CN1128729A - 起动电梯的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种起动由同步电机驱动的电梯设备的方法。同步电机(2)由变频器(11)馈电，牵引滑轮(12)与电机(2)相连以通过提升绳索(14)移动电梯轿厢(18)。根据本发明，当电梯停止时确定定子磁场的转角，当电机再次起动时，根据载荷信号(Wg)的变化确定定子磁场转角的新值(Bs2)，并且调整变频器(11)，使得在电机(2)中产生一个其方向对应于定子磁场新转角(Bs2)的磁场。

Description

起动电梯的方法
本发明涉及一种用于起动电梯设备的方法。
当一部电梯设备起动后，电梯轿厢移离楼梯平台时，该轿厢必须平稳起动而不产生突然的速度或加速度变化。在起动的瞬时，电梯设备必须能产生相应于电梯载荷的扭矩，这可以通过例如控制制动器和电梯电机来实现以使得在牵引滑轮轴上产生足够的扭矩。
当电梯电机为一同步电机时，特别是一种使用永磁铁的同步电机时，只有转子角度已知时才可能将扭矩控制在适当的值。确定转子转角需要一转角测量装置，转角测量装置与所需的其它附加设备增大了费用，在小型电梯中更是如此。另一方面，在实际使用当中，要通过控制制动器来实现无冲击起动是相当困难的。
本发明的目的在于提供一种使用同步电机来起动电梯设备的新方法。
为实现本发明，本发明提供了一种用于起动电梯设备的方法，该电梯设备包括一个由变频器馈电的同步电机和一与电机相连并通过提升绳索移动电梯轿厢的牵引滑轮，在本方法中，在起动时检测电梯载荷信号并且产生一个与加在电梯电机轴上的载荷相应的扭矩，包括：
当电机停止时，电机被馈以直流电流，通过变频器确定同步电机定子的磁场转角；
确定在停止过程中载荷信号的变化；
当电机再次起动时，根据载荷信号的变化确定定子磁场转角的新值；
调整变频器使得在电机中产生一个其方向与定子磁场新转角相对应的磁场。
根据本发明的另一方面，本发明的方法包括有：在停止时根据定子磁场转角和载荷信号确定转子转角，并将该转角的值存储在存储器中；
当电机再次起动时，检测载荷信号，并根据载荷信号和存储在存储器中的转子转角确定产生相应于载荷的扭矩所需的定子磁场的转角；
通过变频器产生供给电机的电流以及相应于所需扭矩的定子磁场的转角。
根据本发明方法的又一方面，其中所述同步电机在停止的瞬时和起动的瞬时保持相同的磁化强度。
根据本发明方法的再一方面，其中所述同步电机由永磁铁磁化。
根据本发明方法的另一方面，其中所使用的载荷信号是轿厢载荷信号。
根据本发明方法的又一方面，其中当表示定子和/或转子磁场的转角的数据由于电干扰或其它原因丢失时，电机被馈以足以使电机保持静止的直流电流。
起动时，运用本发明方法控制电梯电机的电梯控制装置不使用单独的转角测量装置就可获知转子转角的实际值。根据在任何情况下必须确定的信息电梯或其设备中可获得起动所需的所有数据。一种足够平稳的起动可在不使用复杂的调节电路的情况下方便地获得。此外，在由本发明方法控制的电机中，磁场的方向和大小恰好可产生在起动时所需的扭矩。
下面根据附图对本发明进行详细描述，其中：
图1是电梯设备的示意图。
图2表示作为定子和转子磁场间变化的函数的载荷扭矩。
图3给出了在不同操作条件测得的系统的各参数值。
图1所示的是电梯设备的示意图，图中只示出了为理解和实施本发明所需的电梯各部件。该设备包括一同步电机2，该电机具有一带有定子绕组6的定子4和安装在定子外的转子10，定子4和转子10之间有一空气间隙8。图中显示了径向空气间隙，但同样可以具有轴向空气间隙。上述定子绕组用作三相绕组，并以一种本领域中公知的方式形成，该绕组由所控制的变频器11供电。电机速度通过改变变频器11的输出频率来控制。转子配置有永磁铁，形成有磁极N和磁极S。安装在转子外周缘上的是一牵引滑轮12，电梯的提升绳索14嵌在滑轮的凹槽中。提升绳索的一端与对重16相连，另一端与电梯轿厢的轿厢框架18相连。轿厢20安装在框架18内，其下面装有称重装置22。与载荷成正比的载荷信号经导线24传给电梯控制装置26。来自电梯控制装置26的控制电梯所需的代表电梯操作的数据，如起动、停止和速度曲线等数据经导线28传给变频器11。
图1中，由供给定子绕组的交流电压在空气间隙内产生的旋转磁场相对于定子的转角由指针表示，指针Gr表示随转子旋转的由转子永磁铁产生的磁场相对于定子的方位。相应地，指针Gs表示相对于定子的由定子绕组产生的定子磁场的方位。同步电机的扭矩是指针Gr和Gs之间夹角δ的函数，下文中，指针Gs和Gr间的夹角δ称为载荷角。图2表示作为载荷角函数的同步电机的扭矩，其中电机驱动扭矩T′对应于载荷角δ′。
本发明实质上基于利用电机的载荷扭矩与载荷角的相互关系。图3显示了在停止时刻t1和起动时刻t2前后作为时间函数的电机速率V、扭矩T、载荷角δ、定子和转子磁场转角Bs和Br以及载荷信号Wg的变化情况。定子和转子的磁场角Bs和Br分别表示相对于选定参考方向的代表定子和转子磁场方位的指针Gs和Gr的方位。该参考方向可以是例如图1中水平向右的方向。
当电梯停止在某一平台时，其速率正好在时刻t1前减小到零，此时制动器关闭。在零速时，同步电机被馈以直流电。载荷扭矩T保持在T1值，该扭矩足以使电梯保持静止。相应地，载荷角保持在对应于扭矩T1的δ1值。另一方面，由于变频器接收到定子磁场指针的方向Bs1，因此在t1时刻转子磁场的转角Br1也是知道的，该转角可以存储在控制装置的存储器中。电机借助机械式防滑制动器保持静止。因此，在停止状态转子和其转角保持不变。但是当乘客上下电梯时，轿厢载荷和电机轴上的扭矩会变化。轿厢载荷由载重信号Wg表示，Wg在t1时刻的值为Wg1。
在t2时刻，电梯设备起动，电机必须产生一个相应于加在电机轴上的载荷的扭矩，扭矩T2的大小根据所产生的载重信号的变化获得，即T2-T1＝Wg2-Wg1。在起动的瞬时，电机被馈以直流，这样，所供电流的频率为零。所需的扭矩决定了载荷角δ2的大小，当转子处于与停止瞬时同一位置时，假设定子磁场角Bs2＝δ2＋Br2，式中Br2＝Br1，该转角的值可从控制装置的存储器中读出。在正常使用的操作范围内，由图2显示出的扭矩曲线大致呈直线。
变频器必须设计成能够使磁场转角被读取并设置成预定的直流值，这可以通过在连续的存储单元中存储各电压值来实现，整个周期可分为例如256个部分，这样，定子的磁场转角只不过是一个存储地址而已。在起动瞬时，如果载荷信号不变，则存储地址是相同的。相应地，如果载荷信号改变了，存储地址就升高或降低。由于电机在起动和停止的瞬时被馈以直流电流，存储电流角来替代存储电压角并以相应的方式使用它是可能的。
在本发明方法中能方便地使用载重信号。在电梯中，由于为了其它目的例如过载控制也需要载荷信息，因此载重信号总是可以获得的。用于设定起动扭矩所需的其它参数是不变的：转子是静止的，由永磁铁转子产生的磁场转角是不变的并被存储在存储器中，由轿厢工作载荷以外的载荷如绳索载荷施加在牵引滑轮轴上的扭矩在停止状态是恒定不变的。因此，所需的关于起动扭矩的精确数据可以提供给控制变频器的装置，并不需要单独的附加装置，这样，产生所需扭矩的起动电流和定子磁场转角能由变频器设定。载荷信号还可由电梯领域中为人们所公知的其它方法确定，例如可通过测量绳索端部或绳索与电梯轿厢连接点周围的载荷来确定或者使用由制动器载荷称量器提供的载荷信号。
在系统由于某些原因在停止瞬时没能储存转子转角的异常情况下，电机被馈以足以使电机保持静止的直流电流。所需电流的大小可根据电梯的位置和载荷大致估算。然后释放制动器，并充分缓慢地起动电机以使转子转角落回所需的扭矩范围。
上面，已通过一个实施例对本发明进行了描述，但是，本发明不应仅限于上述实施例，其实施例可在下述权利要求所定义的范围内变化。

Claims (6)

1、用于起动电梯设备的方法，该电梯设备包括一个由变频器(11)馈电的同步电机(2)和一与电机(2)相连并通过提升绳索(14)移动电梯轿厢(18)的牵引滑轮(12)，在本方法中，电梯载荷信号(Wg)被检测并且在起动时可产生一个与加在电梯电机(2)轴上的载荷相应的扭矩，其特征在于：
当电机(2)停止时，电机被馈以直流电流，通过变频器(11)确定同步电机定子的磁场转角(Bs1)；
确定在停止过程中载荷信号(Wg)的变化；
当电机(2)再次起动时，根据载荷信号(Wg)的变化确定定子磁场转角的新值(Bs2)；
调整变频器(11)使得在电机(2)中产生一个其方向与定子磁场新转角(Bs2)相对应的磁场。
2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在停止时根据定子磁场转角(Bs1)和载荷信号(Wg1)确定转子转角(Br1)，并且将该转角的值存储在存储器中；
当电机再次起动时，检测载荷信号(Wg2)，并根据载荷信号(Wg2)和存储在存储器中的转子转角(Br1)确定产生相应于载荷的扭矩所需的定子磁场的转角(Bs2)；
通过变频器(11)产生供给电机的电流以及相应于所需扭矩的定子磁场的转角。
3、根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，同步电机(2)在停止的瞬时和起动的瞬时保持相同的磁化强度。
4、根据权利要求1至3任意一项所述的方法，其特征在于，同步电机由永磁铁磁化。
5、根据权利要求1至4任意一项所述的方法，其特征在于，使用的载荷信号(Wg)是轿厢载荷信号。
6、根据权利要求1至5任意一项所述的方法，其特征在于：当表示定子和/或转子磁场的转角的数据由于电干扰或其它原因丢失时，电机被馈以足以使电机保持静止的直流电流。
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