CN110482343B - 电梯系统的马达控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电梯系统的马达控制方法。根据本发明的一实施例的方法，利用马达的实际速度和预设的移动距离来确定电梯系统的轿厢停止的时间点为止的时间，从而通过该时间调整平层误差。

Description

电梯系统的马达控制方法
技术领域
本发明涉及一种电梯系统的马达控制方法。
背景技术
通常，逆变器是将直流(DC)转换为交流(AC)的逆转换装置。其中，产业中所使用的逆变器定义为，通过对从商业电源供应的电力的电压和频率进行改变并供应到马达，来控制成以高效率利用马达速度的一系列装置。这种逆变器由变频变压(variable voltagevariable frequency，VVVF)方式控制，并且可以采用脉冲宽度调制(pulse widthmodulation，PWM)方式改变输入于马达的电压和频率。
通常，由V/f控制模式进行驱动的逆变器是指根据电压大小对频率进行控制，在这种V/f控制中，不会采用用于测量马达转速的速度传感器(编码器(encoder))。因此，当电梯系统以V/f控制模式运转时，无法计算出电梯轿厢的准确的移动距离。
而且，如编码器的速度传感器的价格高，因此，在价格低廉的电梯系统中，不使用速度传感器而预测马达的转速，由此运转电梯轿厢。据此，现有的电梯系统因无法准确地计算出电梯的移动距离，因此存在有系统稳定性低的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术课题在于，提供一种，在不使用速度传感器的电压/频率(V/f)控制方式的电梯系统中，通过改善电梯到达时层高的平层(level)位置误差的准确性，来提高电梯性能的电梯系统的马达控制方法。
为解决如上所述的技术课题，在水平传感器(level sensor)配置于固定的位置，并且第一磁信号生成部和第二磁信号生成部垂直配置于轿厢上部的电梯系统中，对为了使所述轿厢朝向上方或向下方移动而进行动作的马达进行控制的本发明一实施例的方法，可以包括：在水平传感器接收到所述第一磁信号生成部的磁信号的情况下，将与减速等级的指令频率相对应的输出电压输出于所述马达的步骤；对从水平传感器接收到所述第一磁信号生成部的磁信号的时间点(第一时间点)到所述水平传感器接收所述第二磁信号生成部的磁信号的时间点(第二时间点)为止的时间(第一时间)进行测量的步骤；利用所述第一时间计算所述马达的实际速度的步骤；利用所述实际速度和预设的移动距离，确定从所述第二时间点到所述轿厢停止的时间点(第三时间点)为止的时间(第二时间)的步骤；以及利用所述第二时间对平层误差(leveling error)进行调整的步骤。
在本发明的一实施例中，通过将所述第一磁信号生成部和第二磁信号生成部之间的距离除以第一时间，来能够计算出所述马达的实际速度。
本发明的一实施例中，在对所述平层误差进行调整的步骤中，通过使所述轿厢移动所述第二时间来使所述轿厢能够到达楼层。
在本发明的一实施例中，所述第一磁信号生成部和第二磁信号生成部可以是各自的位置固定于所述轿厢上部的感应器(inductor)。
根据如上所述的本发明，通过测量每个区间的时间来解决产生水平误差的原因，而无需额外地对再生(generating)负载状况和电动(motoring)负载状况进行判断和负载量的计算，因此，与现有技术相比，能够改善电梯的乘坐舒适性，并由此具有能够提高电梯性能的效果。
附图说明
图1是普通的电梯系统的结构图。
图2是，在图1中的电梯设定目标楼层并开始朝向下方或上方进行移动时，将基于逆变器的目标速度(频率指令)的马达速度的轨迹按照时间示出的图。
图3是用于说明电梯的楼层系统的示例图。
图4是表示在平层区间中的指令频率和实际马达速度之间的关系的示例图。
图5是用于说明本发明的一实施例的马达控制方法的流程图。
图6是用于说明在电动负载下改善平层(leveling)误差的一示例图。
图7是用于说明在再生负载下改善平层误差的一示例图。
具体实施方式
为了充分理解本发明的结构和效果，参考附图对本发明的优选实施例进行说明。但是，本发明并不限于以下进行描述的实施例，而是可以以各种形式实施，并且可以进行各种改变。不过，针对本实施例的描述旨在提供本发明的完整公开，并且向本发明所属领域的普通技术人员充分公开本发明的范围。在附图中，为了便于说明，结构要素的尺寸被放大示出，并且各个结构要素的比例可以被夸张或缩小。
“第一”、“第二”等术语可以用于说明各种结构要素，但是这些结构要素不应受限于上述术语。上述术语可以仅用于区分一个结构要素与另一个结构要素。例如，在不脱离本发明的范围的情况下，“第一结构要素”可以被命名为“第二结构要素”，与此相似地，“第二结构要素”也可以被命名为“第一结构要素”。此外，除非上下文另有明确规定，否则单数的表述包括多个的表述。除非另外定义，否则本发明的实施例中使用的术语可以被解释为本领域技术人员公知的。
下面，参照图1至图4，说明传统的电梯系统中的平层，并且将参照图5至图7，说明本发明一实施例的电梯系统的马达控制方法。
图1是普通的电梯系统的结构图。
如图所示，普通的电梯系统包括曳引机1、配重2以及轿厢3，逆变器5向马达4供电，曳引机1被马达4朝向正向或反向记性驱动，并且使轿厢3进行移动。人或货物搭乘在轿厢3中，用于平衡重量的配重2位于轿厢3的相反方向。
当电梯在楼层之间进行移动时，轿厢3到达的位置必须准确地与层高的高度匹配。假如，在发生平层误差而未能到达至与层高相匹配的高度的情况下，搭乘于轿厢3中的人在进出时会感到很多不便，甚至存在有可能会发生受伤的忧虑。
因此，用于改善平层误差的技术是电梯系统中的最重要的部分之一，并且直接与电梯系统的性能相关。
图2是，在图1中的电梯设定目标楼层并开始朝向下方或上方进行移动时，将基于逆变器的目标速度(频率指令)的马达速度的轨迹按照时间示出的图，
图3是用于说明电梯的楼层系统的示例图。
如图2所示，若从上位控制部(未图示)接收到运转指令，则马达通过初始启动进行加速，并且在达到目标速度时进行定速运转(定速区间)。在马达进行定速运转的过程中，通过上部感应器71的磁信号发出减速指令(减速开关信号)，若减速后进入到平层(leveling)区间，则马达再次以目标速度(称为低速、平层速度)进行定速运转。
参照图3，在平层区间中进行定速运转之后，若位于遮蔽板6的水平传感器61感测到下部感应器72的磁信号，则逆变器5接收停止命令，并且马达将会减速停止。减速停止是指在移动至到达位置并达到层高的情况，此时，层高平层误差取决于轿厢3的移动距离。在平层区间中，最重要的区间是轿厢在接收到停止指令之后的移动距离。
在难以计算移动距离的采用V/f控制模式的电梯系统中，通过对逆变器5的目标速度进行调整来对齐感应器7的位置和楼层之间的距离(其也可以成为“平齐”)。
在减速指令和停止指令之后的轿厢3的移动距离与外部条件无关地形成为固定的情况下，几乎不会发生平层误差，因此不存在问题。但是，在电梯中所使用的马达4是感应马达的情况下，会发生滑差(slip)。
感应马达的转子被由定子产生的旋转磁场吸引并进行旋转。此时，若转子以与定子的旋转磁场相同的速度进行旋转，则磁通不会被交链，因此不会产生电动势，据此转子中不会产生扭矩。即，为了产生扭矩，转子必须以低于旋转磁场的速度进行旋转，并且利用“滑差”来表示转子的旋转速度低于旋转磁场的速度的程度。
由于滑差根据负载的不同而存在差异，因此会产生误差，其结果，根据搭乘于轿厢3中的人数、即负载量而在平层上产生误差，并且，这种误差根据轿厢3的移动方向和负载量、即是电动负载还是再生负载而变得不同，或者根据负载量而变得不同。另一方面，电动负载状况是指，负载的移动方向与扭矩施加于负载的方向相反的情况，例如在对进行下降的轿厢3施加上部方向的扭矩时发生。再生负载是指，负载的移动方向与扭矩施加于负载的方向相同的情况，例如在对进行下降的轿厢3施加下部方向的扭矩时发生。
参照图4，能够确认到产生平层误差的原因。图4是表示在平层区间中的指令频率和实际马达速度之间的关系的示例图。
电动负载时的马达4的速度4B和再生负载时的马达4的速度4C分别与作为指令频率的平层速度4A产生与箭头4D、4E相当的差异，该箭头4D、4E的大小根据负载量变得不同。即，指令频率和实际马达速度之间的差异是根据负载量变得不同的。这是因滑差而在感应马达中出现的现象，因此负载越大，则滑差越大。
因存在有这种差异，到达高度会稍微变得不同，并且，为了改善这种现象而进行滑差补偿。但是，在采用滑差补偿算法的情况下，若计算到准确的补偿量则计算量将会增多，并且再生负载和电动负载的区分变得困难，因此难以准确地计算出补偿量。而且，即使准确地计算出补偿量，在到达时也可能会发生冲击，从而对乘梯舒适性带来影响。
这是将对应于滑差补偿量的电压额外地施加于马达4的情况，因此，在到达时会发生由滑差补偿量而引起的相当于额外补偿量的冲击。其结果，会导致无法显著改善电梯性能的结果。
在平层区间中，最重要的区间是在生成停止指令之后的区间，其为图4中的阴影部分。该部分重要的原因是，在感测到感应器7的磁信号之后电梯到达为止时的电梯的移动距离决定平层的层高平层误差。以下，参照附图对本发明的一实施例的马达控制方法进行说明。
图5是用于说明本发明的一实施例的马达控制方法的流程图，表示逆变器5在图1的电梯系统中对马达4进行控制的情形。本发明的一实施例的逆变器5接收商业电力，并且将该电力转换为具有指令频率和指令电压的电力并供应到马达4，从而对马达4进行控制。
另外，图6是用于说明在电动负载下改善平层误差的一示例图，图7是用于说明在再生负载下改善平层误差的一示例图，由此，可以确认到基于电动负载和再生负载各自的指令频率(目标速度)和实际的马达4速度之间的差异。
图6中，在电动负载的状况下，在通过上部感应器71(或者下部感应器72)的磁信号来接收到减速开关信号之后感测到下部感应器72(或者上部感应器71)的磁信号的平层区间，6A表示指令频率，6B表示实际的马达4的速度。
在以指令频率进行运转的情况下感测下部感应器72(或者上部感应器71)的磁信号的时间点6D、和在以实际的马达4速度进行运转的情况下感测下部感应器72(或者上部感应器71)的磁信号的时间点6E之间，产生差异。据此，在以指令频率进行运转的情况下的停止时间点6F和在以实际的马达4速度进行运转的情况下的停止时间点6G之间，也会产生差异。
另外，图7中，在再生负载的情况下，在通过上部感应器71(或者下部感应器72)的磁信号来接收减速开关信号之后感测到下部感应器72(或者上部感应器71)的磁信号的平层区间，7A表示指令频率，7B表示实际的马达4的速度。
在以指令频率进行运转的情况下感测下部感应器72(或者上部感应器71)的磁信号的时间点7D、和在以实际的马达4速度进行运转的情况下感测下部感应器72(或者上部感应器71)的磁信号的时间点7E之间，产生差异。由此，在以指令频率进行运转的情况下的停止时间点7F和在以实际的马达4速度进行运转的情况下的停止时间点7G之间，也会产生差异。
在电动负载状况和再生负载状况均以实际的马达4速度进行运转的情况下，将减速开关进行动作的时间点6C、7C和感应器进行感测的时间点6E、7E之间的区间称为T1，将感应器进行感测的时间点6E、7E和停止时间点6G、7G之间的区间称为T2。另外，在以指令频率进行运转的情况下，将减速开关进行动作的时间点6C、7C和感应器进行感应的时间点6D、7D之间的区间称为T3，将感应器进行感测的时间点6D、7D和停止时间点6F、7F之间的区间称为T4。
在现有的滑差补偿算法中，分别对电动负载状况和产生负载状况进行判断，由此使每个滑差补偿量变得不同，从而平齐，但是，根据本发明的一实施例，无需额外地对电动负载状况和再生负载状况进行判断。
更详细地说明图3的电梯系统。
由上部感应器71和下部感应器72构成的感应器7可以配置于轿厢3的上部。此时，上部感应器71和下部感应器72可以以彼此垂直的方式配置。
另一方面，上部感应器71和下部感应器72可以起到作为用于产生磁信号的磁信号生成部的功能。更具体地，上部感应器71可以起到第一磁信号生成部的功能，下部感应器72可以起到第二磁信号生成部的功能。与此相反，上部感应器71也可以起到第二磁信号生成部的功能，下部感应器72也可以起到第一磁信号生成部的功能。
在遮蔽板6，可以配置有用于接收磁传感器的输入的水平传感器61。例如，水平传感器61可以配置于遮蔽板6的中央部，但并不限于此，水平传感器61可以配置于遮蔽板6的各种位置。
若上部感应器71到达至与遮蔽板6的水平传感器61相对应的位置，则水平传感器61接收上部感应器71的磁信号，并且可以将所述磁信号提供至逆变器5的控制部。接收到来自上部感应器71的磁信号的逆变器5的控制部，将指令频率降低到减速等级，并且可以将减速等级的指令频率提供至马达4。
此外，若下部感应器72到达至与遮蔽板6的水平传感器61相对应的位置，则水平传感器61接收下部感应器72的磁信号，并且可以将所述磁信号提供至逆变器5的控制部。接收到来自下部感应器72的磁信号的逆变器5的控制部可以向马达4输出(或不输出任何信号)停止信号。
不过，应当明确的是，这是表示轿厢3朝向上方进行移动的情况的一例，在轿厢3朝向下方进行移动的情况下，可以改变上部感应器71和下部感应器72的顺序。
本发明一实施例的马达控制方法，在轿厢3以指令频率进行移动的情况下，由于实际的移动距离已被确定，因此在以指令频率驱动马达4的情况下，可以计算出马达4的运转时间。因此，在轿厢3以高于实际的指令频率或低于实际的指令频率的马达4的速度进行移动的情况下，可以确定用于调整移动距离的时间。
对图5的本发明一实施例的马达控制方法进行说明。
如图5所示，在本发明的控制方法中，在马达4实际上以与正常等级的指令频率相对应的输出电压进行运转，由此轿厢3朝向上方或朝向下方进行移动的情况下，如果水平传感器61从上部感应器71(或者下部感应器72)接收磁信号，则逆变器5可以使减速开关进行动作，从而可以将与减速等级的指令频率相对应的输出电压输出至马达4。
然后，逆变器5可以测量：从减速开关的动作时间点6C、7C到水平传感器61感测下部感应器72(或者上部感应器71)的磁信号的时间点6E、7E为止的时间T1(S10)。为此，在逆变器5内部可以设置有用于测量时间的装置。
之后，在马达4以与指令频率相对应的输出电压进行运转的情况下，逆变器5可以计算：从基于上部感应器71(或者下部感应器72)磁信号的减速开关的动作时间点6C、7C到下部感应器72(或者上部感应器71)磁信号的感测时间点6D、7D为止的时间T3(S15)。
在采用电梯系统的建筑物中，上部感应器71(或者下部感应器72)和下部感应器72(或者上部感应器71)之间的距离保持为相同。因此，在马达4实际以与指令频率相对应的输出电压进行驱动的情况下，由于上部感应器71(或者下部感应器72)和下部感应器72(或者上部感应器71)之间的距离已被获知，因此通过计算能够确定时间T3。
时间T3是以指令速度为基准而不是马达的实际速度计算出的值，例如，50Hz的马达以指令速度移动相当于1m的距离所用的时间为T3，T1是实际测量值，并且可以将移动距离除以时间T1而计算出马达4的速度。
如此地，若使用所测量的时间T1，则能够计算出在该区间中的马达4的实际速度(S20)。
利用如上所述那样计算出的速度，能够求出在区间T2中的移动距离所用的时间(S25)。
即，从水平传感器61感应下部感应器72(或者上部感应器71)的磁信号的时间点6E、7E到马达停止的时间点6G、7G为止的时间T2的移动距离，可以是预先设定的。即，在下部感应器72(或者上部感应器71)经过水平传感器61且轿厢3停止之后，下部感应器72(或者上部感应器71)的位置是已被预先设定的，因此，能够获知距离和速度，从而能够确定时间T2。若将速度对时间进行积分则成为移动距离，因此在图6和图7中，阴影部分的面积是移动距离。
该时间相当于逆变器5的减速时间，通过对该减速时间进行调整来能够调整平层误差(S30)。即，通过将轿厢3进行移动的时间调整为T2，来能够使轿厢3准确地到达楼层3A。
根据本发明的一实施例的控制方法，可以以所测量的时间T1为基准确定T1区间上的速度，并且确定水平传感器61对下部感应器72(或者上部感应器71)的磁信号进行感测的时间点6E、7E之后的减速时间T2，从而能够准确地对轿厢3进行控制，使得其停止在停止位置。
根据如上的本发明一实施例的控制方法，由于无需额外地进行针对再生负载状况和电动负载状况的判断和负载量的计算，并且通过对每个区间的时间进行测量来解决产生平层误差的原因，因此，与现有技术相比，能够改善电梯的乘坐舒适性，并由此能够提高电梯的性能。
以上，对本发明的实施例进行了说明，但这仅是示例性的，应当理解的是，本领域的具有普通知识的技术人员可以通过这些能够进行各种变形以及实施等同范围的实施例。因此，本发明的真正的技术保护范围应由权利要求书确定。

Claims (4)

1.一种马达控制方法，所述马达控制方法在水平传感器配置于固定位置且第一磁信号生成部和第二磁信号生成部垂直配置于轿厢上部的电梯系统中，对为了使所述轿厢朝向上方或朝向下方移动而进行动作的马达进行控制，其中，包括：
在水平传感器接收到所述第一磁信号生成部的磁信号的情况下，将与减速等级的指令频率相对应的输出电压输出于所述马达的步骤；
对从所述水平传感器接收所述第一磁信号生成部的磁信号的第一时间点到所述水平传感器接收所述第二磁信号生成部的磁信号的第二时间点为止的第一时间进行测量的步骤；
利用所述第一时间计算出所述马达的实际速度的步骤；
利用所述实际速度和预设的移动距离，确定从所述第二时间点到所述轿厢停止的第三时间点为止的第二时间的步骤；以及
利用所述第二时间对平层误差进行调整的步骤。
2.根据权利要求1所述的马达控制方法，其中，
通过将所述第一磁信号生成部和所述第二磁信号生成部之间的距离除以所述第一时间，来计算所述马达的实际速度。
3.根据权利要求1所述的马达控制方法，其中，
在对所述平层误差进行调整的步骤中，通过使所述轿厢移动所述第二时间来使所述轿厢到达楼层。
4.根据权利要求1所述的马达控制方法，其中，
所述第一磁信号生成部和所述第二磁信号生成部是各自的位置固定于所述轿厢上部的感应器。
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