CN110683434A - 电梯 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电梯，其包括在提升路径中驱动至少一个电梯轿厢的电梯电动机，电梯电动机经由通过电梯的控制装置(40)控制的变频器而被驱动。变频器包括整流桥和逆变桥以及在其间的DC链路(DC+，DC‑)。电梯还包括作用在与电梯电动机的转子一起旋转的制动元件上的至少一个电梯制动器，电梯制动器经由连接到变频器的DC链路(DC+，DC‑)的制动驱动器(11)而被驱动，并且包括DC/DC转换器(10)，其具有连接到DC链路(DC+，DC‑)的初级侧和连接到制动电路(20)的次级侧，制动电路(20)包括电梯制动器的至少一个制动线圈(12)和至少一个整流元件(14，16)。

Description

电梯
技术领域
本发明涉及一种电梯，该电梯包括在提升路径中驱动至少一个电梯轿厢的电梯电动机。
背景技术
电梯电动机经由通过电梯的控制装置控制的变频器而被驱动。变频器包括整流桥和逆变桥以及整流桥与逆变桥之间的DC链路。电梯还包括作用在与电梯电动机的转子一起旋转的制动盘(例如，制动垫)上的至少一个电梯制动器。通常，根据共同安全规定，为每个电梯电动机设置至少两个制动器。电梯制动器经由连接到变频器的DC链路的制动驱动器而被驱动，并且包括电分离链路元件(galvanically separating link element)，例如DC/DC转换器或控制器，该电分离链路元件的初级侧连接到DC链路，并且次级侧经由至少一个整流元件(例如，二极管)被连接到电梯制动器的至少一个制动线圈。电分离链路元件的次级侧与制动器线圈一起的整个电路与串联或并联连接的组件形成制动电路。这种类型的电梯本身在本领域中是已知的并且具有以下优点：电梯制动器的能量来自变频器的DC链路，使得不必为电梯制动驱动器设置单独的能量供应。在这种连接中，必须提到的是，通常制动器的通电意味着制动器断开，并且切断制动电路中的电流意味着制动器正在夹持连接到电梯电动机的转子的制动元件。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于这种类型的电梯的制动电路的接地故障检测，该接地故障检测经济且易于安装。
该目的通过根据权利要求1的电梯来解决。本发明的优选实施例是从属权利要求的主题。在说明书以及附图中也描述了本发明的优选实施例。
根据本发明，在电分离链路元件的初级侧、特别是在DC/DC转换器的初级侧，第一半导体开关被连接，该第一半导体开关由电梯的控制装置控制，该控制装置也可以是电梯的安全装置。优选地，该第一半导体开关是PWM调制的。在制动电路中，第二半导体开关被连接、特别地与制动线圈串联连接，该制动线圈也由电梯的控制装置控制。此外，根据本发明，接地故障指示电路连接在制动电路与地之间，该接地故障指示电路包括电隔离传输元件(galvanically isolating transmission element)的发射或发送部分、特别是光耦合器的LED。无论如何，DC/DC转换器或变压器等也可以用作电隔离传输元件。电隔离传输元件的接收部分连接到接地故障传输电路，该接地故障传输电路连接到电梯的控制装置，由此控制装置被配置为取决于接地故障传输电路的信号来控制第一和/或第二半导体开关。
在下文中为了清楚的目的，经由使用DC/DC转换器作为电分离链路元件的优选实施例、并且利用光耦合器作为电隔离传输元件的优选实施例来描述本发明，但是这些示例不应该限制本发明。
此外，控制装置可以优选地被配置为在经由接地故障传输电路向控制装置指示接地故障的情况下终止电梯轿厢的当前驱动。优选地，在这种情况下，控制装置接收电梯轿厢的位置传感器(例如，门区传感器)的输入信号，并且被配置为仅在轿厢已经到达层站区并且轿厢门已经打开之后才终止当前驱动。经由这种措施，乘客不会被困在轿厢内。优选地，在这种情况下，控制装置被配置为通过关断半导体开关Q1和Q2来防止电梯重启。经由这种措施，提供了一种使电梯停止运行的软方式，因为接地故障并非是需要电梯轿厢独立于其在电梯井中的位置而立即停止以导致乘客被困的严重故障。通过在使电梯轿厢停止后禁止电梯轿厢的进一步行进，轿厢可以停止运行直到问题被解决。因此，可以释放所有乘客，使得不需要任何紧急搭乘或乘客救援行动(这可能是在发现接地故障后立即关断半导体开关的情况)，并且另一方面确保进一步使用故障电梯不会导致危险情况。
原则上仅关断一个半导体开关即足够。无论如何，如果两个半导体开关都关断，则提供更高程度的安全性。在这种情况下，优选地，控制装置被配置为在第二半导体开关之前关断第一半导体开关。经由这种措施，用于为DC/DC转换器提供交流电的优选是PWM控制的半导体开关的第一半导体开关切断DC/DC转换器的交流电，从而允许制动线圈/电路的感应电流通过变压器次级放电。这导致感应制动线圈/电路电流续流，从而导致制动器缓慢且无噪声的接合/夹持。当第二半导体开关在第一半导体开关之前关闭时，感应制动线圈/电路电流被放电到变阻器，从而更快地接合/夹持制动器。“或者”...第一半导体开关、感应制动线圈/电路电流放电更快，从而导致更快地接合/夹持制动器。
优选地，安全装置与电梯轿厢的位置传感器连接，并且控制装置被配置为仅在位置传感器感测到电梯已经到达门区之后关断第一和/或第二半导体开关。位置传感器优选是电梯的门区传感器。
在本发明的优选实施例中，接地故障指示电路包括与光耦合器的发送部分串联的二极管，该发送部分也优选为LED。光耦合器是便宜的隔离组件，其不需要单独的电源以像数字隔离器或运算放大器那样工作。并且，光耦合器提供电隔离。并且，在这种情况下，读取接地故障LED信息的处理器与地的电位不同(DC链路)。如果制动控制处理器连接到地电位(PELV)，则根本不需要光耦合器。
备选地，还可以通过用分阻器电路代替光耦合器、并且通过测量该电路中的电压来检测接地故障。故障电流会导致可以感测到并视为接地故障的电压。该电压感测可以是数字的或模拟的。
在本发明的优选实施例中，接地故障指示电路包括与光耦合器的发送部分串联的电阻器，该电阻器具有比制动线圈更高的电阻。接地故障指示电路应当仅用作接地故障的指示器，而不应该将制动电路接地。因此，使用具有优选地比制动线圈更高的电阻的电阻器，由此电阻器的电阻优选为制动线圈的电阻的至少10倍，优选至少100倍。在实践中，优选将1kΩ、更优选10kΩ与200kΩ之间的值用于电阻器，这允许足够的电流流动以操作光耦合器的发送部分，但是这也将电流流动限制为不损害接地故障指示电路中的任何组件的值并且仍然将制动电路与地隔离。该接地故障检测电路仅在DC/DC转换器向次级侧提供电压并且当晶体管Q2断开时才工作。因此，用以检测接地故障的最简单方法是在晶体管Q2闭合之前开始或在晶体管Q2断开之前停止。然而，由于制动器本身的高电感和缓慢，在运行期间也可能通过在非常短的时间段(<50ms)内断开晶体管Q2而检测到接地故障，在该时间段期间如果存在接地故障则接地故障LED将被点亮。
优选地，第一半导体开关是PWM控制的晶体管，该晶体管被配置为被控制以产生用于使DC/DC转换器工作的必要的间歇(类似AC)电压，该DC/DC转换器通常是变压器。
优选地，在晶体管Q2断开的情况下，变阻器用于限制制动线圈电压并使制动器更快地停止。在正常停止时，DC/DC转换器关断，并且Q2在短时间段内保持闭合，以允许感应电流通过变压器次级衰减。这导致制动线圈电流续流，从而导致制动垫缓慢且无噪音地停止。因此，变阻器用于更快地接合/夹持制动器。
优选地，整流元件包括与制动线圈串联连接的至少一个二极管以及与制动线圈并联连接的一个电容器。这是在制动电路中为制动线圈提供DC电压的最简单且有效的方法。由此，利用电容器来减小DC电压的纹波。
本发明还涉及一种用于处理电梯的制动电路中的接地故障的方法以及根据以上说明的电梯的用途。根据本发明，在制动电路中指示接地故障的情况下，控制装置等待DC/DC转换器的第一和次级侧中的半导体开关的关断，直到电梯的位置传感器指示电梯轿厢已经到达、优选直到电梯轿厢已经停在门区。该方法提供了以当前电梯搭乘被允许在半导体开关关断之前到达下一层站以使电梯轿厢保持在门区不可移动的方式来对制动电路接地故障进行软处理。经由这种措施，电梯操作可以变得更平稳，因为在制动电路中检测到接地故障的情况下，不必提供紧急搭乘或者释放轿厢中的被困乘客。
优选地，控制装置被配置为在已经接收到来自接地故障传输电路的接地故障信号之后防止电梯的重启。经由这种措施，电梯可以保持停止服务，直到接地故障问题被解决。这增强了电梯系统的安全性。
本发明还涉及一种使用根据以上说明的电梯在制动电路的接地故障状态下操作电梯的方法。根据本发明的方法，在已经接收到来自接地故障传输电路的接地故障信号之后，控制装置将电梯轿厢驱动到下一层站，使得乘客能够离开轿厢。
优选地，在这种情况下，在已经将轿厢驱动到层站之后，防止轿厢重启。经由这种措施，确保电梯停止服务，直到接地故障问题被解决。优选地，在接地故障信号的情况下，可以向针对电梯的远程维护中心发出维护信号，从而可以立即采取措施以解决接地故障问题。
对于本领域技术人员清楚的是，上述实施例可以任意地相互组合。
本领域技术人员进一步清楚的是，本发明中提到的单个组件可以作为单个组件或多个组件提供。此外，控制装置可以是电梯的安全装置或者可以包括电梯的安全装置。安全装置可以例如与控制装置集成在一起，或者可以是与电梯的控制装置分开的部分。电梯可以是独立式电梯，或者电梯是电梯系统的一部分，电梯系统例如为电梯组或电梯多组。
根据在电梯轿厢的停止期间执行的优选的发明方法，执行以下步骤：
-首先，例如通过PWM控制来控制第一半导体开关Q1以向DC/DC转换器的次级侧供应电力，并且控制第二半导体开关Q2关断，
-然后，如果接地故障传输电路(27)没有指示接地故障，则控制第二半导体开关Q2接通，
-在检测到接地故障的情况下，控制第一半导体开关Q1关断并且防止电梯启动。主要用例优选为在电梯轿厢处于层站区时恰好在电梯行进之前或刚好在行进之后。这里，可以在电梯轿厢的静止期间安全地执行接地故障检测。
在电梯轿厢的移动期间执行的备选发明方法中，执行以下步骤：
-首先，例如通过PWM控制来控制第一半导体开关Q1以向DC/DC转换器的次级侧供应电力，并且控制第二半导体开关Q2接通，
-然后，第二半导体开关Q2被关断有限的时间段，该时间段足够短以不接合制动器，
-经由接地故障传输电路(27)来监测接地故障的存在，
-然后，在制动器接合之前，无论是否存在接地故障，第二半导体开关Q2都重新接通，并且控制电梯行进到其目的地。这里，即使检测到接地故障，轿厢也被驱动到其目的地。只有在电梯轿厢已经到达其目的地后才防止电梯轿厢的进一步使用。这可以避免在检测到接地故障的情况下任何的乘客被困，并且即使在电梯运行期间也可以执行接地故障监测。
以下术语用作同义词：控制装置-安全装置；电隔离传输元件-光耦合器；电分离链路元件-DC/DC转换器；发射-发送；感测-接收。
附图说明
在下文中结合附图以示例的方式描述本发明。在附图中，图1示出了在制动电路中具有接地故障检测的电梯的示意图。
具体实施方式
图1示出了电梯制动器的制动驱动器11的示意图，该制动驱动器11连接到DC链路的两个端子DC+、DC-，该DC链路是电梯电动机驱动器的变频器的一部分，由此在整流桥与逆变桥之间提供DC链路。整流桥与AC电源连接，逆变桥最终经由开关或接触器而与电梯电动机连接。
根据本发明，制动驱动器11包括DC/DC转换器10，DC/DC转换器10经由制动驱动器的第一半导体开关Q1而与DC链路的端子DC+、DC-连接。DC/DC转换器10的次级侧形成制动驱动器11的制动电路20的一部分。因此，DC/DC转换器10的次级部分经由整流二极管14和第二半导体开关Q2而被连接到电梯制动器的制动线圈12。并联于制动线圈12，平滑电容器16以及与第二二极管19串联的变阻器18被连接，由此平滑电容器16减小由所有上述与DC/DC转换器10的次级侧连接的组件形成的制动电路20中的DC电压纹波。在晶体管Q2断开的情况下，变阻器18用于限制制动线圈电压并使制动器更快地停止。在正常停止时，DC/DC转换器关断，Q2在短时间段内保持闭合，以允许感应电流通过变压器次级衰减。这导致制动线圈电流续流，从而导致制动垫缓慢且无噪音地停止。此外，接地故障指示电路22连接在制动电路20与地之间，由此接地故障指示电路包括与电阻器23串联的LED 24，LED 24作为光耦合器26的发送部分。电阻器具有比制动线圈12更高的电阻，优选高至少10倍，优选高至少100倍，使得该值优选在1kΩ至500kΩ的范围内。因此，制动电路与地充分隔离。光耦合器26的接收或感测部分28形成接地故障传输电路27，接地故障传输电路27连接到控制装置40。控制装置40可以是电梯的安全装置30、或者可以包括电梯的安全装置30、或者可以连接到电梯的安全装置30。控制装置40还连接到半导体开关Q1和Q2两者的控制栅极，半导体开关Q1和Q2可以优选是晶体管。控制装置40还与电梯轿厢的位置传感器32(例如，门区传感器)连接，使得控制装置40或安全装置30在电梯轿厢到达门区或停止在门区时获得信息。本发明工作如下：
在制动电路20具有由虚线34a、34b表示的接地故障并且半导体开关Q2被控制关断(不导通)的情况下，这立即导致接地故障指示电路22中的电流流动，其导致光耦合器26的LED 24发射。经由光耦合器26的传感器部分28，控制装置或安全装置激活延迟电路36，延迟电路36在一种AND链路中连接到位置传感器和接地故障传输电路的输入，使得只有当位置传感器指示电梯轿厢已经停止、正在停止或已经到达门区时，才允许安全装置30或控制装置40使第一半导体开关Q1和/或第二半导体开关Q2关闭。优选地，控制装置40/安全装置30具有连续电路(succession circuit)38，该连续电路38在制动电路关闭的情况下首先导致第一半导体开关Q1关闭并且仅在此后导致第二半导体开关Q2关闭。这导致DC/DC转换器以制动器缓慢且无声地接合/夹持的方式关闭。
通过在第二半导体开关Q2关断时控制第一半导体开关Q1为制动电路20供电，可以在电梯行进之前监测到制动电路20中接地故障的存在。在另一实施例中，通过在控制第一半导体开关Q1仍然为制动电路20供电的同时控制第二半导体开关Q2关断，可以在电梯行进之后监测到接地故障的存在。并且，在另一实施例中，通过控制第二半导体开关Q2关断然后再接通，可以在电梯行进期间监测到接地故障的存在。第二半导体开关Q2关断的时间段比制动器接合/夹持所需的时间少，优选为小于50毫秒。(这取决于制动系统的惯性/质量。)因此，这可以在电梯行进期间执行。
因此，本发明允许检测制动电路中的接地故障的非常可靠且简单的机构，并且提供必要的措施以使电梯平滑地停止，优选在已经将电梯轿厢驱动到附近的门区之后停止。
在优选实施例中，安全装置可以向电梯的控制装置40指示来将电梯轿厢在行进方向上驱动到下一层站，以便在已经检测到制动电路中的接地故障之后减少电梯行进的长度。
本发明不限于所公开的实施例，而是可以在所附专利权利要求的范围内变化。
附图标记列表：
10 电分离链路组件-DC/DC转换器
11 制动驱动器
12 制动线圈
14 整流二极管
16 平滑电容器
18 变阻器
19 第二二极管
20 制动电路
21 接地故障指示电路中的第三二极管
22 接地故障指示电路
23 接地故障指示电路的电阻器，优选为具有kΩ区域的电阻
24 LED-光耦合器的发送部分
26 电隔离传输元件-光耦合器
27 接地故障传输电路
28 光耦合器的接收部分
30 安全装置
32 位置传感器
34a、b 接地故障连接
36 延迟电路
38 连续电路
40 控制装置
Q1 第一半导体开关-第一晶体管，特别是PWM调制的
Q2 第二半导体开关-第二晶体管

Claims (18)

1.一种电梯，包括在提升路径中驱动至少一个电梯轿厢的电梯电动机，所述电梯电动机经由通过所述电梯的控制装置(40)控制的变频器而被驱动，所述变频器包括整流桥和逆变桥以及在所述整流桥与所述逆变桥之间的DC链路(DC+，DC-)，所述电梯进一步包括至少一个电梯制动器，所述至少一个电梯制动器作用在与所述电梯电动机的转子一起旋转的制动元件上，所述电梯制动器经由连接到所述变频器的所述DC链路(DC+，DC-)的制动驱动器(11)而被驱动，其中所述制动驱动器包括电分离链路组件(10)，所述电分离链路组件(10)具有连接到所述DC链路(DC+，DC-)的初级侧和连接到制动电路(20)的次级侧，所述制动电路(20)包括所述电梯制动器的至少一个制动线圈(12)以及至少一个整流元件(14，16)，
其中在所述链路组件(10)的所述初级侧中连接第一半导体开关(Q1)，所述第一半导体开关(Q1)由所述电梯的所述控制装置(40)控制，并且其中在所述制动电路(20)中连接第二半导体开关(Q2)，所述第二半导体开关(Q2)也由所述电梯的所述控制装置(40)控制，其中接地故障指示电路(22)连接在所述制动电路(20)与地之间，并且所述接地故障指示电路(22)包括电隔离传输元件(26)的发送部分(24)，所述传输元件(26)的接收部分(28)连接到接地故障传输电路(27)，所述接地故障传输电路(27)连接到所述电梯的所述控制装置(40)，其中所述控制装置(40)被配置为：取决于所述接地故障传输电路(27)的信号来控制所述第一半导体开关(Q1)和/或所述第二半导体开关(Q2)。
2.根据权利要求1所述的电梯，其中所述电分离链路组件(10)是DC/DC转换器。
3.根据权利要求1或2所述的电梯，其中所述电梯的所述控制装置(40)被配置为：取决于所述接地故障传输电路(27)的所述信号来接通/关断所述第一半导体开关(Q1)以及所述第二半导体开关(Q2)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的电梯，其中所述电隔离传输元件(26)是光耦合器。
5.根据权利要求4所述的电梯，其中所述光耦合器(26)的所述发送部分(24)是LED。
6.根据前述权利要求中任一项所述的电梯，其中所述接地故障指示电路(22)包括与所述电隔离传输元件(26)的所述发送部分(24)串联的第三二极管(21)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的电梯，其中所述接地故障指示电路包括与所述电隔离传输元件(26)的所述发送部分(24)串联的电阻器(23)，所述电阻器(23)具有比所述制动线圈(12)的电阻高的电阻。
8.根据权利要求7所述的电梯，其中所述接地故障指示电路(22)的所述电阻器的电阻是所述制动线圈(12)的电阻的至少十倍，优选是所述制动线圈(12)的电阻的至少一百倍。
9.根据前述权利要求中任一项所述的电梯，其中所述第一半导体开关(Q1)是PWM控制的。
10.根据前述权利要求中任一项所述的电梯，其中变阻器(18)与所述制动线圈(12)并联连接。
11.根据权利要求10所述的电梯，其中第二二极管(19)与所述变阻器(18)串联连接。
12.根据前述权利要求中任一项所述的电梯，其中所述整流元件包括至少一个二极管(14)和/或至少一个平滑电容器(16)。
13.根据前述权利要求中任一项所述的电梯，其中所述控制装置(40)与在井中的所述电梯轿厢的位置传感器(32)连接，并且所述控制装置(40)包括延迟电路(36)，所述延迟电路(36)在来自所述接地故障传输电路(27)的接地故障信号的情况下延迟所述第一半导体开关(Q1)和/或所述第二半导体开关(Q2)的关断、直到所述轿厢已经到达所述电梯的门区或者停在所述电梯的门区。
14.根据前述权利要求中任一项所述的电梯，其中所述控制装置(40)被配置为：在已经接收到来自所述接地故障传输电路(27)的接地故障信号之后防止所述电梯的重启。
15.一种用于使用根据前述权利要求中任一项所述的电梯来在制动电路的接地故障状态下操作电梯的方法，其中在接收到来自所述接地故障传输电路的接地故障信号之后，所述控制装置将所述电梯轿厢驱动到下一层站。
16.根据权利要求15所述的方法，其中在已经将所述轿厢驱动到所述层站之后，防止所述轿厢的重启。
17.根据权利要求15至16中任一项所述的方法，其中在所述电梯轿厢的停止期间，执行以下步骤：
-首先，例如通过PWM控制来控制所述第一半导体开关Q1以向所述DC/DC转换器的所述次级侧供应电力，并且控制所述第二半导体开关Q2关断，
-然后，如果所述接地故障传输电路(27)没有指示接地故障，则控制所述第二半导体开关Q2接通，
-在检测到所述接地故障的情况下，控制所述第一半导体开关Q1关断并且防止所述电梯启动，主要用例优选为在所述电梯轿厢处于层站区时恰好在所述电梯的行进之前或刚好在所述行进之后。
18.根据权利要求15至17中任一项所述的方法，其中在所述电梯轿厢的移动期间，执行以下步骤：
-首先，例如通过PWM控制来控制所述第一半导体开关Q1以向所述DC/DC转换器的所述次级侧供应电力，并且控制所述第二半导体开关Q2接通，
-然后，所述第二半导体开关Q2被关断有限的时间段，所述时间段足够短以不接合所述制动器，
-经由所述接地故障传输电路(27)来监测接地故障的存在，
-然后，在所述制动器接合之前，无论是否存在所述接地故障，所述第二半导体开关Q2都重新接通，并且控制所述电梯行进到所述电梯的目的地。
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