CN110510465B - 一种强驱电梯启动控制方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电梯控制技术领域，具体涉及一种强驱电梯启动控制方法和系统。其中方法包括：在电梯抱闸打开前，调节电机输入的转矩电流使其输出的电磁转矩以预设的变化率A逐步增大到预设的空载转矩；在电梯抱闸打开后，根据编码器当前的反馈速度和预设的电机给定速度对电机输出的电磁转矩进行PI调节使其与当前电梯的负载转矩达到平衡。在电梯抱闸打开前，调节电机的转矩电流使其输出的电磁转矩以预设的变化率A逐步增大到预设的空载转矩，这样避免了电机输出的电磁转矩变化过快，引起电磁噪声。电梯抱闸打开前，电机输出的空载转矩已经可以克服电梯的空载转矩，使得在电梯抱闸打开后电机输出的电磁转矩与负载转矩能很快的达到平衡，避免溜车。

Description

一种强驱电梯启动控制方法和系统

技术领域

本发明涉及电梯控制技术领域，具体涉及一种强驱电梯启动控制方法和系统。

背景技术

近年来，随着中国经济的发展，别墅电梯得到了较为广泛的应用。别墅电梯一般分为普通的别墅电梯和强驱别墅电梯。这两者差别在于强驱别墅电梯是没有对重的，其工作原理类似卷扬机，其优点是可以节省井道资源。但是，其缺点就是控制难度较大，目前强驱别墅电梯控制领域里面经常会遇到的一个问题就是，在电梯启动瞬间如果电机输出的电磁转矩变化过快会导致电机产生较大电磁噪声，影响乘客体验；如果电机输出的电磁转矩变化较缓则会导致电梯启动瞬间发生溜车。因此如何既能保证电梯启动时不发生溜车现象，又能抑制电机产生电磁噪声是目前强驱电梯控制领域急需解决的技术难题。

发明内容

本申请提供一种强驱电梯启动控制方法和系统，目的在于既能保证电梯启动时不发生溜车现象，又能抑制电机产生电磁噪声，具体包括以下技术方案：

一种强驱电梯启动控制方法，包括：

在电梯抱闸打开前，调节电机输入的转矩电流使其输出的电磁转矩以预设的变化率A逐步增大到预设的空载转矩T1；

在电梯抱闸打开后，根据编码器当前的反馈速度和预设的电机给定速度对所述电机输出的电磁转矩进行PI调节使其与当前电梯的负载转矩T2达到平衡。

其中，所述预设的空载转矩T1通过以下方法获取：

在电梯空载状态下控制电梯零速运行，根据编码器当前的反馈速度和预设的电机给定速度对所述电机输出的电磁转矩进行PI调节，在电梯抱闸打开后，若检测到所述电机输出的电磁转矩在第一预设时间段内大小不变，则记录当前时刻输出的电磁转矩为空载转矩T1。

优选地，所述预设的变化率A的取值范围为：T1/t2≤A≤2T1/t2；

其中，t2为所述电机开始输出电磁转矩时刻到电梯抱闸打开时刻的时长。

其中，所述若检测到所述电机输出的电磁转矩在第一预设时间段内大小不变，则记录当前时刻输出的电磁转矩为空载转矩T1包括：

检测电机输入的转矩电流，若检测到所述转矩电流在第一预设时间段内大小不变，则记录当前时刻的转矩电流并对其进行滤波、求平均值后作为空载转矩电流获取该空载转矩电流对应的电磁转矩作为空载转矩T1。

其中，所述调节电机输入的转矩电流使其输出的电磁转矩以预设的变化率A逐步增大到预设的空载转矩T1包括：调节电机输入的转矩电流使得该转矩电流以预设的变化率逐步增大到所述空载转矩电流，此时所述电机输出的电磁转矩为所述空载转矩T1。

一种强驱电梯启动控制系统，包括控制器和PI调节器；

所述控制器用于在电梯抱闸打开前，调节电机输入的转矩电流使其输出的电磁转矩以预设的变化率A逐步增大到预设的空载转矩T1；

所述PI调节器用于在电梯抱闸打开后，根据编码器当前反馈速度和预设的电机给定速度对所述电机输出的电磁转矩进行PI调节使其与电梯当前的负载转矩T2达到平衡。

其中，所述控制器还用于预先获取电梯的空载转矩T1，

所述预先获取电梯的空载转矩T1包括：在电梯空载状态下，所述控制器控制电梯零速运行，所述PI调节器根据编码器当前反馈速度和预设的电机给定速度对所述电机输出的电磁转矩进行PI调节，在电梯抱闸打开后，若检测到所述电机输出的电磁转矩在第一预设时间段内大小不变，则记录当前时刻输出的电磁转矩作为空载转矩T1。

优选地，所述预设的变化率A的取值范围为：T1/t2≤A≤2T1/t2；

其中，t2为所述电机开始输出电磁转矩时刻到电梯抱闸打开时刻的时长。

其中，所述若检测到所述电机输出的电磁转矩在第一预设时间段内大小不变，则记录当前时刻输出的电磁转矩作为空载转矩T1包括：

检测电机输入的转矩电流，若检测到所述转矩电流在第一预设时间段内大小不变，则记录当前时刻的转矩电流并对其进行滤波、求平均值后作为空载转矩电流，获取该空载转矩电流对应的电磁转矩作为空载转矩T1。

其中，所述调节电机输入的转矩电流使其输出的电磁转矩以预设的变化率A逐步增大到预设的空载转矩T1包括：调节电机输入的转矩电流使得该转矩电流以预设的变化率逐步增大到所述空载转矩电流，将此时所述电机输出的电磁转矩作为所述空载转矩T1。

依据上述实施例的强驱电梯启动控制方法和系统，在电梯抱闸打开前，调节电机输入的转矩电流使其输出的电磁转矩以预设的变化率A逐步增大到预设的空载转矩T1，这样避免了电机输出的电磁转矩变化过快，引起电磁噪声；在电梯抱闸打开后，根据编码器当前反馈速度和预设的电机给定速度对电机输出的电磁转矩进行PI调节使其与当前的负载转矩T2达到平衡，这样由于电梯抱闸打开前，电机输出的电磁转矩已经可以克服电梯的空载转矩，在电梯抱闸打开后通过PI调节，电机能很快输出一定的电磁转矩来克服乘客等负载转矩，使得电机输出的电磁转矩与当前的负载转矩能很快的达到平衡，避免溜车。

附图说明

图1为本申请实施例电梯启动控制方法流程图；

图2为本申请实施例电梯启动时转矩电流变化曲线图；

图3为本申请实施例电梯启动控制系统结构框图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。

另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。

电梯负载由两部分组成，一个是电梯空轿厢负载，另外一部分是有乘客进入时增加的负载，对于别墅电梯来说，一般空轿厢负载与额定乘客负载至少占比超过60％。为此本申请方法中启动过程中转矩补偿分为两部分，一部分是电梯打开抱闸前，通过一个缓慢的斜率上升补偿一个固定的转矩电流Iunload，来补偿空轿厢的负载转矩，当打开抱闸后，控制系统根据编码器的反馈的速度和预设的电机给定速度零经过PI调节，调节出响应的负载转矩来达到电梯控制系统产生的电磁转矩与负载转矩的平衡，使得电梯达到稳定状态，避免了溜车。其中，编码器的反馈的速度通过编码器检测的位移量即可求得。

在本发明实施例中，在电梯抱闸打开前，通过一段时间来输出一个空载转矩，在该阶段对电机输入的转矩电流进行处理，使得电流以一定的变化率逐步增大，避免了电流上升造成的电磁噪声，同时使电机输出的电磁转矩以预设的变化率A逐步增大到预设的空载转矩T1，避免引起电磁噪声；在电梯抱闸打开后，根据当前编码器反馈速度和预设的电机给定速度对电机输出的电磁转矩进行PI调节使其与当前的负载转矩T2达到平衡，这样由于电梯抱闸打开前，电机输出的电磁转矩已经可以克服电梯的空载转矩，在电梯抱闸打开后通过PI调节，电机能很快输出一定的电磁转矩来克服乘客等负载转矩，使得电机输出的电磁转矩与当前的负载转矩能很快的达到平衡，避免溜车。

实施例一：

请参考图1，本实施例提供一种强驱电梯启动控制方法，该方法包括：

步骤101：在电梯抱闸打开前，调节电机输入的转矩电流使其输出的电磁转矩以预设的变化率A逐步增大到预设的空载转矩T1。

步骤102：在电梯抱闸打开后，根据编码器当前的反馈速度和预设的电机给定速度对电机输出的电磁转矩进行PI调节使其与当前电梯的负载转矩T2达到平衡。

其中，在步骤101中，在电梯抱闸打开前的一段时间内，控制输入电机的转矩电流以变化率A逐渐增大，使得电机输出的电磁转矩以预设的变化率A逐步增大到预设的空载转矩T1，在该阶段电流逐渐增大，其变化曲线的斜率不变，避免了由于电流上升过快而引起电机发出刺耳的噪声，同时在电梯打开前即控制电机输出电磁转矩达到空载转矩T1，这样在电梯抱闸打开后，通过PI调节器根据预设的电机给定速度零以及当前编码器反馈速度对电机输出的电磁转矩进行PI调节，使得电机输出的电磁转矩迅速增大到能克服当前的负载转矩，避免了在电梯抱闸打开后短时间内电机输出的电磁转矩无法和电梯负载达到平衡，从而出现溜车现象，影响乘客体验。

其中，空载转矩T1为电梯在空载的情况下，在电梯抱闸打开后电梯进行稳定状态后电机的电磁转矩。本实施例中通过以下方法获取电梯的空载转矩T1，在电梯空载状态下控制电梯零速运行，通过与电机的电机轴连接的编码器实时获取电机当前的转速作为反馈速度，PI调节器根据编码当前的反馈速度和预设的电机给定速度对电机输入的转矩电流进行调节，进而实现对电机输出的电磁转矩进行PI调节，在电梯抱闸打开，如果检测到电机输出的电磁转矩在第一预设时间段内大小不变，则记录当前时刻电机输出的电磁转矩为空载转矩T1，其中第一预设时间段表示一个时间长度，例如一般设置为100ms-200ms，本实施例中设置为150ms,即在电梯抱闸打开后，若在150ms内都检测到电机输出的电磁转矩不变，则认为电梯在空载的情况下达到了稳定状态，记录此时电机的转矩电流，对该转矩电流进行滤波、求平均值后作为空载转矩电流Iunload，记录此时电机输出的电磁转矩为空载转矩T1。

其中，通常电梯从开始启动到抱闸打开时间为300ms,在实际测量空载转矩T1时，在电梯空载状态下开始启动后500ms后电梯基本都已达到稳定状态，可以检测此时电机的转矩电流作为空载转矩电流，将此时电机输出的电磁转矩为空载转矩T1。

其中，预设的变化率A一般与空载转矩T1和电梯从开始启动到抱闸打开的时间确定，通常变化率A的取值范围为：T1/t2≤A≤2T1/t2，其中，t2为电机开始输出电磁转矩时刻(开始启动时刻)到电梯抱闸打开时刻的时长。如图2，转矩电流以一定的变化率A率增加，变化率A越大表示电机的转矩电流增长越快，为了避免了电机的转矩电流增长越快而引起电机发生电磁噪音，同时为了避免转矩电流增长过慢，在电机抱闸打开时电机的转矩电流过小，而使得电机输出的电磁转矩未达到电梯的空载转矩T1，而在电梯抱闸打开后发生溜车现象，本申请在多次试验后，发现将A的取值范围设置为：T1/t2≤A≤2T1/t2，既能保证电梯启动时没有电磁噪音，同时能避免电梯抱闸打开后发生溜车现象。

在步骤102中，在电梯抱闸打开后，通过与电机的电机轴连接的编码器实时获取电机当前的转速作为反馈速度，PI调节器根据编码当前的反馈速度和预设的电机给定速度零对电机输入的转矩电流进行调节，使得电机输出的电磁转矩快速增加达到负载平衡，本实施例中，由于电梯抱闸打开前，通过上述方式使得电机输出的电磁转矩已经可以克服电梯的空载转矩，在电梯抱闸打开后通过PI调节，由于轿厢乘客负载占比低，电机能很快输出一定的电磁转矩来克服乘客等负载转矩，使得电机输出的电磁转矩与当前的负载转矩能很快的达到平衡，避免溜车。

通过本实施例的强驱电梯启动控制方法，既可以保证电梯启动时不发出电磁噪音，同时保证电梯启动时不发生溜车现象，提高了乘客体验。

实施例二：

请参考图3，本实施例提供一种强驱电梯启动控制系统，该系统包括控制器201和PI调节器202，控制器201和PI调节器202通过信号线连接，还包括编码器204，编码器204与电机的电机轴连接，用于获取电机的转速角度等信息，编码器204与PI调节器202连接，用于将获取的电机速度反馈给PI调节器202。PI调节器202根据电机给定速度和编码器的反馈速度输出一个控制信号给控制器201，控制器201根据该控制信号控制电机203的转矩电流，进而控制电机203输出的电磁转。

具体的，控制器201用于在电梯抱闸打开前，调节电机输入的转矩电流使其输出的电磁转矩以预设的变化率A逐步增大到预设的空载转矩T1；PI调节器202用于在电梯抱闸打开后，根据编码器当前反馈速度和预设的电机给定速度对电机输出的电磁转矩进行PI调节使其与电梯当前的负载转矩T2达到平衡。本实施例中PI调节器202的给定速度为零。

其中，预设的变化率A的取值范围为：T1/t2≤A≤2T1/t2，t2为电机开始输出电磁转矩时刻到电梯抱闸打开时刻的时长，经多次试验，将变化率A设置为以上范围既能保证电梯启动时没有电磁噪音，同时能避免电梯抱闸打开后发生溜车现象。

其中，控制器201还用于预先获取电梯的空载转矩T1，具体的，采用控制器201运行预设的程序，在电梯空载状态下，控制电梯零速运行，PI调节器202根据编码器204当前反馈速度和预设的电机给定速度0对电机203输出的电磁转矩进行PI调节，在电梯抱闸打开后，若检测到电机203输出的电磁转矩在第一预设时间段内大小不变，则记录当前时刻输出的电磁转矩作为空载转矩T1。

其中，本实施例中第一预设时间设置为150ms，一般设置为100ms-200ms，即在电梯抱闸打开后，若在150ms内都检测到电机输出的电磁转矩不变，则认为电梯在空载的情况下达到了稳定状态，记录此时电机203的转矩电流，对该转矩电流进行滤波、求平均值后作为空载转矩电流Iunload，记录此时电机203输出的电磁转矩为空载转矩T1。

在其他实施例中，在电梯空载状态下开始启动后500ms后电梯基本都已达到稳定状态，可以检测此时电机203的转矩电流作为空载转矩电流，将此时电机203输出的电磁转矩为空载转矩T1。

通过本实施例的强驱电梯启动控制系统，既可以保证电梯启动时不发出电磁噪音，同时保证电梯启动时不发生溜车现象，提高了乘客体验。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (8)

1.一种强驱电梯启动控制方法,其特征在于，包括：

在电梯抱闸打开前，调节电机输入的转矩电流使其输出的电磁转矩以预设的变化率A逐步增大到预设的空载转矩T1；

在电梯抱闸打开后，根据编码器当前的反馈速度和预设的电机给定速度对所述电机输出的电磁转矩进行PI调节使其与当前电梯的负载转矩T2达到平衡；

所述预设的变化率A的取值范围为：T1/t2≤A≤2T1/t2；

其中，t2为所述电机开始输出电磁转矩时刻到电梯抱闸打开时刻的时长。

2.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述预设的空载转矩T1通过以下方法获取：

在电梯空载状态下控制电梯零速运行，根据编码器当前的反馈速度和预设的电机给定速度对所述电机输出的电磁转矩进行PI调节，在电梯抱闸打开后，若检测到所述电机输出的电磁转矩在第一预设时间段内大小不变，则记录当前时刻输出的电磁转矩为空载转矩T1。

3.如权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述若检测到所述电机输出的电磁转矩在第一预设时间段内大小不变，则记录当前时刻输出的电磁转矩为空载转矩T1包括：

检测电机输入的转矩电流，若检测到所述转矩电流在第一预设时间段内大小不变，则记录当前时刻的转矩电流并对其进行滤波、求平均值后作为空载转矩电流获取该空载转矩电流对应的电磁转矩作为空载转矩T1。

4.如权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述调节电机输入的转矩电流使其输出的电磁转矩以预设的变化率A逐步增大到预设的空载转矩T1包括：调节电机输入的转矩电流使得该转矩电流以预设的变化率逐步增大到所述空载转矩电流，此时所述电机输出的电磁转矩为所述空载转矩T1。

5.一种强驱电梯启动控制系统，其特征在于，包括控制器和PI调节器；

所述控制器用于在电梯抱闸打开前，调节电机输入的转矩电流使其输出的电磁转矩以预设的变化率A逐步增大到预设的空载转矩T1；

所述PI调节器用于在电梯抱闸打开后，根据编码器当前反馈速度和预设的电机给定速度对所述电机输出的电磁转矩进行PI调节使其与电梯当前的负载转矩T2达到平衡；

所述预设的变化率A的取值范围为：T1/t2≤A≤2T1/t2；

其中，t2为所述电机开始输出电磁转矩时刻到电梯抱闸打开时刻的时长。

6.如权利要求5所述的控制系统，其特征在于，所述控制器还用于预先获取电梯的空载转矩T1，

所述预先获取电梯的空载转矩T1包括：在电梯空载状态下，所述控制器控制电梯零速运行，所述PI调节器根据编码器当前反馈速度和预设的电机给定速度对所述电机输出的电磁转矩进行PI调节，在电梯抱闸打开后，若检测到所述电机输出的电磁转矩在第一预设时间段内大小不变，则记录当前时刻输出的电磁转矩作为空载转矩T1。

7.如权利要求6所述的控制系统，其特征在于，所述若检测到所述电机输出的电磁转矩在第一预设时间段内大小不变，则记录当前时刻输出的电磁转矩作为空载转矩T1包括：

检测电机输入的转矩电流，若检测到所述转矩电流在第一预设时间段内大小不变，则记录当前时刻的转矩电流并对其进行滤波、求平均值后作为空载转矩电流，获取该空载转矩电流对应的电磁转矩作为空载转矩T1。

8.如权利要求7所述的控制系统，其特征在于，所述调节电机输入的转矩电流使其输出的电磁转矩以预设的变化率A逐步增大到预设的空载转矩T1包括：调节电机输入的转矩电流使得该转矩电流以预设的变化率逐步增大到所述空载转矩电流，将此时所述电机输出的电磁转矩作为所述空载转矩T1。

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