CN1113213A - 电梯舱门的调速、电流开环、可变电压、可变频率的直线感应电机驱动器 - Google Patents

Abstract

一电梯舱门是由一可变电压、可变频率的直线感 应电机来驱动的，用开环电流驱动该电机而获得由增 量线性编码器反映的所需速度曲线，不需采用比例积 分增益控制。增加一个不足以克服门的重量的励磁 电流，该电流与直线力电流在相位上相差90°，并按 预定的开环方式确定其频率。为了把正确极性的固 定电压通过低通三相滤波器加到电机绕组上以便校 正时间间隔，并进而合成所需的正弦波绕组电流，采 用了脉宽调制电压控制信号。在正弦波绕组电流的 每个过零点之后提供增强的电流，以便克服其滞后现 象。电压的斜降可避免开门或关门过程结束时发生 碰撞。

Description

本发明涉及用于控制电梯舱门直线感应电机的控制系统，以电流开环的方式利用位置反馈来调节速度，以期提供一种简单，但很完善的电梯门操作系统。

在例如本申请人所拥有的美国专利4，305，481号中所示的常规电梯门操作机构中，采用一旋转电机来驱动一复杂的连杆机构。为了简化，并从而减少初期成本，以及安装、调试及维修的成本，在美国专利3，891，907号和本申请人于1993年3月10日提交的序号为029，203的未决美国专利申请中均已提出了采用直线感应电机的方案。在采用直线感应电机时，可以省去除导电的次级之外的其他所有机械部件，可把门固定在导电的次级上，按照加到直线感应电机初级绕组上的电流由次级驱动门，使其朝开、闭方向运动。利用数字计算机来产生可变相位的电机电流波形，用于驱动一可变电压、可变频率的直线感应电机，其结果可产生几乎为纯正弦波的波形，由此能获得最佳的直线感应电机性能。数字式地产生的波形中的畸变会导致谐波噪声，并增加电机的发热。在现有技术中，是采用先进的技术利用数字信号处理器未执行闭环电流控制，以改进电流驱动性能。然而，闭环电流控制使处理的复杂性明显地增加，并且会增加装置本身的成本。

本发明的目的是提供一种低成本、简单，但却完善的直线感应电机电梯门操作系统。

按照本发明，是在开环电流控制方式下利用位置反馈为用于驱动电梯舱门时可变电压、可变频率的直线感应电机提供速度指令。另外，按照本发明，控制算法是根据代表位置增量变化的脉冲按照一系列固定时间间隔来执行的，由此计算出当前位置和当前速度，将其与作为当前位置的函数的理想速度加以比较。采用比例积分增益和低通滤波器实现基本上平滑的舱门操作，而不需采用电流反馈。该控制方式是把一预定的转差频率作为指令值的函数，为电机的绕组提供脉宽调制电压。

本发明以极低的成本提供了一种极其完善的，平滑并且可靠的控制方式。

从以下结合附图对本发明实施例的详细描述中可以更清楚地认识到本发明的其他目的，特征和优点。

图1是按照本发明采用一直线感应电机的电梯门操作系统的局部简化示意图。

图2是用于表示图1中直线感应电机绕组的示意图。

图3为图2所示三个绕组中的电流关系波形。

图4是一简化的波形图，用于说明在图1所示直线感应电机中作为电流频率和幅值的函数的正交力和线性力。

图5是建立在相关时间基础上的一系列波形，用于说明控制环内的脉宽调制方式。

图6-9是在图1所示计算机中执行的1毫秒中断程序的逻辑流程图。

图10是在图1所示计算机中执行的64微秒中断程序的逻辑流程图。

图11是在图1所示计算机中采用的用于绕组U的脉宽计数器中断程序的逻辑流程图。

图12是图1所示驱动器的示意性框图，其中包括一个滤波器，该驱动器与图1中直线电机的绕组相连接。

图13是用于提供所需力的转差频率图。

图14是一个简化的波形图，用于说明按照本发明所获的增压方式。

现参见图1，用实线表示电梯门17的关闭位置，而虚线表示其打开位置。门17被固定在直线感应电机的次级18上，电机的初级被固定在电梯舱上。在本发明的实施例中，直线感应电机的初级19具有按照20，21;22，23;及24，25成对连接的六个绕组（图2），由此构成三相绕组U，V，W，它们各自产生相隔180°电角度的一个N极和一个S极，如绕组U所示。三个绕组始终按三相的关系被驱动，各绕组相互间隔开120°。在某一给定时间点，例如图3中所示，绕组U中流过相对较小的负电流，同时在绕组V中则流过接近最大值的电流，而绕组W中则流过中间值的负电流。按照公知的方式，每台电机中可以有几套六个绕组。

次级18通常由一导电条构成，在其中由磁场产生次级电流，该导电条有一个磁性底座（它可以随着门移动或是固定在建筑物上，因此能适合本发明的任一实施方式），用于在直线感应电机初级的有关磁极之间（例如与绕组20和21相关的磁极）传导磁通。在次级18上还可安排一光学编码器带（未示出），它可被一光检测器28读出并通过线29向计算机30提供脉冲信号。在本实施例的1毫秒固定时间间隔中通过线29提供的脉冲数表示门在该时间内的运行距离，由此可得门的速度，并且该脉冲数的集合可以表示出门的当前位置。如以下图6-11中所述，计算机30利用这个信息获得力指令，由此得到门的所需速度与位置运动曲线，并将其转换成用于在驱动器31中选择性地开、关正电压和负电压的信号，驱动器31将在下文中结合图12做详细描述。由驱动器31提供的电压可产生所需的电流，参见图3。

众所周知，单侧式直线感应电机在提供直线力（如图1中所示把次级由左至右或反向移动的力）的同时势必附带产生大于该直线力二至五倍的正交力。该正交力使初级仅起到象一般电磁线圈那样的作用，朝初级方向吸引次级的磁性物质。在现有技术中，是在初级绕组中选择能产生所需结果的交流电流频率和幅值，由此来选择能产生所需加速度的直线力。在图4中仅是为了说明的目的而粗略地说明了正交力与直线力之间的关系，它们是初级绕组中电流频率和幅值的函数。从很宽的组合范围中选出的能提供所需直线力的频率和幅值应该能满足以下要求，即使得直线感应电机能在应用中获得最高的电效率。

图5中示出了可被用于驱动直线感应电机的典型的正弦波AC电流。如该正弦波所示，为了产生由阶梯合成的正弦波，公知的方式是以各阶梯的量值作为正弦波在该阶梯期间的平均值。按照现有技术的脉宽调制（P.W.M.）方式，是把一恒值的脉冲（等于正弦波的最大值，尽管在图5中不是如此）输入绕组，对该脉冲的时间周期进行选择，使得该时间周期（此处为1毫秒）内的平均值等于正弦波上相应的阶梯。在本实施例中，脉冲宽度不是在0至1毫秒之间变化的，而是采用在0至64微秒间变化的脉冲宽度，在整个的一毫秒周期中均采用这一相同的脉冲宽度。本发明采用由一4兆赫时钟控制的16个16微秒脉冲，以便消除声频噪声。脉宽调制可以使向直线感应电机初级绕组施加电压的晶体管开关减少其部分开通和部分关断的热消耗状态。这样，为了在11°处产生近似的正弦波，在一个50毫秒，20赫兹的驱动电流中的第二个1毫秒周期期间，需要提供如图5中间所示的16个大约为12微秒的脉冲。类似地，在195°处需要向绕组施加16个负电压脉冲，其各自的周期为16微秒。这样就能在本实施例中用固定值的电压（按照本发明，该电压在装置的整个运行寿命期间是不变的）来获得绕组中的电流，在任一1毫秒间隔中，所施加的电压的时间周期是一个正弦驱动指令函数上当前点处的所需电流（此处即可代表力）与正弦角度的乘积的函数，该驱动指令函数在三个绕组之间分开120°（见图3）。在本实施例中，在门开始打开时，作用在门17右上角处的，指向右方的顺时针转矩将作用在门的重心附近，由于采用了作用在门的重心附近的这一逆时针转矩的正交力，可以朝着直线感应电机初级19的方向提供一适当的垂直力，从而用这一正交力来补偿顺时针转矩。在上述的未决美国专利申请中已对此做了描述。

现参见图6，每经过1毫秒就设有一个实时中断，从入口点34进入1毫秒的中断程序。在第一测试35处判断是否已设置了斜降标志。该标志在门全开或全关时被设置，并且限定了一个时间周期，剩余的电压在该周期中缓慢地倾斜下降，如下文中结合图9将会详细描述的那样，目的是避免门的碰撞。该标志35可以在门的开、关动作完成时设置，因此使测试35出现肯定的结果。然而该标志在大部分时间内是不会被设置的，从而使测试35的否定结果进到测试36，判断门是否已完全关闭。按照本实施例的方案，测试36是针对常规的电梯门实际开关来进行的，该开关指示出门的完全关闭状态，然而也可以利用能表示出门完全关闭的门位置或是其他任一种指示器。在通常情况下，电梯是处于停靠点之外的某一位置，并且门是完全关闭的。此时，测试36的肯定结果将进入测试37，判断开门指令是否已由电梯控制器传送到了门控制器。如果门是完全关闭的（测试36），并且没有开门指令（测试37），就结束图6的1毫秒中断程序，计算机经由返回点38回到其他程序。反之，当电梯接近一停靠点并进入停靠区之内时，开门指令就会被提供给门控制器，而测试37的结果将会是肯定的。由此进入一对步骤38，39，设置一门开标志（在下文中有用）并且初始化一个1.5秒时钟，用于确定完成门操作的时间;在本例中，假定门的移动行程约为55cm并将在1.4秒内完全打开。当然，在采用本发明是必须对这一定时进行调整，以适应特定的门操作系统。在关门期间可以对该1.5秒时钟进行2.5秒初始化;使其成为-2.5秒时钟，此处将其作为一个1.5/2.5秒时钟。确定指令以及向初级19提供电压的实际步骤开始于步42，把线29（图1）上送进的光学位置传感器发出的脉冲，即编码计数器的脉冲计数作为“计数”值存储;然后在下面的步43中对计数器重新初始化，从而开始一个新的1毫秒计数。步44中把一速度恒定值（Kv）与计数值相乘，计算出最后一个1毫秒时间周期中门的平均速度。在步45中把早先的位置（即门在前一个1毫秒时间周期开始时的位置）加到当前这一1毫秒期间所获的位置差的读数上，经过调整的这一位置差是一位置常数（Kp）与计数的乘积。然后在步46中更新早先的位置，使其等于新的位置，以便用于下一个1毫秒周期中的计算。子程序49按照与上述未决申请中相同的方式把速度曲线作为门位置的常数，利用一个开门常数（Ko）产生速度指令。该曲线在图1中被示于门的前沿外面。按通常的方式，在步50中提取的速度误差等于计算出的速度指令与当前速度（在步44中确定的）的差值。然后在步51中利用一比例常数（Kp）和一积分常数（Ki）产生力指令，该指令是速度误差的比例积分函数。力指令在按公知方式执行的子程序52中经过低通滤波器处理，经滤波后的结果在步53中与幅值常数（Ka）相乘，产生一幅值系数，它代表为获得所需直线力所要求的幅值，该直线力是按照为了以所需速度使直线电机加速而选定的幅值一频率关系（图4）而确定的。这一幅值在步54中被转换成一个数字，它是与数256（根据需要也可以用其他数来确定处理的结果）成比例的数，用于代表体现当前所需电流（见图5）的脉冲宽度。

直线感应电机需要有励磁电流来产生磁场，以便在导电次级18中产生次级电流。对各个初级绕组U、V、W来说，励磁电流是一固定的交流电流。该电流与直线力电流在相位上相差90°，并且在子程序55中将二者组合成二者的平方之和的平方根。由于励磁电流的幅值是固定的，并且在执行每个1毫秒中断程序时都是相同的，它可以仅是一个存储的数，该数与步54中产生的脉宽幅值数等效，从而由子程序55获得一与脉冲宽度相关的数值。按照本发明，励磁电流的幅值大约是现有技术中为获得最高电效率而所需的励磁电流的四分之一。在本例中，该幅值可以用约为32的脉宽计数值来表示。在子程序55完成之后，程序经由转换点56进到其相位部分，如图7所示。

在图7中，第一测试判断由力导出的幅值即步54（图6）中产生的读数是否等于或大于8。如图13中所示，它是作为力的函数的理想转差频率直线近似的第一个转折点，该函数的理想曲线如图13中虚线所示。然而，实践中已证明，为了使电梯门打开，图13中的实线就可以满足要求。这样就可以使程序简化。然而，在实现本发明时也可以根据需要采用查表或平方根公式来计算理想的电流（虚线）。如果该P、W、M、值不是等于或大于8，所需的转差频率就具有每8个计数值4赫兹的直线斜率，并在步60中产生。如果计数大于8，测试59的肯定结果就进到测试61，判断该计数是否等于或大于128。如果是，测试61的肯定结果就进到步62，直接产生18赫兹的转差频率。当计数处于8与128之间时，测试61的否定结果进到步63，把转差频率设定为等于4赫兹加上斜率与P、W、M减计数8的乘积。这一转差频率与图13中的实线相符。

由此产生的转差频率是直线感应电机次级与初级之间的频率滑差，众所周知，为了按所需的方式产生能使次级在初级的作用下移动的吸引力，这一频率差是必需的。在门的移动过程中，在初级中产生的这一频率不起作用，因为门本身是移动的。换言之，为产生力所需要的相位变化必须是建立在次级相对于初级发生运动的基础上。为实现这一状态，在步67中产生一个与次级和初级之间相对速度有关的相位系数，它是一速度常数（Kv）乘以速度，再乘以60°电度与每个绕组间单位空隙的比值，该单位间隙在本实施例中约为16毫米。在步68中根据每一圈360°的关系产生一转差频率相位。然后在步69中用步67和68中产生的相位之和得到总的相位。在当前这一循环期间所得的实际相位是沿着图5的正弦波上在前的相位与当前所需的总相位之和，该相位在步70中获得。然后在步71中保留步70中所获的当前相位，用于下一个1毫秒中断处理程序。

如上文中参照图3所述，在任何情况下三个绕组的相位都保持相同的关系。步70中产生的相位在步73中被用做绕组U的相位（随意的）;在需要时也可采用任何其他的关系。然后在测试74中根据步53中幅值的符号来判断作用在门上的力应为正或负值（开门或关门）。如果门是开着的，则幅值为正（此处为常规状态），则在步75和76中建立绕组V和W的相位，使它们超前120°和240°，在本实施例的常规状态下即是如此。另一方面，如果门是关着的并且力为负值，测试74的否定结果将使绕组V和W分别滞后于绕组U-120°和-240°。然后经由转换点79进到该1毫秒中断程序中如图8所示的与绕组U有关的部分。

在图8中，借助于测试84和步85把绕组U的相位校正到0至359°之间。然后在步86中求出绕组U的脉冲宽度，它是步55AC幅值（体现为脉冲宽度计数值）与绕组U相位的正弦值（如上文中结合图4所述）（见步86）的乘积。

在图14中，绕组U的AC驱动电流如图中实线所示。按照本发明，现已查明，出于某种原因（可能是与相邻磁极的磁场和磁滞有关），从驱动电压正弦波形的正半周到负半周的过渡，以及从驱动电压正弦波形的负半周到正半周的过渡都会导致电流的滞后，除非采用闭环电流控制来进行补偿。在本实施例中没有反映电机中实际电流的电流反馈，因此对发生在过零点处的电流滞后不能进行校正。按照本发明，在整个开门操作和整个关门操作的过程中紧随每个过渡之后的几个周期中通过升高电压来基本上消除电流的滞后。为此需检测过零点，并设置一标志;在随后的几个周期中，借助于把等效的计数加到这几个周期中的脉冲宽度上，获得一定比例的最大幅值。

在图8中，测试87判断是否已设置了过零标志。除了在过渡点之后的几个周期中之外，不会有过零标志，这一否定结果因此会进入测试88，判断绕组U相位的正弦值是正数还是负数。如果是正数，测试88的肯定结果就进入测试89，判断在下一个前一1毫秒周期中该绕组U的相位的正弦值是否为正值。若为正，就意味着不是过零点，从而使以下多个步骤被旁路。如果前一个周期中的正弦值为负值，例如图14中点90处的情况，测试89就会出现否定结果，随之进到步91设定一过零标志，在步92中设置一等于零的U计数器（用于对提供增压信号的几个周期计数），以及在步93中记忆绕组U相位的正弦值，以供下一周期中使用（先前相位U）。

然后在步98中产生绕组U的增压值，它是一个比值的指数再乘以一个计数KB，KB可以是一个最大幅值的有效系数，例如在60至90之间的一个计数，在本实施例中KB的计数为75。上述比值是增压的周期表减去U计数器（由步92在零点处使其初始化）的设定值，其中增压的周期数可在4至8之间变动，但在本实施例中等于5。指数（Kb）可以为1，或是在对本发明进行实施时根据需要取1/2至2之间的数值。需要做的工作是按以下方式设计步98中的参数，使绕组中的电流尽量接近正弦波形。在步98中产生了增压系数之后，在步99中使U计数器增值。然后在测试100中判断U计数器是否已达到了设定值6。在过零点后的第一周期中，U计数器不会设定到6，测试100的否定结果将进到步101，把步98中算出的增压值加到绕组U的脉冲宽度值（在步86中求出）上。如图14所示，在过零点之后的第一个1毫秒期间，除非指数（Kb）小于1，增压值应为KB的全值，即计数为75。在过零之后的第二个1毫秒周期中，步98的比值为4/5;第三个周期中为3/5，依次类推直至第五个周期的比值为0。U计数器随后在步99中增值到6，使测试100的肯定结果进到步102，清除过零标志。从而使程序能如上所述在测试88-90中再次查找过零点。然后执行用于绕组V的子程序103和用于绕组W的子程序104，它们均与参照绕组U描述的步骤和测试84-102相同。执行完这些子程序之后，经由一转换点105进到1毫秒中断程序的斜降部分，参见图9。

图9中的第一测试107判断是否已设定了关门标志。该标志仅在门刚刚关闭时设置。假定未设置该标志，测试107的否定结果则进到测试108，检查1.5/2.5秒时钟是否已到时。在通常的情况下，由于门是开着的，时钟不会到时，因此就结束该1毫秒中断程序，并经由返回点110回到其他程序。尽量门已打开，或是门在某一刻已经关闭，在开门或关门程序（图6）之后，时钟被初始化，经过1 1/2 秒，该1.5/2.5秒时钟就会到时，使测试109的肯定结果进到步111，设定斜降标志，并随之进到一系列步112-114，使绕组U，V，W的脉冲宽度值递减1个计数。如上所述，该斜降标志被用于图6中判断是否应把大部分的1毫秒中断程序旁路。在减数之后对每个脉冲宽度值进行测试，在一系列步115-117中判断其是否被减到0。如果出现任何一个非零值，其否定结果就将进到返回点110。

在随后的下一个1毫秒中断中，程序将从图6的入口点34开始。由于1.5秒到时的结果，在步111中已设定了斜降标志，因此，图6中的测试35的肯定结果将进到转换点105，从而直接进入图9中的1毫秒中断程序的斜降部分。除了在门的运动过程中之外，1.5/2.5秒时钟点是处于到时状态，测试109因此持续其肯定结果，从而进到步111-114重复地设置（没有任何害处）斜降标志，并再次使脉冲宽度减少。接着由测试115-117再次判断所有的脉冲宽度是否已被减到零。最初的脉冲宽度值不会为零，程序因此进到返回点110。

在下一个1毫秒间隔中，再次通过图6中的入口点34进入1毫秒中断程序，而测试35的肯定结果将使程序再次跳到斜降转换点105，并再次进入测试107。

无论脉冲宽度值在1.5秒结束时是多少，它们都会在256毫秒内降到零，因为本实施例中所用的最大计数点是小于256。在某一时间点（通常是在1.5秒到时后的几个周期内），所有的脉冲宽度值都会减少到零，从而使测试114-116的一系列肯定结果进到测试120，判断门是否正在打开，这是通过对步38中设置的正在开门标志进行测试来实现的。如果门已开始打开，就设置该标志，测试120的肯定结果将进到步121，清除正在开门标志，并在步122中设置一开门标志。该开门标志表示门是开着的，并将一直保持到从电梯控制器接收到关门指令时为止，下文中将对此做进一步详述。由于不再需要在步112-114中使计数斜降，因而在步123清除斜降标志，并在步124清除关门标志（其作用在下文中描述），这样做是多余但无害的。然后，计算机经由返回点110退回其他程序。

下一个1毫秒中断从步123中清除斜降标志的时刻开始，测试35，36和109的否定结果将进到测试127，检查开门标志的设置。由于已在步122中设置了该标志，程序将在测试128中等待关门指令。在门被打开并且乘客正在上、下的时间内（该时间段由电梯控制器或是电梯舱内的开门按钮来确定），不会有关门指令，因此，测试128的否定结果将使程序经返回点129退回其他程序。

最后，电梯控制器会发出关门指令，下一个1毫秒中断就会发现测试128的肯定结果，从而进到步130清除开门标志，并在步131中使2.5秒时钟初始化。从此时开始关门操作。关门的过程需要2秒以上，这是出于公知的安全原因在关门时需要限制门的总惯量。只要是门正在关闭，每个周期都会进到测试132，判断是否有乘客挡住了两扇门之间的光束，或是通过操作安全制动器等等使门反向。如果发生门的反向，就使关门操作过程在任一阶段停止，并开始执行开门操作。无论门处于何处，一旦出现反向，就会执行以上按照图6-8所述的开门操作信号处理程序。由于程序是一种位置循环，完全可以处理这种问题，并且可以在门所处的位置上接替关门操作。此时可能出现较大的相位和速度等等误差，但这些误差会使程序很快地恢复到正常的开门程序。

若不出现门反向，测试132的否定结果将进入一系列步骤135-139，它们与步42-46相同，区别仅是速度和位置增量为负值（指向关门方向）。子程序140产生一负速度指令，它是一关门常数（kc）和最大位置与当前位置之差的函数，其他处类似于子程序49。然后按前述的方式执行各步骤和子程序50-55，最终得到由脉冲宽度的计数体现出来的所需AC幅值。

在图7中象前述的开门操作中一样地执行步骤和测试59-73，因为这些步骤是没有方向性的。然后在测试74中判定步53的幅值不是正值，并使测试74的否定结果进到步77，78，产生绕组V和W的相位，它们分别与绕组U的相位相差-120°和-240°。

在图8中，步骤和测试84-102和子程序103，104在关门方向与按照开门方向所描述的情况相同。在第一次通过图9的程序时，关门标志不会被设定，因为门仅是刚刚开始关闭而尚未关闭。1.5/2.5秒到时的情况不会发生，因此测试108的否定结果将通过返回点110退回其他程序。

在下一个1毫秒周期中，从图6中的入口点34进入1毫秒中断程序。此时，所有测试35，36，109和127的肯定结果将进到测试132，判断是否有反向发生。假定没有反向，就象先前一样执行1毫秒中断程序。该程序将被不断地执行，直到最终1.5/2.5秒时钟到时为止，由图9中测试108的肯定结果指示出时钟到时。然后在步111中设置斜降标志，并且在步112-114和测试115-117中减少和测试用于三相绕组的脉冲宽度值。脉冲宽度值将会在1.5/2.5秒时钟到时后的几个周期后下降到零，从而使测试115-117的肯定结果进到测试120。此时，由于门正在关闭，不会设置正在开门的标志，测试120的否定结果就进到步143，设定关门标志。这一标志在本实施例中被用于使图9的程序与所有电梯上用于指示门完全关闭的通用机械开关实现真正的同步。该开关的设置由测试144确定。在此后通过1毫秒中断程序时，斜降标志（图6）和关门标志（图9中测试107）会进到测试144。如果机械开关尚未闭合，测试143的否定结果就会进到返回点110。最后，门完全关闭开关将会闭合，而使测试144的肯定结果进到步123，124，清除斜降标志和关门标志（该标志在步143中设置）。值得注意的是，在开门操作结束时也清除关门标志，但没有关系。

1毫秒中断程序为每个绕组U，V和W产生了两个数值。一个数值是在图8的步86中产生并可能在步101中被增加的脉冲宽度，另一个数值是在图8中由步骤和测试84，85校正的相位值。在产生脉冲宽度时使用相位，因此，与相位有关的其他用途就是该相位正弦函数的符号，该符号被用于判断电机绕组是由驱动正弦波的正半周还是负半周驱动。

在图10中，经由入口点145进入一64微秒中断程序，并由一系列步146-148为在步86和101中为各个绕组产生的脉冲宽度分别设置U，V和W绕组的计数器。然后在测试149中测试U绕组相位正弦函数的符号。如果该符号为正，就表示应向直线感应电机的初级19（图1）的U绕组（图2中的20，21）施加正电压。这是通过步150来实现的，即通过适当的开关153把线152上的固定的正电源电压连接到滤波器155的一个输入端154（与U绕组有关的）上（图12）。另一方面，如果测试149确认U绕组的正弦相位符号不是正，就会进到步156，从电源157向接在端子154上的开关158提供固定的负电压。类似地，图10中的测试和步骤161-166会通过开关171-174从或152，157上的电源分别向滤波器155的附加端169，170提供正电压或负电压。在图10中，当所有计数器均已设置并且三个开关接通时，就经由返回点175退回其他程序。

滤波器155位于（在本例中）开关153，158，171-174和直线感应电机初级19的绕组20-25之间。该滤波器由跨过绕组对（U，V;V，W;W，U）连接成三角形的三个电容器构成。在每个开关和相应的绕组之间设有扼流线圈180-182，防止电容器177-179出现跨越开关153，158，171-174的短路。滤波器155的电容器和扼流线圈是这样选择的，即使其构成一个能明显地削弱140赫兹以上频率成分的低通滤波器;这样选择频率转折点的原因是140赫兹以下的频率对人来说是听不到的。滤波器155从图5所示20赫兹的门电流频率基波中滤除谐波，但是在本发明中正常应用的频率范围可以是0至24赫兹。

如图5所示，在任一1毫秒期间内为每个绕组提供大约16个系列脉冲，每个脉冲的脉宽由施加到特定绕组上的正弦波幅值来表示。可以直接由U，V和W计数器实现这些脉冲宽度的定时，设置这些计数器的目的是要在图10的步146-148中对脉冲宽度进行校正和减小，当计数器被减到零时，就会分别造成相应的中断，例如在图11中用于U绕组的U计数器中断。一旦U绕组的脉冲宽度成为完整的，U计数器就会通过入口点185进入图11中相应的中断，该中断的作用是在一对步骤186，187中关断正的U开关153和负的U开关158（无论哪一个原先导通），然后经返回点188退回其他程序。为V绕组和W绕组也提供了相同的计数器中断程序（未示出）。

本发明采用了一种独特的装置组合，控制算法及其技术方案，提供了一种极为简单，低成本，低维修量的电梯舱门打开系统，它可以适合各种要求，提供极为平滑和安静的操作。除此之外，本发明还包括对现有技术中的设备，控制算法以及有用的技术进行选择，从中获得独特的组合，由此来完成本文所述的全面的高性能，低成本系统。

以上仅是对实现本发明的机构结构，逻辑以及计算功能做出了简化的描述。其逻辑流程图不应被错误地看做与实现本发明的计算机软件等效，而是为了说明一个实施例，可以用公知的编程技术对其进行修改。本发明的上述实施例中采用的参数和数值仅是为了便于说明。为了在任一种特定实施例中最佳地使用本发明，显然可以采用其他的参数和数值。在某些场合可以利用查表方式来代替本文程序中和几处计算工作，这些都是显而易见的。本发明的应用是针对这样一种直线感应电机来描述的，该电机的初级具有垂直的磁极，并且把水平的次级设在其初级的下方。本发明也可用于其他类型的直线感应电机，例如那种具有水平磁极的电机，并且把次级改成与初级平行设置。

尽管本发明是参照上述特殊实施例来描述的，熟悉本技术领域的人都应该知道，在不脱离本发明精神和范围的条件下可以实现多种变更和增删。

Claims (4)

1、一种直线感应电机的驱动方法，该电机的次级被连接到一个电梯舱门，该方法包括在一系列固定的单位时间周期内循环地执行以下步骤：

a)提供电梯门运行的每单位距离的给定电脉冲数；

b)确定上述步a)中提供的脉冲数；

c)对步b)中确定的脉冲计数进行累加，获得一位置信号；

d)根据在上述步b)中累加所得的脉冲数确定在上述单位时间周期间的平均速度；

e)利用在步c)中所获的位置获得一作为位置的函数的速度指令；

f)用步e)中产生的速度指令与在上述步d)中确定的平均速度之差获得一速度误差；

g)产生一个力指令，它是上述速度误差的比例积分函数；

h)确定一预定的所需相位，它是上述力指令的函数；

i)确定在上述步d)中所确定的速度条件下在上述直线感应电机的次级中出现的相位差；

j)根据在上述步h)和i)中所获的相位之和获得一个总相位信号；

k)提供一脉冲宽度信号，它是一预定励磁电流和上述力指令的矢量和乘以上述总相位信号的正弦值的函数；以及

l)在第二时间周期系列中，在由上述脉冲宽度信号确定的一定时间长度内把一不变的DC电压反复连接到上述直线感应电机初级的一个绕组，该绕组与上述总相位信号的正弦值的符号具有相同的极性。

2、按照权利要求1的方法，其特征是上述直线感应电机是一个三相直线感应电机，上述步j）提供与上述点相位信号相关的三个相位信号，并且其相互之间成120°关系，上述的步k）中包括提供脉冲宽度信号，该脉宽信号是上述矢量和与各个上述三相信号正弦值的乘积的函数;以及

上述的步1）包括，在由相应的脉冲宽度信号所确定的一定时间长度内分别把一不变的DC电压连接到上述电机的三个绕组上，其中各绕组与上述三个相位信号中相应的一个的正弦值符号具有相同的极性。

3、按照权利要求1的方法，其特征是上述第二时间周期系列中的每个上述固定的单位时间周期均包括多个时间周期。

4、按照权利要求1的方法，其特征是上述第二时间周期系列中的每个上述固定的单位时间周期均包括大约16个时间周期。

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