CN111232776A - 一种输出电压斜坡起动的抱闸控制装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种输出电压斜坡起动的抱闸控制装置及方法，涉及电梯控制领域，包括第一整流滤波电路、开关电源、抱闸电源控制继电器、抱闸电压控制电路、第二整流滤波电路、斩波输出电路、输出滤波电路、输出电压采集电路及输出电流采集电路，其抱闸电源控制继电器采用2个安全继电器，分别对市电输入的零线和火线进行控制。安全继电器的反馈触点信号输出到电梯主控板的输入端，保证在继电器触点熔结时，电梯主控板可以报电梯故障，并停止运行以保证电梯运行安全；斩波输出电路和输出滤波电路有效的保证了抱闸电源的输出功率，可增大原件的额定输出功率可提高整个抱闸电压输出的功率。输出电压采集电路采用电阻分压，和输出电流采集电路采用毫欧电阻进行采样。

Description

一种输出电压斜坡起动的抱闸控制装置及方法

技术领域

本发明涉及电梯控制领域，特别涉及一种输出电压斜坡起动的抱闸控制装置及方法。

背景技术

随着电子科学技术的飞跃，电梯技术得到了迅速发展，其中驱动技术和控制技术经过了几代升级已经做到了永磁同步调速和微机全智能控制，提高了整机的可靠性和稳定性。而作为电梯最重要的部件之一的“制动器回路”，在电梯正常停靠或紧急停靠时，通过断开电机的制动器回路实现制动停车，避免轿厢发生处于静止或动力马达失电状态时非正常位移，从而保障电梯乘客的生命财产安全。

目前，主流的制动器回路采用电梯抱闸控制装置来控制电磁式曳引制动器的方式进行停车制动。而电梯抱闸控制装置通常采用不可控全波\半波整流方案实现，输出波形如附图15。其实现原理为采用工频变压器将工业供电380VAC或市电220VAC转换为110VAC，再通过整流桥或可控硅电路进行全波或半波整流，从而改变输出电压来控制曳引制动器线圈（即抱闸线圈）实现电梯制动。上述技术方案的缺点：首先，由于无法实现对输出电压幅值的线性调节，因而无法实现单台抱闸控制装置匹配不同型号的抱闸线圈，其具有配套成本高昂、电源适应性和匹配性差、体积大、重量大、安装维护成本高等缺点。其次，一般要求电梯抱闸控制装置具有以较大功率快速开闸的强励磁输出，及以较小功率维持当前状态的弱励磁输出特性以满足节能降耗的环保要，而上述装置则无法满足节能降耗的要求。再次，由于其在开闸瞬间，加在抱闸线圈两端的电压为110VAC的全波整流电压(即130VDC),使得在开闸时会出现很大的噪声，有时由于开闸过快，还会影响电梯起车时的舒适感。从而影响用户的乘梯体验。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种输出电压斜坡起动的抱闸控制装置及方法。

发明所采用的技术方案是： 一种输出电压斜坡起动的抱闸控制装置，其技术要点是，包括：

第一整流滤波电路，输入端与市电连接，输出端与开关电源连接，用于对市电进行整流，将接入的市电转变为直流母线电压，滤波后提供给开关电源；

开关电源，输出端分别与抱闸电源控制继电器和抱闸电压控制电路连接，用于输出2路隔离的直流稳压电源，一路为抱闸电源控制继电器的线圈提供电源，另一路为抱闸电压控制电路和输出电流采集电路提供电源；

抱闸电源控制继电器，输入端与市电和抱闸电压控制电路连接，输出端分别与整流滤波电路和输出电流采集电路连接，用于根据抱闸电压控制电路的控制信号来接通或断开市电与第二整流滤波电路的连接；

抱闸电压控制电路，输入端分别与电梯主控板、输出电流采集电路和输出电压采集电路连接，输出端与斩波输出电路连接，用于接收来自电梯主控板的控制信号，当控制信号有效时，开始执行抱闸电压输出控制时序，并监测各个输入的反馈信号；

第二整流滤波电路，输出端与斩波输出电路连接，用于对市电进行整流，把抱闸电源控制继电器输出的220VAC转变为约310VDC直流母线电压，滤波后提供至斩波电路；

斩波输出电路，输出端与输出滤波电路连接，用于对主斩波管控制信号的占空比进行控制，进而控制抱闸输出电源的输出电压，控制抱闸的开启和闭合；

输出滤波电路，输出端与输出电压采集电路连接，用于在斩波输出电路输出MOS管关断时期，继续为负载抱闸线圈提供电流，使抱闸的稳定工作；

输出电压采集电路，用于采集输出的抱闸电压，并输出反馈信号至抱闸电压控制电路，对输出电压进行精确控制；

及输出电流采集电路，输出端与曳引机抱闸线圈连接，用于检测是否输出过流，当出现过流时会进行过流保护。

上述方案中，所述的抱闸电压控制器包括四通道电压比较器电路、恒流源控制上升斜率电路、脉冲宽度调制控制芯片及定时器芯片，四通道电压比较器电路的输入端连接抱闸控制信号，四通道电压比较器电路的输出端经恒流源控制上升斜率电路与脉冲宽度调制控制芯片连接，脉冲宽度调制控制芯片与定时器芯片连接。

上述方案中，所述的恒流源控制上升斜率电路包括并联稳压器、第一运算放大器、第二运算放大器和PNP三极管，并联稳压器的负极与直流电源连接，并联稳压器的正极与第二十一电阻的一端、第一运算放大器的正向输入端连接，第一运算放大器的反向输入端与第十七电阻的一端、PNP三极管的发射极连接，第一运算放大器的输出端与第十八电阻的一端连接，第十八电阻的另一端与PNP三极管基极连接，PNP三极管集电极与第十九电阻的一端、第二十六电阻的一端、第十一电容的一端连接，第二十六电阻的另一端与第二运算放大器的正向输入端连接，第二运算放大器的反向输入端与第二运算放大器的输出端和脉冲宽度调制控制芯片连接；第十九电阻R19的另一端与第十一二极管的正极连接，第十一二极管的负极连接恒流源电流复位信号，第十一电容的另一端接地。

本发明的有益效果是：该输出电压斜坡起动的抱闸控制装置，包括第一整流滤波电路、开关电源、抱闸电源控制继电器、抱闸电压控制电路、第二整流滤波电路、斩波输出电路、输出滤波电路、输出电压采集电路及输出电流采集电路，其抱闸电源控制继电器采用2个安全继电器，分别对市电输入的零线和火线进行控制。安全继电器的反馈触点信号输出到电梯主控板的输入端，保证在继电器触点熔结时，电梯主控板可以报电梯故障，并停止运行以保证电梯运行安全；斩波输出电路和输出滤波电路有效的保证了抱闸电源的输出功率，可增大原件的额定输出功率可提高整个抱闸电压输出的功率。输出电压采集电路采用电阻分压，和输出电流采集电路采用毫欧电阻进行采样。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中输出电压斜坡起动的抱闸控制装置结构示意图；

图2为本发明实施例中整流滤波电路结构示意图；

图3为本发明实施例中开关电源电路结构示意图；

图4为本发明实施例中电源控制继电器电路结构示意图；

图5为本发明实施例中抱闸电压控制器电路结构框图；

图6为本发明实施例中四通道电压比较器电路结构示意图；

图7为本发明实施例中恒流源控制上升斜率电路结构示意图；

图8为本发明实施例中脉冲宽度调制控制芯片电路结构示意图；

图9为本发明实施例中定时器芯片电路结构示意图；

图10为本发明实施例中整流滤波电路结构示意图；

图11为本发明实施例中斩波输出电路结构示意图；

图12为本发明实施例中输出滤波电路结构示意图；

图13为本发明实施例中输出电压采集电路的电路结构示意图；

图14为本发明实施例中输出电流采集电路的电路结构示意图；

图15为本发明实施例中普通的抱闸电压控制板输出波形示意图；

图16为本发明实施例中输出电压波形示意图；

图中序号说明如下：1市电、2整流滤波电路、3开关电源、4抱闸电源控制继电器、5抱闸电压控制电路、51四通道电压比较器、52恒流源控制上升斜率电路、53定时器芯片、54脉冲宽度调制控制芯片、6整流滤波电路、7斩波输出电路、8输出滤波电路、9输出电压采集电路、10输出电流采集电路。

具体实施方式

使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图1～图16和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本实施例采用的输出电压斜坡起动的抱闸控制装置，包括：

市电1：提供220VAC给整流滤波电路2和抱闸电源控制继电器；

整流滤波电路2，输入端与市电1连接，输出端与开关电源3连接，用于对市电1进行整流，将接入的市电1转变为直流母线电压，滤波后提供给开关电源3；

开关电源3，输出端分别与抱闸电源控制继电器4和抱闸电压控制电路5连接，用于输出2路隔离的直流稳压电源，一路为抱闸电源控制继电器4的线圈提供电源，另一路为抱闸电压控制电路5和输出电流采集电路10提供电源；

抱闸电源控制继电器4，输入端与市电1和抱闸电压控制电路5连接，输出端分别与整流滤波电路6和输出电流采集电路连接，用于根据抱闸电压控制电路的控制信号来接通或断开市电与第二整流滤波电路的连接；

抱闸电压控制电路5，输入端分别与电梯主控板、输出电流采集电路和输出电压采集电路连接，输出端与斩波输出电路连接，用于接收来自电梯主控板的控制信号，当控制信号有效时，开始执行抱闸电压输出控制时序，并监测各个输入的反馈信号；

整流滤波电路6，输出端与斩波输出电路连接，用于对市电进行整流，把抱闸电源控制继电器输出的220VAC转变为约310VDC直流母线电压，滤波后提供至斩波电路；

斩波输出电路7，输出端与输出滤波电路连接，用于对主斩波管控制信号的占空比进行控制，进而控制抱闸输出电源的输出电压，控制抱闸的开启和闭合；

输出滤波电路8，输出端与输出电压采集电路连接，用于在斩波输出电路输出MOS管关断时期，继续为负载抱闸线圈提供电流，使抱闸的稳定工作；

输出电压采集电路9，用于采集输出的抱闸电压，并输出反馈信号至抱闸电压控制电路，对输出电压进行精确控制；

及输出电流采集电路10，输出端与曳引机抱闸线圈连接，用于检测是否输出过流，当出现过流时会进行过流保护。

本实施例中的整流滤波电路2，如图2所示，包括桥式整流模块D1和滤波电容C1，其中，桥式整流模块D1的型号为GBJ2510，其对市电进行整流，将接线端子CN4接入的市电220VAC转变为约310VDC直流母线电压，经过滤波电容C1滤波后提供给开关电源3。具体连接关系如下：市电输入1的零线N1接入接线端子CN4的管脚2，火线L1入接线端子CN4的管脚1。接线端子CN4的管脚2与桥式整流模块D1的交流输入端1连接，接线端子CN4的管脚1与桥式整流模块D1的交流输入端3连接。桥式整流模块D1的输出端2与滤波电容C1的正极及开关电源3的DC1+端连接, 桥式整流模块D1的输出端4与滤波电容C1的负极及开关电源3的DC1-端连接。

本实施例中的开关电源3，如图3所示。采用反激式开关电源架构，包括开关电源控制芯片FA13844、MOS管QK1、脉冲变压器TK1以及输出隔离电源的整流滤波二极管DK1、整流滤波二极管DK2、电容CK1和电容CK2。开关电源3输出2路隔离的直流稳压电源分别为U1和U2。其中，一路隔离电源U1为抱闸电源控制继电器4的线圈提供电源；另一路隔离电源U2为抱闸电压控制电路5和输出电流采集电路10提供电源。开关电源3中的开关电源控制芯片FA13844的6管脚输出的PWM信号控制主开关管QK1的导通与关断，为脉冲变压器TK1补充能量，使其输出2路完全隔离的、稳定的低压直流电源U1和U2。其电路结构为：

DC1+端与脉冲变压器TK1的主线圈一端连接，DC1-端接地。开关电源控制芯片的管脚6与MOS管QK1的栅极连接，MOS管QK1的源极与脉冲变压器TK1的主线圈另一端连接，MOS管QK1的源极漏极与DC1-端连接并接地。脉冲变压器TK1的第一副线圈的一端连接整流滤波二极管DK1的正极，整流滤波二极管DK1的负极与电容CK1的一端、抱闸电源控制继电器4的U1+端连接，脉冲变压器TK1的第一副线圈的另一端与电容CK1的另一端、抱闸电源控制继电器4的U1-端连接。脉冲变压器TK1的第一二副线圈的一端连接整流滤波二极管DK2的正极，整流滤波二极管DK2的负极与电容CK2的一端、抱闸抱闸电源控制电路5的U2+端连接，脉冲变压器TK1的第二副线圈的另一端与电容CK2的另一端、输出电流采集电路10的U2-端连接。

本实施例中的抱闸电源控制继电器4，如图4所示，其包括两个带有常闭反馈触点的安全继电器器JR1、安全继电器器JR2和二极管DJ1，其中，安全继电器器JR1、安全继电器JR2的型号均为HFA2-24-HD1ST。安全继电器JR1的2端、安全继电器JR2的线圈2端均与开关电源3的U1+端连接，安全继电器JR1的线圈1端与抱闸电压控制电路5的JRC#信号端连接。安全继电器JR1的常开触点9与整流滤波电路6的L2端连接，安全继电器JR2的常开触点9与整流滤波电路6的N2端连接，安全继电器JR1的常开触点11与市电接线端子CN4的L1端连接，安全继电器JR2的常开触点11与市电接线端子CN4的N1端连接。安全继电器JR1的常闭触点10、安全继电器JR2的常闭触点10均与电梯主控板12的反馈点BY_COM连接。安全继电器JR1的常闭触点8与电梯主控板12的反馈点BY1连接，安全继电器JR2的常闭触点8与电梯主控板12的反馈点BY2连接。在安全继电器器RJ2的2端连接二极管DJ1的负极连接，在安全继电器器RJ2的1端与二极管DJ1的正极连接，二极管的正极同时还与DC-GND接地端连接。其工作过程为：抱闸电源控制继电器4根据抱闸电压控制电路5的JRC#信号端对整流滤波电路6的N2和L2电源进行控制，以确保在控制信号无效时抱闸电源的输入彻底断开。由于安全继电器JR1和JR2具有强制导向接点结构，万一其中一个接触点发生熔结现象，其反馈触点信号反馈到电梯主控板12，令其停止电梯开闸运行以确保安全。当抱闸电压控制电路5输出有效控制信号时两个安全继电器JR1和JR2的常开触点11会闭合，使市电输出220VAC与整流滤波电路6接通，同时两个常闭触点8和10断开的反馈信号传输到电梯主控板12。电梯主控板12对该反馈信号进行实时监测。当该反馈信号出现异常，电梯主控板12会立即控制抱闸电压控制电路5停止输出抱闸电压，并立即停止电梯、显示该故障代码，以保证电梯运行的安全稳定。而抱闸电源控制继电器4会根据抱闸电压控制电路5的控制信号来接通、断开市电220VAC与整流滤波电路6。

当抱闸电压输出功率较大时，可在安全继电器的触点两端增加浪涌继电器和浪涌电阻等电路，以保证安全继电器吸合时电流小于其额定电流。

本实施例中的抱闸电压控制电路5，是抱闸电源输出的控制中心，如图5所示。包括四通道电压比较器51（型号LM2901-N），恒流源控制上升斜率电路52、脉冲宽度调制控制芯片54（型号TL494）及定时器芯片53（型号SA555）。其中，恒流源控制上升斜率电路52主要的主要部件包括：并联稳压器（型号TL431A），运算放大器（型号TLV2372）及PNP三极管（型号LBC807-25）。具体电路连接关系为：

电阻R20的一端与DC+14V连接，电阻R20的另一端与Ref10V、电阻R29的一端、稳压二极管D6的负极连接，稳压二极管D6的正极与DC-GND连接。电阻R29的另一端与电阻R28的一端、比较器U3A的正向输入端5连接，电阻R28的另一端与比较器U3A的输出端和脉冲宽度调制控制芯片TL494的电阻R39的一端连接，比较器U3A的反向输入端4与电阻R32的一端连接，电阻R32的另一端与电容C16一端、电阻R33的一端连接，电容C16的另一端接DC-GND端，电阻R33的另一端与电阻RF1的一端、电阻R52的一端及电梯控制板12连接，电阻RF1的另一端与电容CF1的一端、电阻RF4的一端连接，电阻RF4的另一端与比较器U3D的正向输入端11、电阻RF6的一端连接，电阻RF6的另一端与比较器U3D的输出端和抱闸电源控制继电器4的输入端连接，比较器U3D的反向输入端10与Ref10V连接。电阻R52的另一端与电阻R53的一端、电容C22的一端连接，电阻R53的另一端与比较器U3B的正向输入端7、电阻R49的一端连接，电阻R49的另一端与比较器U3B的输出端和恒流源控制上升斜率电路中的二极管D11的负极连接，电容C22的另一端接地，比较器U3B的反向输入端6与Ref10V端连接。

二极管D11的正极与电阻R19的一端连接，电阻R19的另一端与三极管Q1的集电极、电阻R26的一端、电容C11的一端连接，电阻C11的另一端接DC-GND端。电阻R26的另一端与运算放大器U2A的正向输入端3连接，运算放大器U2A的反向输入端2与比较器U2A的输出端1和脉冲宽度调制控制芯片TL494的电阻R9的一端连接。三极管Q1的发射极与电阻R17的一端、运算放大器U2B的反向输入端6连接，电阻R17的另一端与DC+14V端连接，运算放大器U2B的正向输入端5与电阻R21的一端、并联稳压器D3的正极连接，并联稳压器D3的负极与DC+14V连接，电阻R21的另一端接DC-GND端。

脉冲宽度调制控制芯片TL494的电阻R39的另一端与电阻R5的一端和脉冲宽度调制控制芯片TL494的管脚2连接，电阻R5的另一端与电阻R38的一端、脉冲宽度调制控制芯片TL494的管脚3及定时芯片的电阻R11的一端连接，电阻R38的另一端与脉冲宽度调制控制芯片TL494的管脚15、电阻R39的另一端连接，脉冲宽度调制控制芯片TL494的管脚1、管脚3和管脚16彼此连接并能与电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端与输出电压采集电路9连接。脉冲宽度调制控制芯片TL494的管脚11、管脚8、斩波输出电路7连接。

电阻R11的另一端与定时器芯片U4的管脚3连接，定时器芯片U4的管脚2与比较器U3C的输出端14、电阻R12的一端连接，比较器U3C的反向输入端8与电阻R16的一端连接，电阻R16的另一端与输出电流采集的电路10连接。比较器U3C的正向输入端9与电阻R12的另一端、电阻R14的一端、电阻R13的一端连接，电阻R14的另一端与V5连接，电阻R13的另一端与DC-GND连接。

脉冲宽度调制控制芯片TL494是一种固定频率脉宽调制电路，它包含了开关电源控制所需的全部功能。开关电源3为该电路提供工作电源。电梯主控板12的抱闸控制信号为外部控制信号源。输出电压采集电路9和输出电流采集电路10为该电路提供输出电压的反馈信号。同时该电路输出对抱闸电源控制继电器4的控制信号以及输出斩波输出电路7的PWM信号。

抱闸电压控制电路5的工作过程为：接受来自电梯主控板12的控制信号。当控制信号有效时，抱闸电压控制电路5开始执行抱闸电压输出控制时序，并监测各个输入的反馈信号。首先，输出控制信号至抱闸电源控制继电器4另其吸合；其次，检测整流滤波电路6输出的母线电压是否到达设计要求的电压值；第三，输出斩波信号控制斩波输出电路7开始斩波输出抱闸电压，同时需要监测输出电压和电流采集电路的反馈值是否正常，通过反馈值动态调节输出的抱闸电压值，从而实现输出抱闸电压斜坡起动并且具有输出全压开启，半压维持功能。

本实施例的整流滤波电路6，如图6所示，包括桥式整流模块D2和滤波电容C2，其中，桥式整流模块D2的型号为GBJ2510。其对市电进行整流，把抱闸电源控制继电器4输出的220VAC转变为约310VDC直流母线电压，经过C2电容滤波后提供至斩波电路7。其电路结构为：电源控制继电器4的零线N2与桥式整流模块D2的交流输入端的管脚1连接，电源控制继电器4的火线L2与桥式整流模块D2的交流输入端的管脚3连接。整流桥模块D2的输出端管脚2与滤波电容C2的正极及斩波输出电路7的DC2+端连接，整流桥模块D2的输出端的管脚4与滤波电容C2的负极及斩波输出电路7的DC2-端连接。

本实施例中的斩波输出电路7，如图7所示，其主要是由主斩波MOS管QZ1、续流二极管DZ1、输出储能电感LZ1和电容CZ1组成。其电路结构为：主斩波MOS管QZ1的发射极与整流滤波电路6的DC2+端连接，主斩波MOS管QZ1的栅极与抱闸电压控制电路5的PWM输出端连接,主斩波MOS管QZ1的漏极与续流二极管DZ1的负极、输出储能电感LZ1的一端连接，输出储能电感LZ1的另一端与电容CZ1一端、输出滤波电路8的DCOUT端连接，续流二极管DZ1的正极与整流滤波电路6的DC2-端、电容CZ1另一端及输出滤波电路8的DC2-端连接。 其工作过程为：斩波MOS管QZ1由抱闸电压控制电路5控制导通或截止，当主斩波MOS管QZ1导通时，由整流滤波电路6 的DC2+端、DC2-端输出的母线电流经由斩波管QZ1流向输出电感LZ1，输出储能电感LZ1开始蓄能，此时续流二极管DZ1截止。电流由整流滤波电路6流出，经主斩波MOS管QZ1、输出储能电感LZ1、抱闸负载最后流回到母线电源的负极，形成闭合回路。当主斩波MOS管QZ1截止时，由于输出电感LZ1具有电流不能突变的特性，所以电流方向保持不变，开始释放储蓄的能量。电流由输出储能电感LZ1流出后经过抱闸负载，在由续流二极管回到电感，形成闭合回路。经过对主斩波管控制信号的占空比的控制，可以精确控制抱闸输出电源的输出电压。从而精确稳定地控制抱闸的开启和闭合。

本实施例中的输出滤波电路8，如图8所示，包括一个储能电感L1和一个储能电容CL1。其电路结构如下：储能电感L1的一端与斩波输出电路7的DCOUT端连接，储能电感L1的另一端与储能电容CL1的一端、输出电压采集电路9的DCOUT+端连接，储能电容CL1的另一端与斩波输出电路7的DC-端、输出电流采集电路10的DC端连接。其工作过程为：利用流过储能电感L1的电流不会突变的原理以及储能电容CL1两端的电压不会突变的原理，在上述斩波输出电路7输出MOS管关断时期，该储能电感L1和储能电容CL1继续为负载抱闸线圈提供电流，保证抱闸的稳定工作。

本实施例中的输出电压采集电路9，如图9所示，主要由分压电阻RC1、分压电阻RC2、分压电阻RC3、分压电阻RC4、电容CC1和电容CC2组成，其具体的电路结构为：分压电阻RC1的一端与输出滤波电路8的DCOUT+端连接，分压电阻RC1的另一端与分压电阻RC2的一端，分压电阻RC2的另一端与电容CC1一端、分压电阻RC3一端及分压电阻RC4的一端连接，分压电阻RC4的另一端与电容CC2的一端及抱闸电压控制电路5的V_FB端连接，电容CC1的另一端、分压电阻RC3的另一端、电容CC2的另一端分别与输出滤波电路8的DC-端及抱闸电压控制电路的DC-端连接。其工作过程为：负责采集输出的抱闸电压DCOUT+，并输出反馈信号V_FB至抱闸电压控制电路5，使其对输出电压进行精确控制。其中分压电阻RC1、分压电阻RC2及分压电阻RC3负责对DCOUT+进行分压，分压电阻CC1、分压电阻CC2负责对输出的反馈信号进行滤波，防止干扰信号引起误动作。根据输出的电源DCOUT+最大为110v计算。输出给电压控制电路5的反馈电压V_FB 为：

抱闸电压控制电路5根据该电压值对输出的PWM占空比进行控制，从而输出稳定的110V电压。

本实施例中的输出电流采集电路10，如图10所示，包括电阻RB1、电阻RB2、电阻RB3、电阻RB4、电阻RB5及运放器UB1A，其中运放器UB1A的型号为TLV2372。其电路结构为：电阻RB1的一端与输出滤波电路8的DC-（上划线）端、电阻R3的一端连接，电阻RB1的另一端与电阻RB2的一端及曳引机抱闸线圈13的BK-端连接，电阻RB2的另一端与电阻RB4的一端、运放器UB1A的正向输入端3连接，电阻RB4的另一端与DC-端连接。电阻RB3的另一端与运放器UB1A的反向输入端2、电阻R5的一端连接，运放器UB1A的输出端与抱闸电压控制电路5的1_FB端、电阻RB5的另一端连接，运放器UB1A的4端与抱闸电压控制电路5的DC-（上划线）端连接。其工作过程为：采集输出的抱闸电流，并反馈至抱闸电压控制电路5，使其对输出的电流进行控制。当开始抱闸电源工作时，由输出滤波电路8输出的电流经由DCOUT+流过抱闸线圈，返回至BK- 端，然后进入本电路，再经过毫欧采样电阻RB1，最后流回到DC-端。根据欧姆定律，电流经过RB1时，会在RB1上会产生相应的电压，该电压经过运放器UB1A的调整输出到抱闸电压控制电路5。抱闸电压控制电路5根据该电流值对输出的PWM占空比进行控制，从而输出稳定的110V电压，并可以检测是否输出过流，当出现过流时会进行过流保护。

附图15为采用不可控全波\半波整流方案实现的电梯抱闸控制装置输出的电压波形。当抱闸控制信号从无效变为有效的瞬间，市电接通，输出抱闸电压瞬时达到目标电压，并且一直保持该电压，直至抱闸控制信号变为无效，市电输入断开。

附图16为采用本发明的具体实施方式的电梯抱闸控制装置输出的电压波形。当抱闸控制信号从无效变为有效时，市电接通，输出抱闸电压缓慢上升直至达到目标电压。当输出电压达到目标电压后并维持2~3秒后，输出抱闸电压下降到维持电压值，并且一直保持该维持电压，直至抱闸控制信号变为无效，市电输入断开。

实施例2：

本实施例采用的输出电压斜坡起动的抱闸控制方法，对实施例1中的输出电压斜坡起动的抱闸控制装置进行控制，具体包括以下步骤：

步骤1：装置上电步骤。

市电接入该抱闸控制装置的整流滤波电路2和抱闸电源控制继电器4后，整流滤波电路2通过整流桥模块D1和滤波电容C1把市电输入的220VAC电压整流成为310V的直流母线电压。该直流母线电压提供到开关电源3，开关电源3经过反激式开关电源的高频变换，输出2路隔离的直流电源。其中一路提供给抱闸电源控制继电器线圈；另一路提供给抱闸电压控制电路5和输出电流采集电路10。

步骤2：抱闸电压输出步骤。

电梯主控板12的控制信号连接在抱闸电源控制电路5中，当该控制信号为有效的高电平时，抱闸电压控制电路5中的四通道电压比较器51开始对该信号进行处理。首先，电容C16、CF1、C22会分别通过充电电阻R33、RF1、R52进行充电。

根据电容的充电公式如下：

式中，

为电容上的电压值；Q为充入电容的电荷量；C为电容的容值；I为充电电流，t为充电时间；Ui为输入的电压值；R为充电电阻。

由上可知，充电速度由电容容值与充电电阻决定。

本设计中电容C16、CF1、C22取相同值为4.7uF，通过配置充电电阻R33、RF1、R52的阻值来分别调节电容C16、CF1、C22上的电压达到10V的时间t。从而实现三路比较器输出控制时序。

当电梯主控板12信号有效后，按照时间顺序本装置的工作流程如下：

（1）从0ms至30ms为防止抖动时间段，为防止输入信号抖动造成后级电路的误动作，所以该段时间内即使输入信号一直有效，后级电路也不动作。

（2）从30ms至180ms为母线电容充电时间段，四通道电压比较器51输出的抱闸继电器控制信号JRC#变为有效状态，使抱闸电源控制继电器4吸合。市电由该继电器进入整流滤波电路6，然后整流滤波，输出DC310V电压。同时安全继电器的反馈信号输出到电梯主控板。

（3）从180ms至1000ms为输出电压斜坡起动时间段，输出的恒流源电流复位信号RST变为无效，恒流源控制上升斜率电路52开始工作，其输出的斜坡电压信号开始由0逐步增加。由此信号控制的抱闸电压控制电路5开始输出PWM斩波信号，驱动斩波输出电路7使其输出斜坡上升的抱闸电压，最后抱闸电压会升高到DC110V。该抱闸电压经过输出滤波电路8和输出电流采集电路10到达曳引机抱闸线圈13。此过程即为输出电压斜坡起动过程。

（4）从1000ms至3000ms为全压励磁开启时间段，斜坡起动结束后，输出的抱闸电压会保持2秒时间。使抱闸线圈励磁过程完成结束，抱闸完全打开。目前通用的抱闸线圈都为DC110V,所以该过程输出DC110V即为全压励磁开启抱闸。

（5）从3000ms直至电梯主控板12信号无效为半压维持时间段，当全压励磁开闸完成后，半压维持控制信号变为有效。该信号控制脉冲宽度调制控制芯片54，使其进入半压维持阶段。脉冲宽度调制控制芯片54会根据输出电压采集电路自动调节输出的PWM信号占空比，使斩波输出电路7输出电压调整到DC77V。该过程即为半压维持过程。

在上述（1）～（5）全部过程中输出电压采集电路9和输出电流采集电路10都会实时采集实际输出点电压、电流值，并反馈至抱闸电压控制控制电路5中，使其精确控制输出的电压、电流值。

当实际现场采用的抱闸线圈的额定电压值为其他时，可根据实际情况调节抱闸电源控制电路中的电阻值来进行调节输出电压。已达到适用不同抱闸的目的。

步骤3：抱闸电压停止步骤。

当电梯主控板12输出的控制信号变为无效时，四通道电压比较器51输出的恒流源电流复位信号立即变为有效，使恒流源控制上升斜率电路52进入复位状态，输出电压变为0V，接着抱闸电压控制电路5停止输出的PWM控制信号，使斩波输出电路7停止输出，抱闸电压就会停止输出，抱闸线圈失电，抱闸闭合。与此同时，半压维持控制信号和抱闸电源控制继电器控制信号变为无效，抱闸电源控制继电器4断开，整流滤波电路6失电，使斩波输出电路7没有电源，保证电梯安全停梯。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，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以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种输出电压斜坡起动的抱闸控制装置，其特征在于，包括：

第一整流滤波电路，输入端与市电连接，输出端与开关电源连接，用于对市电进行整流，将接入的市电转变为直流母线电压，滤波后提供给开关电源；

开关电源，输出端分别与抱闸电源控制继电器和抱闸电压控制电路连接，用于输出2路隔离的直流稳压电源，一路为抱闸电源控制继电器的线圈提供电源，另一路为抱闸电压控制电路和输出电流采集电路提供电源；

抱闸电源控制继电器，输入端与市电和抱闸电压控制电路连接，输出端分别与第二整流滤波电路和输出电流采集电路连接，用于根据抱闸电压控制电路的控制信号来接通或断开市电与第二整流滤波电路的连接；

抱闸电压控制电路，输入端分别与电梯主控板、输出电流采集电路和输出电压采集电路连接，输出端与斩波输出电路连接，用于接收来自电梯主控板的控制信号，当控制信号有效时，开始执行抱闸电压输出控制时序，并监测各个输入的反馈信号；

第二整流滤波电路，输出端与斩波输出电路连接，用于对市电进行整流，把抱闸电源控制继电器输出的220VAC转变为约310VDC直流母线电压，滤波后提供至斩波电路；

斩波输出电路，输出端与输出滤波电路连接，用于对主斩波管控制信号的占空比进行控制，进而控制抱闸输出电源的输出电压，控制抱闸的开启和闭合；

输出滤波电路，输出端与输出电压采集电路连接，用于在斩波输出电路输出MOS管关断时期，继续为负载抱闸线圈提供电流，使抱闸的稳定工作；

输出电压采集电路，用于采集输出的抱闸电压，并输出反馈信号至抱闸电压控制电路，对输出电压进行精确控制；

输出电流采集电路，输出端与曳引机抱闸线圈连接，用于检测是否输出过流，当出现过流时会进行过流保护。

2.如权利要求1所述的输出电压斜坡起动的抱闸控制装置，其特征在于，所述的抱闸电压控制器包括四通道电压比较器电路、恒流源控制上升斜率电路、脉冲宽度调制控制芯片及定时器芯片，四通道电压比较器电路的输入端连接抱闸控制信号，四通道电压比较器电路的输出端经恒流源控制上升斜率电路与脉冲宽度调制控制芯片连接，脉冲宽度调制控制芯片与定时器芯片连接。

3.如权利要求1所述的输出电压斜坡起动的抱闸控制装置，其特征在于，所述的恒流源控制上升斜率电路包括并联稳压器、第一运算放大器、第二运算放大器和PNP三极管，并联稳压器的负极与直流电源连接，并联稳压器的正极与第二十一电阻的一端、第一运算放大器的正向输入端连接，第一运算放大器的反向输入端与第十七电阻的一端、PNP三极管的发射极连接，第一运算放大器的输出端与第十八电阻的一端连接，第十八电阻的另一端与PNP三极管基极连接，PNP三极管集电极与第十九电阻的一端、第二十六电阻的一端、第十一电容的一端连接，第二十六电阻的另一端与第二运算放大器的正向输入端连接，第二运算放大器的反向输入端与第二运算放大器的输出端和脉冲宽度调制控制芯片连接；第十九电阻的另一端与第十一二极管的正极连接，第十一二极管的负极连接恒流源电流复位信号，第十一电容的另一端接地。

4.一种输出电压斜坡起动的抱闸控制方法，对权利要求1所述的输出电压斜坡起动的抱闸控制装置进行控制，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，装置上电的步骤；

第一整流滤波电路和抱闸电源控制继电器把市电输入的电压整流成为直流母线电压提供给开关电源，经过反激式开关电源的高频变换，输出2路隔离的直流电源，其中一路提供给抱闸电源控制继电器线圈；另一路提供给抱闸电压控制电路和输出电流采集电路；

步骤2，抱闸电压输出的步骤；

电梯主控板发送控制信号给抱闸电源控制电路，当该控制信号为有效的高电平时，抱闸电压控制电路中的四通道电压比较器开始对该信号进行处理， 获得三路比较器输出控制时序：

（1）在防止抖动时间段内，为防止输入信号抖动造成后级电路的误动作，所以该段时间内即使输入信号一直有效，后级电路也不动作；

（2）在母线电容充电时间段内，四通道电压比较器输出的抱闸继电器控制信号变为有效状态，使抱闸电源控制继电器吸合，市电由抱闸电源控制继电器进入第二整流滤波电路进行整流滤波后输出直流母线电压，并将安全继电器的反馈信号输出到电梯主控板；

（3）输出电压斜坡起动过程为：在输出电压斜坡起动时间段内，四通道电压比较器输出的恒流源电流复位信号变为无效，恒流源控制上升斜率电路开始工作，其输出的斜坡电压信号由0开始逐步增加，由此信号控制的抱闸电压控制电路开始输出PWM斩波信号，驱动斩波输出电路使其输出斜坡上升的抱闸电压，直到抱闸电压升高到全压励磁开启电压，该抱闸电压经过第二输出滤波电路和输出电流采集电路到达曳引机抱闸线圈；

（4）全压励磁开启时间段内，斜坡起动结束后，输出的抱闸电压会保持一定时间，直到抱闸线圈励磁过程完成结束，抱闸完全打开；

（5）从半压维持开始直至电梯主控板信号无效，当全压励磁开闸完成后，半压维持控制信号变为有效，该信号控制脉冲宽度调制控制芯片使其进入半压维持阶段；脉冲宽度调制控制芯片根据输出电压采集电路自动调节输出的PWM信号占空比，使斩波输出电路输出电压调整到半压维持电压；

步骤3，抱闸电压停止步骤；

当电梯主控板输出的控制信号变为无效时，四通道电压比较器输出的恒流源电流复位信号立即变为有效，使恒流源控制上升斜率电路进入复位状态，输出电压变为0V，接着抱闸电压控制电路停止输出的PWM控制信号，使斩波输出电路停止输出，抱闸电压就会停止输出，抱闸线圈失电，抱闸闭合；与此同时，半压维持控制信号和抱闸电源控制继电器控制信号变为无效，抱闸电源控制继电器断开，第二整流滤波电路失电，使斩波输出电路没有电源，保证电梯安全停梯。

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