第三隔离子单元13和第四隔离子单元14具体可采用光耦。
控制单元1还包括微控制器15，该微控制器15连接到第一缓冲子单元11的控制端，并向第一缓冲子单元11输出脉冲宽度调制信号，从而使第一缓冲子单元11产生相应的输出。通过微控制器15的脉冲宽度调制信号，可在安全回路3和门锁回路正常时，实现电梯制动器的松闸控制，从而使电梯轿厢上行或下行。
在上述抱闸控制电路中，如图7所示，假设安全回路3的末端与门锁回路的末端反相后形成反馈信号SBC fb、SBC_fb，低电平有效；Vref为控制单元1的输出电压的闭环基准电压；Vout为图5中A点的电压；Io为图5中B处的电流。在t0～t1时间内，抱闸强激输出；在t1～t3时间内，抱闸维持输出。由该图7可知，上述抱闸控制电路在控制时序方面，逻辑控制简单。
本发明还提供一种电梯系统，该电梯系统包括如上所述的抱闸控制电路，该抱闸控制电路具体可集成到电梯控制器，其可省去抱闸接触器、减小体积。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种抱闸控制电路，其特征在于，包括控制单元以及功率单元，其中：所述功率单元包括抱闸供电回路和功率开关管，且所述抱闸供电回路在所述功率开关管导通时为所述抱闸线圈供电、在所述功率开关管断开时停止为所述抱闸线圈供电；所述控制单元的输入端连接到安全回路的末端、输出端直接或间接连接到所述功率开关管的控制端，且所述控制单元在所述安全回路中电压为零时输出使所述功率开关管断开的控制电平。
2.根据权利要求1所述的抱闸控制电路，其特征在于，所述功率单元包括变压器；所述变压器的原边绕组连接所述功率开关管和抱闸供电回路，且所述变压器的副边绕组连接所述抱闸线圈。
3.根据权利要求2所述的抱闸控制电路，其特征在于，所述功率开关管包括第一开关管和第二开关管，且所述第一开关管和第二开关管串联连接在所述抱闸供电回路的正极和负极之间，所述变压器的原边绕组的第一端经由第一电容连接到所述第一开关管和第二开关管的连接点，所述原边绕组的第二端经由第二电容连接所述抱闸供电回路的正极、且所述原边绕组的第二端经由第三电容连接所述抱闸供电回路的负极。
4.根据权利要求3所述的抱闸控制电路，其特征在于，所述功率单元包括第一隔离子单元和第二隔离子单元，所述控制单元经由所述第一隔离子单元连接到所述第一开关管控制端，并经由所述第二隔离子单元连接到所述第二开关管的控制端，且所述第一隔离子单元的副边连接到所述第一开关管的控制端、所述第二隔离子单元的副边连接到所述第二开关管的控制端、所述第一隔离子单元和第二隔离子单元的原边分别连接到所述控制单元的输出端。
5.根据权利要求2所述的抱闸控制电路，其特征在于，所述变压器的副边绕组的两端分别经由一个第一二极管连接到所述抱闸线圈的第一端，且所述抱闸线圈的第二端连接到所述变压器的副边绕组的中间抽头；所述变压器的副边绕组连接有第二二极管和吸收电阻，且所述第二二极管和吸收电阻串联在所述抱闸线圈的第一端和第二端之间。
6.根据权利要求1所述的抱闸控制电路，其特征在于，所述控制单元包括第一缓冲子单元；所述第一缓冲子单元的使能端连接所述安全回路的末端，且所述控制单元在所述第一缓冲子单元的使能端为低电平时输出使所述功率开关管断开的控制电平。
7.根据权利要求6所述的抱闸控制电路，其特征在于，所述控制单元包括第二缓冲子单元，所述第二缓冲子单元连接在所述第一缓冲子单元的输出端与所述控制单元的输出端之间；所述第二缓冲子单元的使能端连接门锁回路的末端，且所述控制单元在所述第二缓冲子单元的使能端为低电平时输出使所述功率开关管断开的控制电平。
8.根据权利要求7所述的抱闸控制电路，其特征在于，所述控制单元包括第三隔离子单元和第四隔离子单元；所述第三隔离子单元的原边连接安全回路，且所述第三隔离子单元的副边连接到所述第一缓冲子单元的使能端；所述第四隔离子单元的原边连接门锁回路，且所述第四隔离子单元的副边连接到所述第二缓冲子单元的使能端。
9.根据权利要求7所述的抱闸控制电路，其特征在于，所述控制单元包括微控制器；所述微控制器连接到所述第一缓冲子单元的控制端，并向所述第一缓冲子单元输出脉冲宽度调制信号。
10.一种电梯系统，其特征在于，包括如权利要求1-9中任一项所述的抱闸控制电路。
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