CN1133815A - 电梯用驱动补偿装置及其方法 - Google Patents

Abstract

一种电梯驱动补偿装置及方法，在电梯以正常速度运行时利用转矩特性自动计算并贮存零和满载状态下的载荷分量转矩值，使电梯驱动补偿能更精确容易地实现，该装置包括：速度命令产生机构，在电梯轿厢零和满载状态时控制载荷分量转矩值；及一转矩控制机构，用于根据速度命令值与电梯速度反馈值之间差值贮存在零和满载状态的载荷分量转矩值，计算贮存的转矩值及电梯的实际驱动补偿值，产生电压命令值并控制马达的转矩以实现对电梯轿厢的控制。

Description

电梯用驱动补偿装 置及其方法

本发明涉及一种电梯用的驱动补偿装置及其方法，以能够利用电梯按常速运行时的转矩特性自动计算及存储轿厢在零载荷和满载荷状态下的载荷分量转矩值，从而更精确容易地实现对电梯的驱动补偿。

图1展示了一种用于电梯系统的传统驱动补偿装置，电梯系统有乘客乘坐用的轿厢100，在轿厢100与缆绳110间有一个平衡轿厢100重量的平衡重103，一个支承连接平衡重103与轿厢100的缆绳110并传送一个预定力的槽轮109，一个用于将三相电流R、S、T变为直流电流并平滑电流的变换器104，一个将变换器104输出的直流电转变为三相电流的逆变器106，一个检测从逆变器106来的两相电流用的电流互感器111，一个根据从递变器106来的三相交流电产生一个与槽轮109一起作用使轿厢运行的转矩的马达107，一个用于检测马达107的速度并用于产生相应于被检测速度的脉冲的编码器108，一个置于轿厢100的预定部位用于检测旅客载荷量的载荷检测装置101，及一个驱动补偿装置102，用于运算由电流互感器111检测到的电流反馈值S3、由编码器108检测到的实际速度反馈值S2、载荷检测装置101的载荷检测值S4以及外部加的速度命令值S1，然后用于产生控制马达107转矩的电压命令值S13，以及一个根据驱动补偿装置102的电压命令值S13变换逆变器106的输出并控制马达107的驱动用的驱动机构105。

如图2所示，驱动补偿装置102包括一个用于获得外加的速度命令值S1和由编码器108实际检测到的反馈值S2之间差值的第一减法单元102a，一个用于将由第一减法单元102a获得的差值转变为一个速度分量转矩值S11的速度控制机构102c，根据在轿厢100为零载荷和满载荷状态时的载荷分量转矩值S5，将由载荷检测装置101检测到的载荷检测值S4转变为载荷分量转矩值S10的一个载荷/转矩变换机构102b，一个将从速度控制机构102c输出的速度分量转矩值S11与载荷/转矩转换机构102b输出的载荷分量转矩值S10相加，并用于输出一实际转矩值的加法器102d，一个用于将经加法器102d相加后的转矩值转变为转矩分量电流值S12的转矩/电流转换机构102e，一个用于得到由转矩/电流转换机构102e转换的转矩分量电流值S12与由电流互感器111检测到的电流反馈值S3之间差值的第二减法单元102f，以及一个根据由第二减法单元102f得到的电流差值输出电压命令值S13的电流控制机构102g。

下面结合附图解释电梯用的传统驱动补偿装置的运作情况。

开始时，通过转换器104，外加的三相交流电流R、S、T被转换为直流电流并加以平滑然后输出到逆变器106。

之后，逆变器106将由变换器104给其施加的直流电流转变为交流电流，并将之输送至马达107。

马达107由逆变器106施加的三相交流电驱动，因而支承连接于轿厢100与平衡重103之间的缆索110的槽轮109也被驱动，从而使轿厢100运动。与此同时，安装于轿厢100预定部位的载荷检测装置101检测相应于轿厢100内的旅客重量的载荷，并将相应于检测到的载荷的载荷检测值S4传送至驱动补偿装置102。

此外，电流互感器111检测由逆变器106转变的三相交流电中的两相电流，并将检测过的两相电流作为电流反馈值S3输送至驱动补偿机构102。编码器108检测马达107的速度，并将相应于检测到的速度的速度反馈值S2传送至驱动补偿装置102。

之后，如图3所示，驱动补偿装置102计算由电流互感器111检测的电流反馈值S3、编码器108的速度反馈值S2，载荷检测装置101的载荷检测值S4，以及根据相应于在本电梯设计允许的零载和满载情况所贮存的一载荷分量转矩值S5的外加速度命令值S1，之后输出电压命令值S13。

亦即，根据在电梯安装或保修时贮存的轿厢在空载和满载状态下的驱动补偿装置102的载荷分量转矩值S5，由载荷/转矩转换机构102b将从载荷检测装置101输出的载荷检测值S4转变为载荷分量转矩值S10。并送至加法器120d。

同时，驱动补偿装置102的第一减法单元102a获得外加速度命令值S1与马达107的实际速度反馈值S2之间的差值，S2是由编码器108得到的并被传送至速度控制机构102c。之后，速度控制机构102c输出相应于由第一减法单元102a获得的差值的一速度分量转矩值S11并传送至加法器102d。

因此，加法器102d将载荷/转矩变换机构102b输出的载荷分量转矩值S10与由速度控制机构102c输出的速度分量转矩值S11相加，并将相加得的值传送至转矩/电流转换机构102e。

转矩/电流转换机构102e将载荷分量转矩值S10与从加法器102d输出的速度分量转矩值S11之间的和转换成转矩分量电流值S12，并输出到第二减法单元102f。

第二减法单元102f得到由转矩/电流转换机构102e输出的转矩分量电流值S12与马达107的电流反馈值S3之间的差值，这是由电流互感器111检测的并将此差值传送至电流控制机构102g。

电流控制机构102g根据第二减法单元102f输出的电流差值输出一电压命令值S13，而驱动机构105根据如此输出的电压命令值S13控制逆变器106，因而相应于轿厢100荷载状态的马达107的转矩就被补偿和控制。

如图3所示，载荷/转矩变换机构102b将在图3中以G1至G4的各直线表示的载荷检测值S4转换，并将转矩值S10作为一驱动补偿值输出。被表示为G1至G4各直线的零载荷和满载荷在安装或维护时被控制并被贮存。

亦即，虽然相同的载荷被施加于该轿厢100，按照电梯的内部装饰或安装条件，轿厢100的运行距离、各条直线的倾斜度是不同的。在轿厢零载荷或满载荷状态下的载荷分量转矩值S5被控制，以便控制和驱动补偿从载荷/转矩转换机构102b输出的载荷分量转矩值S10，而被控制的零载荷和满载荷值的转矩分量值贮存于存储系统中。

在安装或维护电梯时，该轿厢在零载荷和满载荷状态时的载荷分量转矩值S5的控制根据图4所示的流程图进行。

此外，我们假定，在图3中表示为直线G3的载荷分量转矩值S10是精确的驱动补偿值中的一个。亦即，载荷分量转矩值S10被载荷/转矩变换机构102b根据一现在输入的载荷检测值S4及贮存在存储系统中的载荷分量转矩值S5进行计算。因此电梯就根据计算出的载荷分量转矩值S10进行操作(ST2)。与此同时，电梯操作者或安装者判断，是否有外加冲击出现在该电梯上(ST3)。当系统内不存在驱动冲击时，当前的载荷分量转矩值S10就被判定为是正确的载荷/转矩变换值，因而在零载荷和满载荷状态时的该载荷分量转矩值S5的控制就得以实现(ST4)。

但是，当在图3中以直线G2表示的轿厢在零载荷和满载荷状态下的载荷分量转矩值S5被贮存在当前的存储系统中时，就有一个驱动冲击出现。因此操作员或安装员要将轿厢在零载荷和满载荷状态下的载荷分量转矩值S5修正到一定值，该值在图3被用直线G4或G1来表示，并再次操作电梯(ST2)。即，操作员或安装员只是根据其具体的感觉反复调整当前的载荷分量转矩值S10，一直到值S10与在图3中以直线G3表示的值一致为止(ST5)。

但是如上所述，此电梯驱动补偿装置的缺点在于，在安装或维护电梯系统时，通过调整轿厢在零载荷状态和满载荷状态下的载荷分量转矩值S5驱动电梯之后，判断有某种外加驱动冲击存在，就根据操作员或安装员的感觉，在电梯零载荷和满载荷状态下控制载荷分量转矩值S5，一直到外加的驱动冲击不出现为止。即，由于只是根据操作者或安装者的感觉来补偿电梯系统的驱动缺陷，要达到更精确的控制和调整是不可能的，要使之成为可能会增加制造成本。

因此，本发明的一个目的是提供一种电梯用的驱动补偿装置及其补偿方法，它们能克服在电梯的传统驱动装置及其补偿方法中所遇到的那些问题。

本发明的另一个目的是提供一种电梯用驱动补偿装置及其补偿方法，它们能够利用电梯在常速下运行时的转矩特性，自动地计算轿厢在零载荷和满载荷状态下的载荷分量转矩值并将之贮存起来，以便使电梯的驱动补偿可以更精确更容易地实现。

为了达到上述目的，提供一种电梯用驱动补偿装置，它包括一个速度命令产生机构，用于在一种运行模式被设定时产生某个命令值，以便控制在电梯的轿厢处于零载状态和满载状态时的载荷分量转矩值；以及一个转矩控制机构，用于在不考虑一运行模式中的载荷检测值的情况下，根据速度命令值与一速度反馈值的差值，贮存在轿厢零载荷和满载荷状态情况下的载荷分量转矩值，计算在该运行模式完成之后贮存的转矩值及电梯的实际驱动补偿值，产生一个相应于该计算的驱动补偿值的一电压命令值，并且控制马达的转矩以便控制该电梯的轿厢。

为了达到上述目的，还提供一种电梯用的驱动补偿方法，它包括如下步骤，第一步骤确定一个速度命令值，以便控制电梯在该运行模式下的驱动补偿，并驱动该电梯而不考虑相应于此电梯的一载荷检测值的载荷分量转矩值；第二步骤判断在电梯被驱动经过一定时间后，电梯的速度反馈值与该速度命令值之间的差值是否对应于一定值；第三步骤，在判定该差值相应于该一定值时，通过将当前速度分量的转矩值作为轿厢在零载荷或满载荷状态下的转矩值贮存，来完成此运行模式；以及第四步骤，通过参照根据在轿厢零载荷和满载荷状态下的运行模式贮存的一转矩值，产生一个根据电梯的一载荷检测值计算出的驱动补偿值。

对附图简要说明如下。

图1是用于电梯系统的一传统驱动补偿装置的示意性框图。

图2是图1所示传统驱动补偿装置的框图。

图3是载荷分量转矩值与从图1的一载荷/转矩变换机构输出的载荷之间的特性曲线。

图4是图1所示传统驱动补偿装置的驱动补偿方法流程图。

图5是是本发明的、用于电梯的一驱动补偿装置的框图。

图6A到6D是根据本发明，在电梯轿厢满载状态下正常爬升时的马达速度与其转矩之间的特性曲线。

图7A、7B是根据本发明，在零载荷或满载荷状态下进行驱动补偿控制的运行模式中电梯轿厢进行爬升时，图5中的一转矩值与速度反馈值之间的特性曲线。

图8是根据本发明的、用于电梯的驱动补偿装置的驱动补偿值控制方法流程图。

图5展示了本发明用于电梯的驱动补偿装置，它具有在某一定运行模式设定之后产生一定速度命令值S1′的一个微处理器的速度命令产生机构201，以便控制在轿厢零载荷与满载荷状态下的载荷分量转矩值；以及一个转矩控制机构200，用于根据由速度命令产生机构201输出的一速度命令值S1′，从编码器108输出的速度反馈值S2及从电流互感器111输出的电流反馈值S3计算出一个驱动补偿值，并将相应于该计算出的驱动补偿值的一个电压命令值S13输出，从而控制马达107的转矩。

这里，在附图中，与传统技术相同的构件给以相同的标号。

转矩控制机构200有一个用于获取从速度命令产生机构201输出的速度命令值S1′与马达107的速度反馈值S2之间差值的第一减法单元200a；一个速度控制机构200b，它用于通过转换在该运行模式下由一减法单元200a获得的差值根据速度反馈值S2，贮存在轿厢零载荷和满载荷状态下相应于转矩值S11′的载荷分量转矩值，根据在该运行模式完成之后在轿厢零载和满载状态下的载荷检测值S4及载荷分量转矩值实现载荷/转矩转换，根据速度反馈值S2计算转换的载荷分量转矩值和速度分量转矩值，并将由计算得到的转矩值S11′作为该电梯的驱动补偿值输出；一个转矩/电流转换机构200c，它用于将由速度控制机构200b获得的转矩值S11′转换成转矩分量电流值S12；一个第二减法单元200d，它用于获取由转矩/电流转换机构200c转换的转矩分量电流值S12与由电流互感器111检测到的电流反馈值S3之间的差值；以及一个电流控制机构200e，用于将相应于由第二减法单元200d获得的差值的一电压命令值S13输送至驱动机构105。

下面结合附图对本发明的用于电梯的驱动补偿装置的操作进行介绍。

在该运行模式完成之后，当电梯在其轿厢满载状态下被正常提升时，如图6A所示，电梯经过加速阶段，正常速度阶段和减速阶段而停在某一层处。此时，从速度控制机构200b输出的转矩值S11′如图6B所示。此外，相应于在轿厢100与平衡重103之间有不平衡载荷的情况的转矩的载荷分量转矩值展示于图6c。

图6D示出输入到转矩/电流转换机构200c的实际转矩命令值，而在正常速度区间内的载荷分量转矩值在不考虑摩擦时与实际转矩命令变为相同。

然而，在载荷检测装置101有良好的性能时以及在载荷分量转矩值被精确地控制时，可以获得图6中展示的特性曲线。

因此，利用如图6D所示在正常速度区间内实际转矩命令与载荷分量转矩变成相同的这一原则，对驱动补偿值加以控制。

亦即，在安装或维护电梯时，如图8所示，当在步骤ST100期间设定一运行模式时，速度命令产生机构201在步骤ST101内输出某一命令值，而且，此速度命令值S1′可以是零(0)。

在步骤ST102期间，忽略相应于当前载荷检测值S4的载荷分量转矩而运行电梯，因而，电梯在零载荷和满载状态下的载荷分量转矩值可自动地得到。

即，第一减法单元200a获得速度命令产生机构201输出的速度命令值S1′与马达107的速度反馈值之间的差值，它是由编码器108检测到的，然后将此差值输送至速度控制机构200b。速度控制机构200b忽略相应于载荷检测值S4的载荷分量转矩值，并将从第一减法单元200a输出的差值转换成被看作是驱动补偿值的转矩值S11′。

之后，如此变换得到的转矩值S11′通过转矩/电流变换器200c被变换成转矩分量电流值S12，电流控制机构200e将由第二减法单元200d获得的转矩分量电流值S12和电流反馈值S3之间的差值变换成电压命令值S13，并将此值输送至驱动机构105。

之后，逆变器106根据驱动机构105的控制信号控制马达107的转矩，从而使得电梯根据该驱动补偿值运行。

然而，如在步骤ST102所介绍的那样，速度命令值S1′被假定为零，相应于载荷检测值S4的转矩值不予考虑，只有速度命令值S1′和速度反馈值S2之间的差值被转换。当得到只包括此速度分量的转矩值S11′时，就如图7A所示那样，根据电梯轿厢在零载荷或满载荷状态下的不平衡载荷暂时降下或提升轿厢100。

因此，相应于轿厢100速度的速度反馈值S2被作为不为零的差值检测，这是在第一步骤ST101期间作为一速度命令值S1′被设定的。

在步骤ST103期间，如图7B所示，速度控制机构200b输出一速度分量转矩值S11′，以便使得该速度命令值S1′和速度反馈值S2之间的差值能够与在步骤ST101期间设定的速度命令S1′一样(即为零)，遂使该电梯的速度得以控制。

在步骤ST104期间，速度控制机构200b判断，速度反馈值S2是否与在步骤ST101中设定的速度命令值S1′一样(即；为零)。结果，在速度反馈值S2与速度命令值S1′不一样时，再次执行步骤ST103。

由于速度命令值S1′被设定为零，步骤ST103和ST104被重复执行有好几秒(t₁)，像图7所示的那样，速度反馈值S2几乎变成速度命令值S1′，例如为零，而该转矩值S11′则保持恒定。

因而在步骤ST105和ST106内，速度控制机构200b判断轿厢100是在零载荷状态还是在满载荷状态。

结果，轿厢100处于零载荷状态，在步骤ST107中，速度控制机构200b将该当前转矩值S11′作为在零载荷状态下的载荷分量值贮存起来。此外，在轿厢处于满载荷状态时，在步骤ST108中，速度控制机构200b将现在的转矩值S11′作为在满载状态下的载荷分量转矩值加以贮存。

之后，在步骤ST109中，当判定该运行模式没有完成时，重复执行步骤ST101至ST108。即上述的各步骤第二次实行，并得到作为载荷分量转矩值的、在图3中以直线G3表示的结果，因而此运行模式被完成。

完成了该运行模式，电梯则正常运行，在步骤ST110中，速度控制机构200b接收一个载荷检测值S4，并通过运算按照在该运行模式下得到的图3直线G3所示那些数值执行载荷/转矩变换而得到的载荷分量的转矩值，和由与速度反馈值S2所对应的一个速度分量转矩值，输出转矩值S11′，由此该电梯的驱动补偿可得以完成。

如上所述，本发明的用于电梯的驱动补偿装置及其补偿方法是根据电梯操作员或安装员设定的操作模式自动计算并贮存在满载荷和零载荷状态下载荷分量转矩，以便使更精确地调整驱动补偿值成为可能，并由此而使其制造成本与现有技术相比可显著降低。

虽然，为了说明而介绍了本发明的优选实施例，但本领域的熟练技术人员会知道，在不背离在所附权利要求书中所描述的本发明的实质精神和范围的情况下可以做出各种改型、补充和替换。

Claims (6)

1、一种电梯用的驱动补偿装置，它包含：

速度命令产生机构，用于在设定运行模式时产生一定的速度命令值，以使在电梯轿厢零载荷和满载荷状态下控制载荷分量转矩值；和

转矩控制机构，它用于在一种运行模式中不考虑载荷检测值，按照电梯速度反馈值与速度命令值之间的差值存储在零载荷和满载荷状态下的载荷分量转矩值，计算在该运行模式完成后所存储的转矩值及一个电梯实际驱动补偿值，产生与该计算得到的驱动补偿值所对应的一个电压命令值并且控制马达的转矩，以实现电梯轿厢的控制。

2、如权利要求1所述的装置，其特征在于所述转矩控制机构包括：

第一减法单元，它用于获取速度命令值与速度反馈值间的差值；

速度控制机构，它用于通过判断所述差值是否为在此运行模式中的一定值而存储在满载荷和零载荷状态下的载荷转矩值，并按照该运行模式完成后所存储的载荷分量转矩值产生驱动补偿值，其中包含一个速度分量和一个载荷分量；

转矩/电流转换机构，它用于将所述速度控制机构输出的转矩值转换为转矩分量电流值；

一个第二减法单元，它用以获得所述转矩/电流转换机构转换的转矩分量电流值与由电流互感器检测到的电流反馈值之间的差值；和

电流控制机构，它用于将相应于由所述第二减法单元所获差值的电压命令值输出给驱动机构。

3、一种用于电梯驱动补偿的方法，其特征为它具有以下步骤：

第一步骤，它选定一定的速度命令值，以便在此运行模式中控制电梯的驱动补偿及驱动所述电梯而不考虑相应于电梯载荷检测值的载荷分量转矩值；

第二步骤，它判定该速度命令值与电梯的速度反馈值之间的差值是否与该电梯被驱动经过一定时间后的某一值相对应；

第三步骤，它用于在已判定该差值与所述某一值相对应时，通过将该当前速度分量的转矩值作为在零载荷或满载荷状态下的转矩值加以存储而完成该运动模式；和

第四步骤，乃是通过参照按该运行模式在零载荷和满载荷状态下所存储的转矩值，产生按照该电梯的载荷检测值运算的驱动补偿值。

4、按权利要求3的方法，其特征在于：所述运行模式是在轿厢处于零载荷和满载荷状态时执行的。

5、按权利要求3的方法，其特征在于：所述第四步骤乃是将相应于载荷检测值的某一定载荷按照在第三步骤中电梯零载荷和满载荷状态下存储的转矩值转换为载荷分量转矩值，计算该转换的载荷分量转矩值和相应于所述速度反馈值的速度分量转矩值，并产生驱动补偿值。

6、按权利要求3的方法，其特征在于所述第一步骤乃是通过转换所述速度反馈值产生当前速度分量的转矩值。

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