CN113960471A

CN113960471A - 一种变频器自动调试方法

Info

Publication number: CN113960471A
Application number: CN202111158828.6A
Authority: CN
Inventors: 张文俊; 梁东明; 郭志海; 杜永聪
Original assignee: Hitachi Elevator China Co Ltd
Current assignee: Hitachi Elevator China Co Ltd
Priority date: 2021-09-30
Filing date: 2021-09-30
Publication date: 2022-01-21

Abstract

本发明提供一种变频器自动调试方法，其特征在于,包括以下步骤:电梯空载，对永磁同步电机实施封星操作，打开抱闸，电梯开始慢速溜车；电梯溜车时，获得磁极位置及计算磁极码。当溜车过程中旋转编码器Z相信号出现2次高电平时，闭合抱闸，结束封星状态，结束溜车；闭合抱闸时，自动学习电流控制PI参数，直到单位时间内电流的指令值和反馈值的偏差最小或迭代次数达到设定的最大值；开启抱闸，自动学习速度控制PI参数，直到单位时间内速度的指令值和反馈值的偏差最小或达到一定大小关系，或迭代次数达到设定的最大值。通过上述方法，仅保留预设控制参数，控制参数库不会随着规格配置的增加而增加，节省控制参数库所占存储空间，节省芯片成本。

Description

一种变频器自动调试方法

技术领域

本发明涉及电梯运行变频器技术领域，特别涉及一种变频器自动调试方法。

背景技术

电梯开发阶段，开发人员要对各整梯规格设计适当的控制参数，电梯规格配置复杂，不同载重与不同速度的组合，不同电机配置组合，不同变频器规格组合，产生大量参数，控制参数一般包括电机参数(如极数、反电势、绕组电阻电感等)、PI控制参数等，所有这些参数都要存储在存储器中，形成控制参数库，占用大量存储资源；电梯设计阶段，设计人员要在已有的控制参数库中，根据电梯规格选择相应的控制参数，过多的规格常常会产生配置错误问题；电梯安装完成后，调试员要在现场对逐个项目进行安装确认和调试，检查电机线的相序是否已根据井道配置连接正确，若不正确需要重新调整相序，之后还需学习电机的磁极位置和磁极码。以上步骤都正确时电梯才能可靠运行。为了达到上述的权利要求从而控制参数库数据庞大，占用存储资源多，芯片价格昂贵。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点，本发明目的在于一种变频器自动调试方法，其能降低存储资源的占用，且使电梯可靠运行。

本发明为达到其目的，所采用的技术方案如下：

一种变频器自动调试方法，包括以下步骤:

电梯空载，对永磁同步电机实施封星操作，然后打开抱闸，电梯开始慢速溜车；电梯溜车时，获得磁极位置及计算磁极码。

当溜车过程中旋转编码器Z相信号出现2次高电平时，闭合抱闸，结束封星状态，结束溜车；

闭合抱闸时，自动学习电流控制PI参数，直到单位时间内电流的指令值和反馈值的偏差最小或迭代次数达到设定的最大值；

开启抱闸，自动学习速度控制PI参数，直到单位时间内速度的指令值和反馈值的偏差最小或达到一定大小关系，或迭代次数达到设定的最大值；

完成学习后闭合抱闸。

作为优选,所述溜车的最大距离对应电机曳引轮周长的两倍。

作为优选,电梯溜车时，获得磁极位置及计算磁极码，包括以下步骤：

当电梯溜车时，设置在电机各相线上的电流传感器检测电机三相电流的相位关系，判断电机线相序，自动调整电机接线的相序定义；

检测相邻的两个电机轴旋转编码器Z相之间的单相电流周期数，由此确定电机的极数；

学习旋转编码器规格；

检测实时磁极位置，计算磁极码。

作为优选,闭合抱闸时，自动学习电流控制PI参数，包括以下步骤：预设数值较小的一组电流控制PI参数初始值，给定电流指令值，通过电流传感器采集电流反馈值；观察电流的指令值与反馈值的关系，调整PI参数，然后将调整后的PI参数重新调节输出电流，如此反复。

作为优选,开启抱闸，自动学习速度控制PI参数，包括以下步骤：通过速度控制方法将电机速度控制为0速；给定速度指令值，通过预设数值较小的一组速度控制PI参数初始值调节速度，采集速度的反馈值；根据速度的指令值与反馈值的关系，调整PI参数，然后重新将电机速度控制为0，或回到原来抱闸开启时的位置，然后将调整后的PI参数重新调节电机速度，如此反复。

作为优选,所述速度控制方法包括PI速度控制方法或位置控制方法。

作为优选所述衡量偏差最小的方法为方差最小或平均值最小法或相对大小在一定范围内的方法。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

通过上述方法，仅保留预设控制参数，控制参数库不会随着规格配置的增加而增加，大幅节省控制参数库所占存储空间，节省芯片成本；设计人员无需根据电梯规格选择控制参数，避免出错，且提高生产效率；电机大线相序任意连接，效率高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是变频器出厂时的默认相序定义示意图；

图2是对永磁同步电机实施封星操作后，电梯溜车，电流相位关系符合W->V->U，可按默认相序定义，无需更改；

图3是对永磁同步电机实施封星操作后，电梯溜车，电流相位关系不符合W->V->U，需更改相序定义，将任意两相定义对调；

图4是对永磁同步电机实施封星操作后，电梯溜车时的波形图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

本发明所述的一种变频器自动调试方法，包括以下步骤:

完成学习后闭合抱闸。

为了实现上述调试方法，具体采用以下步骤完成：

第一步：使电梯空载，对永磁同步电机实施封星操作，然后打开抱闸，电梯开始慢速溜车，当溜车过程中旋转编码器Z相信号出现2次高电平时，闭合抱闸，结束封星状态，结束溜车。其中，所述封星，即短接电机三相，可通过接触器来短接，也可通过IGBT短接。

溜车的最大距离对应电机曳引轮周长的两倍，在溜车过程中，微机系统实施以下操作溜车的最大距离对应电机曳引轮周长的两倍，在溜车过程中，微机系统实施以下操作：

(1)参考图1至图4所示，通过设置在电机各相线上的电流传感器检测电机三相电流的相位关系，判断电机线相序，自动调整电机接线的相序定义，由此实现电机大线任意接线自动调整。具体地，由于空载时打开抱闸，电梯轿厢一定往下方向溜车，因而此时电机转动的方向即为轿厢下方向，下方向时电机电流相序应为W->V->U(W超前V超前U)且相位互差120°，控制器根据电流传感器采集到的电流信号的正过0或负过0点出现的先后顺序，可获知三相电流的相序，当三相电流的相序不符合W->V->U时，调整电流传感器的相序定义，使三相电流相序符合W->V->U。

为了节省成本，三相电机常常只在其中两相配置电流传感器，在这种情况下，第三相的电流可根据三相电流代数和等于0的方法计算得到。

(2)检测相邻的两个电机轴旋转编码器Z相之间的单相电流周期数，由此确定电机的极数。具体地，编码器每旋转一圈，会产生一个Z相脉冲，因而采集相邻两个Z相之间的单相电流周期数，可确定电机极数，电机极数等于所述周期数乘以2。为了进一步提高可靠度，也可分别记录相邻Z相间的三相电流周期数，作为相互检验。如果配置了具有相同极数的U、V、W方波信号的编码器，也可以根据相邻两个Z相之间的U、V、W方波信号的周期数获得电机极数。其中，电机极数等于所述任意一相方波的周期数乘以2。

(3)学习旋转编码器规格

具体地，控制器采集编码器相邻两个Z相之间的A、B相脉冲数，可学习所配置的编码器的分辨率，即每圈对应多少个脉冲。

(4)检测实时磁极位置

具体地，磁极在旋转坐标轴位置等于相电流相位。在(1)中确定了U相相线，则可根据既定的U相相线上的电流相位换算磁极位置。实际上，要准确检测相电流相位难度较高，这里采用如下方法：首先，检测U相电流的正过0点(电流流向电机为正方向)，正过0点时磁极位置为0°，结合(2)所学习到的电机极数，可知每対极对应的A、B相脉冲数，从上述0°时刻起计算A、B相脉冲数，可获知磁极相位，例如某电机极对数为4，一圈对应A相或B相脉冲数为1000，则一对极对应的脉冲数为1000/4＝250，即250个脉冲相当于360°电角度，0°后的脉冲数n即可知道当前磁极位置为n/250°×360°。另外，为了提高磁极位置的分辨率，可采用A、B相脉冲正交来提高一倍精度。

(5)计算磁极码

具体地，结合(4)结论，Z相脉冲上升沿时的磁极位置即为磁极码，磁极码相当于旋转编码器与磁极位置的相对关系，控制器读取编码器信号时，通过这个相对关系，可换算到磁极位置。

第二步：闭合抱闸，自动学习电流控制PI参数

预设数值较小的一组电流控制PI参数初始值，给定电流指令，通过电流传感器采集电流反馈值，观察电流的指令值与反馈值的关系，调整PI参数，然后将调整后的PI参数重新调节输出电流，如此反复，直到单位时间内电流的指令值和反馈值的偏差最小或迭代次数达到设定的最大值。上文提及的调整PI参数的方法可以采用穷举法等。采用穷举法时，例如从小到大设置PI参数，观察每组PI参数的控制效果，最终选定效果最好的一组。

第三步：开启抱闸，自动学习速度控制PI参数，完成学习后闭合抱闸

开启抱闸，并通过速度控制方法将电机速度控制为0速(如PI速度控制、位置控制等方法)，然后给定速度指令，通过预设数值较小的一组速度控制PI参数初始值调节速度，观察速度的指令值与反馈值的关系，调整PI参数，然后重新将电机速度控制为0，或回到原来抱闸开启时的位置，然后将调整后的PI参数重新调节电机速度，如此反复，直到单位时间内速度的指令值和反馈值的偏差最小或达到一定大小关系，或迭代次数达到设定的最大值。上文提及的调整PI参数的方法可以采用穷举法等。采用穷举法时，例如从小到大设置PI参数，观察每组PI参数的控制效果，最终选定效果最好的一组。

在第二、三步中，衡量偏差最小的方法包括但不仅限于：方差最小法、平均值最小法，相对大小在一定范围内等方法。迭代次数最大值影响学习效率和学习精度，追求学习效率时，可减小迭代次数，追求学习精度时，可增加迭代次数。

通过上述方法，不同的规格的电梯通过，可以通过学习、调节得到合适的磁极位置、磁极码以及能够得到合适的电流值、速度值的PI参数，以供电梯运行，既节省控制参数库所占存储空间，也保证电梯运行正常，可靠。通过仅保留预设控制参数，控制参数库不会随着规格配置的增加而增加，节省控制参数库所占存储空间，节省芯片成本；设计人员无需根据电梯规格选择控制参数，避免出错，且提高生产效率；电机大线相序任意连接，效率高。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，故凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims

1.一种变频器自动调试方法，其特征在于,包括以下步骤:

开启抱闸，自动学习速度控制PI参数，直到单位时间内速度的指令值和反馈值的偏差最小或达到一定大小关系，或迭代次数达到设定的最大值。

2.根据权利要求1变频器自动调试方法，其特征在于,所述溜车的最大距离对应电机曳引轮周长的两倍。

3.根据权利要求1变频器自动调试方法，其特征在于,电梯溜车时，获得磁极位置及计算磁极码，包括以下步骤：

当电梯溜车时，设置在电机各相线上的电流传感器检测电机三相电流的相位关系，使三相电流相序符合W->V->U；

确定电机极数；

学习旋转编码器规格；

检测实时磁极位置，计算磁极码。

4.根据权利要求1变频器自动调试方法，其特征在于,闭合抱闸时，自动学习电流控制PI参数，包括以下步骤：预设数值较小的一组电流控制PI参数初始值，给定电流指令值，通过电流传感器采集电流反馈值；观察电流的指令值与反馈值的关系，调整PI参数，然后将调整后的PI参数重新调节输出电流，如此反复。

5.根据权利要求1变频器自动调试方法，其特征在于,开启抱闸，自动学习速度控制PI参数，包括以下步骤：通过速度控制方法将电机速度控制为0速；给定速度指令值，通过预设数值较小的一组速度控制PI参数初始值调节速度，采集速度的反馈值；根据速度的指令值与反馈值的关系，调整PI参数，然后重新将电机速度控制为0，或回到原来抱闸开启时的位置，然后将调整后的PI参数重新调节电机速度，如此反复。

6.根据权利要求4或5所述的变频器自动调试方法，其特征在于,所述衡量偏差最小的方法为方差最小或平均值最小法或相对大小在一定范围内的方法。

7.根据权利要求3所述的变频器自动调试方法，其特征在于,设置在电机各相线上的电流传感器检测电机三相电流的相位关系，使三相电流相序符合W->V->U，具体包括以下步骤：通过设置在电机各相线上的电流传感器检测电机三相电流的相位关系，判断电机线相序，当三相电流的相序不符合W->V->U时，调整电流传感器的相序定义，使三相电流相序符合W->V->U。

8.根据权利要求3所述的变频器自动调试方法，其特征在于,确定电机极数，包括以下步骤：

检测相邻的两个电机轴旋转编码器Z相之间的单相电流周期数，由此确定电机极数；

或配置了具有相同极数的U、V、W方波信号的编码器时，根据相邻两个Z相之间的U、V、W方波信号的周期数获得电机极数。

9.根据权利要求8所述的变频器自动调试方法，其特征在于,确定电机的极数后，记录相邻Z相间的三相电流周期数，以相互检验。

10.根据权利要求3所述的变频器自动调试方法，其特征在于,所述检测实时磁极位置，包括以下步骤：检测U相电流的正过0点，正过0点时磁极位置为0°；结合电机极数，获得每対极对应的A、B相脉冲数；从上述0°时刻起计算A、B相脉冲数，获知磁极位置。