CN117088211A - 安全转矩关断及封星控制电路及电梯设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种安全转矩关断及封星控制电路和电梯设备。安全转矩关断及封星控制电路包括安全保护模块、安全力矩关断模块、变频模块和控制模块，变频模块包括开关单元、驱动单元和封星控制单元，安全保护模块用于在电梯设备停梯、故障或安全保护模块断开的情况下生成关断信号；安全力矩关断模块用于根据关断信号关断，以使得控制模块断开与驱动单元的连接，并根据关断信号控制开关单元关断；控制模块用于根据安全保护模块和安全力矩关断模块的状态生成封星指令，使得封星控制单元根据封星指令控制驱动单元与曳引机短接而实现电子封星。如此，保证电梯设备的正常安全转矩关断与电子封星。

Description

安全转矩关断及封星控制电路及电梯设备

技术领域

本申请涉及电梯技术领域，特别涉及一种安全转矩关断及封星控制电路及电梯设备。

背景技术

在电机驱动和电梯控制等场合中，对系统安全的要求越来越高，其中安全转矩切断(STO，Safe Torque Off)和封星已成为必备的安全功能。目前，常规电梯电控设计在变频模块与电机之间通过主接触器，或者变频模块输入侧设计有主接触器和封星接触器来实现安全力矩关断和封星。然而，随着电梯功率段的上升，接触器的成本随之上升，另外，接触器在每次动作时噪音较大，使得电梯乘用体验较差。

相关技术中，可采用STO+电子封星的方案(即IGBT作为电子封星的执行单元)替代封星接触器和主接触器来实现安全力矩关断和封星。然而，STO和电子封星在逻辑控制上存在短路、造成IGBT损坏的风险。

发明内容

本申请的实施例提供了一种安全转矩关断及封星控制电路及电梯设备。

本申请实施方式的安全转矩关断及封星控制电路，用于电梯设备，安全转矩关断及封星控制电路包括安全保护模块、安全力矩关断模块、变频模块和控制模块，所述变频模块包括开关单元、驱动单元和封星控制单元，所述开关单元连接电源，所述驱动单元连接所述开关单元、所述封星控制单元和所述电梯设备的曳引机；

所述安全保护模块连接所述安全力矩关断模块，用于在所述电梯设备停梯、故障或所述安全保护模块断开的情况下生成关断信号；

所述安全力矩关断模块连接所述控制模块、所述开关单元和所述驱动单元，用于根据所述关断信号关断，以使得所述控制模块停止向所述驱动单元发送控制信号，以及根据所述关断信号控制所述开关单元关断；

所述控制模块还连接所述安全保护模块，用于根据所述安全保护模块和所述安全力矩关断模块的状态生成封星指令，以使得所述封星控制单元根据所述封星指令控制所述驱动单元与所述曳引机短接而实现电子封星。

在某些实施方式中，所述安全保护模块还用于向所述控制模块和所述安全力矩关断模块发送封星撤销指令；

所述控制模块还用于根据所述封星撤销指令控制所述封星控制单元断开，使得所述驱动单元断开与所述曳引机短接；

所述安全力矩关断模块用于根据所述封星撤销指令控制所述开关单元导通；

所述安全保护模块还用于发送导通指令至所述安全力矩关断模块，以使得所述控制模块通过所述安全力矩关断模块与所述驱动单元导通。

在某些实施方式中，所述安全力矩关断模块还用于在所述安全保护模块断开的情况下断开所述控制模块与所述驱动单元的连接；

所述控制模块还用于根据所述电梯设备的曳引机编码信息以确定所述曳引机速度，并在所述曳引机速率小于速度阈值的情况下生成封星指令，以使得所述封星控制单元根据所述封星指令控制所述驱动单元与所述曳引机短接而实现电子封星。

在某些实施方式中，所述安全力矩关断模块包括：

控制开关，连接所述控制模块、所述安全保护模块和所述驱动单元，用于根据所述安全保护模块的关断信号断开所述控制模块与所述驱动单元的连接，以使所述控制模块停止向所述驱动单元发送控制信号；

安全力矩关断控制器，连接所述控制模块和所述开关单元，用于在所述控制开关关断的情况下，控制所述开关单元关断。

在某些实施方式中，所述驱动单元包括驱动器和绝缘栅双极型晶体管；

所述驱动器连接所述控制开关、所述封星控制单元和所述绝缘栅双极型晶体管，用于根据所述控制模块传输的控制信号控制所述绝缘栅双极型晶体管以使得曳引机运行，以及根据所述封星控制单元的控制指令使所述绝缘栅双极型晶体管与所述曳引机短接而实现电子封星。

在某些实施方式中，所述绝缘栅双极型晶体管包括上桥臂和下桥臂，所述上桥臂和所述下桥臂在电子封星状态下同时导通。

在某些实施方式中，所述安全保护模块包括安全控制器、第一开关管和第二开关管；

所述安全控制器连接所述控制模块和所述第一开关管，用于在所述电梯设备停梯的情况下控制所述第一开关管输出关断信号；

所述第一开关管的第一极连接供电端，第二极连接所述第二开关管，控制极连接所述安全控制器和所述控制模块；

所述第二开关管的第一极连接所述第一开关管的第二极，第二极连接所述控制开关，控制极连接所述封星控制单元。

在某些实施方式中，所述安全保护模块包括安全控制器、第一开关管和缓冲器；

所述安全控制器连接所述控制模块和所述第一开关管，用于在所述电梯设备停梯的情况下控制所述第一开关管输出关断信号；

所述第一开关管的第一极连接供电端，第二极连接所述控制开关，控制极连接所述安全控制器和所述控制模块；

所述缓冲器分别连接所述控制模块、所述控制开关和所述封星控制单元，用于在所述封星控制单元工作的情况下断开所述控制模块和所述控制开关导通。

在某些实施方式中，所述开关单元包括：

第三开关管，所述第三开关管的第一极连接所述电源，第二极连接所述驱动单元，控制极连接所述安全力矩关断控制器。

在某些实施方式中，所述变频模块还包括：

整流单元，连接所述电源和所述开关单元；

母线电容，与所述整流单元并联。

在某些实施方式中，所述变频模块还包括：

制动电阻，连接所述开关单元；

第四开关管，第一极连接所述制动电阻，第二极连接所述开关单元。

本申请实施方式的电梯设备，包括曳引机和所述的安全转矩关断及封星控制电路。

本申请实施方式的安全转矩关断及封星控制电路和电梯设备中，通过安全保护模块在电梯正常停梯的情况下生成关断信号，从而控制安全力矩关断模块关断，使得以得控制模块停止向驱动单元发送控制信号，实现曳引机的安全力矩关断功能，同时控制开关单元断开电源与驱动单元连接，避免电源给驱动单元供电，再通过控制模块根据安全保护模块和安全力矩关断模块的状态生成封星指令，以使得封星控制单元根据封星指令控制驱动单元与曳引机短接而实现电子封星，如此，确保电子封星和安全力矩关断两种工作模式独立，且不造成相互冲突，同时也保证了相互锁定的工作逻辑，避免了电子封星和安全力矩关断同时工作造成驱动单元的风险。

本申请实施方式的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变的明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变的明显和容易理解，其中：

图1是本申请某些实施方式的安全转矩关断及封星控制电路的模块示意图；

图2是本申请某些实施方式的安全转矩关断及封星控制电路的电路示意图；

图3是本申请某些实施方式的安全转矩关断及封星控制电路的电路示意图；

图4是本申请某些实施方式的电梯设备的模块示意图。

主要元件符号说明：

100-电梯设备、10-安全转矩关断及封星控制电路、11-安全保护模块、111-安全控制器、Q1-第一开关管、Q2-第二开关管、B1-缓冲器、12-安全力矩关断模块、K1-控制开关、121-安全力矩关断控制器、13-变频模块、131-开关单元、Q3-第三开关管、132-驱动单元、1321-驱动器、IGBT-绝缘栅双极型晶体管、133-封星控制单元、134-整流单元、C1-母线电容、R1-制动电阻、Q4-第四开关管、14-控制模块、AC-电源、DC-供电端、曳引机30。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本申请的不同电路。为了简化本申请的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本申请。此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。

在电机驱动和电梯控制等场合中，对系统安全的要求越来越高，其中安全转矩切断(STO，Safe Torque Off)和封星已成为必备的安全功能。目前，常规电梯电控设计在变频模块与电机之间通过主接触器，或者变频模块输入侧设计有主接触器和封星接触器来实现安全力矩关断和封星。

随着竞争加剧，随着电梯功率段的上升，接触器的成本随之上升，另外，接触器在每次动作时噪音较大，使得电梯乘用体验较差。因此，低成本、小体积的STO方案(如功能安全装置或安全电路装置)引起越来越多的关注，STO方案是利用电机控制器关断逆变桥臂驱动信号(切断驱动信号电源和/或闭锁驱动信号输出)来实现安全转矩关断功能。

相关技术中，可采用STO+电子封星的方案(即IGBT作为电子封星的执行单元)替代封星接触器和主接触器来实现安全力矩关断和封星。然而，在实现安全转矩关断功能时，通常需要关断逆变桥臂的驱动信号输出。但是，在实现封星功能时，则需要开通三相逆变桥臂的上三路器件或下三路器件，由此可见，封星功能的实现与上述安全转矩关断功能存在冲突，容易造成IGBT损坏的风险；也存在IGBT在电子封星工作模式下，IGBT受到封星电流的影响，长时间工作存在能力不足，或者IBGT由于温升造成的功能失效；

有鉴于此，请参阅图1,本申请实施方式提供了一种安全转矩关断及封星控制电路10，用于电梯设备，安全转矩关断及封星控制电路10包括安全保护模块11、安全力矩关断模块12、变频模块13和控制模块14，变频模块13包括开关单元131、驱动单元132和封星控制单元133，开关单元131连接电源AC，驱动单元132连接开关单元131、封星控制单元133和电梯设备100的曳引机；

安全保护模块11连接安全力矩关断模块12，安全保护模块11用于在电梯设备100停梯、故障或安全保护模块11断开的情况下生成关断信号，安全力矩关断模块12连接控制模块14、开关单元131和驱动单元132，安全力矩关断模块12用于根据关断信号关断，以使得控制模块14停止向驱动单元132发送控制信号，以及根据关断信号控制开关单元131关断，控制模块14还连接安全保护模块11，控制模块14用于根据安全保护模块11和安全力矩关断模块12的状态生成封星指令，以使得封星控制单元133根据封星指令控制驱动单元132与曳引机短接而实现电子封星。

本申请实施方式的安全转矩关断及封星控制电路10中，通过安全保护模块11在电梯设备正常停梯、故障或安全保护模块11断开的情况下生成关断信号，从而控制安全力矩关断模块12关断，使得以得控制模块14停止向驱动单元132发送控制信号，实现曳引机的安全力矩关断功能，同时控制开关单元131断开电源AC与驱动单元132连接，避免电源AC给驱动单元132供电，再通过控制模块14根据安全保护模块11和安全力矩关断模块12的状态生成封星指令，以使得封星控制单元133根据封星指令控制驱动单元132与曳引机短接而实现电子封星，如此，确保电子封星和安全力矩关断两种工作模式独立，且不造成相互冲突，同时也保证了相互锁定的工作逻辑，避免了电子封星和安全力矩关断同时工作造成驱动单元的风险。并且，相较于相关技术，缩短了电子封星以及安全力矩关断的响应时间，提升了安全转矩关断及封星控制电路10的运行效率，降低了噪音，使得电梯设备100的性能得到进一步地提升。

需要说明的是，电源AC可以为三相电，电梯正常运行模式下，安全保护模块11、安全力矩关断模块12和控制模块14之间可通过总线协议(Bus)进行数据交互。并且，控制模块14还可通过I/O线与安全力矩关断模块12连接，从而可以获取到安全力矩关断模块12的状态。

还需要说明的是，安全保护模块11能够获取到电梯设备100的运行信号，例如，安全保护模块11可以与电梯设备100的停启开关连接，如此，安全保护模块11能够获取到电梯设备100的停启信息，并通过Bus线传输至控制模块14。安全保护模块11可以接24V、36V或48V等电压的直流电，具体大小电压不限。

本领域技术人员可以理解地，曳引机是电梯设备的动力设备，又称电梯主机，曳引机的功能是输送与传递动力使电梯运行。曳引机可以由电动机、制动器、联轴器、减速箱、曳引轮、编码器、机架和导向轮及附属盘车手轮等组成。

具体而言，在电梯设备100正常运行模式下，开关单元131导通，电源AC可通过开关单元131连通驱动单元132，使得驱动单元132上电，控制模块14可通过安全力矩关断模块12向驱动单元132提供控制信号，使得驱动单元132可以根据控制信号驱动曳引机运行，实现电梯设备100运行。其中，控制信号可以为脉冲宽度调制信号(Pulse Width Modulation，PWM)，也即是，控制模块14通过安全力矩关断模块12向驱动单元132提供PWM信号，使得驱动单元132可以驱动曳引机运行。

当电梯设备100正常停梯时，控制模块14可停止输出控制信号，安全保护模块11可向安全力矩关断模块12提供关断信号，使得安全力矩关断模块12关断，控制模块14断开与驱动单元132的连接，安全力矩关断模块12在关断后，可控制开关单元131关断，使得电源AC断开与驱动单元132连接，也即是，当安全力矩关断模块12的工作状态与开关单元131的工作状态同步。

进一步地，控制模块14可根据安全保护模块11和安全力矩关断模块12的状态，即在安全保护模块11无异常以及安全力矩关断模块12处于关断时，生成封星指令并发送至封星控制单元133，使得封星控制单元133处于工作状态，封星控制单元133可控制驱动单元132短接曳引机的电动机的U/V/W三相，实现电子封星功能。在电子封星工作时，为了进一步保证安全力矩关断模块12处于关断状态，安全保护模块11还与封星控制单元133连接，安全保护模块11在封星控制单元133工作时，控制保证安全力矩关断模块12关断。

如此，可以使得安全转矩关断及封星控制电路10在电子封星时，双重确保安全力矩关断模块12断开，避免了安全力矩关断与电子封星相互冲突，保证了电梯设备100的运行安全。

在某些实施方式中，安全保护模块11还用于向控制模块14和安全力矩关断模块12发送封星撤销指令，控制模块14还用于根据封星撤销指令控制封星控制单元133断开，使得驱动单元132断开与曳引机短接；安全力矩关断模块12用于根据封星撤销指令控制开关单元131导通；安全保护模块11还用于发送导通指令至安全力矩关断模块12，以使得控制模块14通过安全力矩关断模块12与驱动单元132导通。

本实施方式中为电梯设备100运行前，安全力矩关断及封星控制电路的运行步骤，具体而言，在电梯设备100运行前，安全保护模块11可以向通过Bus线向控制模块14和安全力矩关断模块12发送封星撤销指令，控制模块14接收到封星撤销指令后，控制封星控制单元133停止工作与驱动单元132断开，使得驱动单元132断开与曳引机短接状态，在封星控制单元133停止工作后，安全保护模块11根据封星控制单元133的状态生成导通指令，从而控制安全力矩关断模块12导通，使得安全力矩关断模块12可以根据封星撤销指令控制开关单元131导通，电源AC可以通过开关单元131与驱动单元132连通，并且，控制模块14可以通过安全力矩关断模块12与驱动单元132导通。如此，后续可以使得控制模块14可以通过安全力矩关断模块12向驱动单元132提供PWM信号，驱动单元132可以驱动曳引机运行，实现电梯设备100的正常工作。

在某些实施方式中，安全力矩关断模块12还用于在安全保护模块11断开的情况下断开控制模块14与驱动单元132的连接；控制模块14还用于根据电梯设备100的曳引机编码信息以确定曳引机速度，并在曳引机速率小于速度阈值的情况下生成封星指令，以使得封星控制单元133根据封星指令控制驱动单元132与曳引机短接而实现电子封星。

需要说明的是，本实施方式中为电梯设备100运行过程中因故障紧急停车，或者安全保护模块11突然断开时，安全力矩关断及封星控制电路的运行步骤。

具体地，在电梯设备故障时，会导致安全保护模块11断开，在安全保护模块11关断时，安全力矩关断模块12会断开控制模块14与驱动单元132的连接，使得控制模块14停止向驱动单元132输出PWM信号。同时，控制模块14在安全保护模块11处于关断状态时，获取曳引机的编码器信息，并根据曳引机的编码器信息判断当前曳引机速度，从而决定是否开启电子封星功能，当曳引机速度小于速度阈值时，控制封星控制单元133工作，使得驱动单元132短接曳引机的电动机的U/V/W三相，实现电子封星功能。

如此，避免了曳引机在高速运行时封星造成驱动单元132损坏，同时也避免了曳引机内部出现大的冲击电流，保证电梯设备100的安全。

请结合图2或图3，在某些实施方式中，安全力矩关断模块12包括控制开关K1和安全力矩关断控制器121，其中，控制开关K1连接控制模块14、安全保护模块11和驱动单元132，用于根据安全保护模块11的关断信号断开控制模块14和驱动单元的连接，以使控制模块14停止向驱动单元132发送控制信号；安全力矩关断控制器121连接控制模块14和开关单元131，用于在控制开关K1关断的情况下，控制开关单元131关断。

具体地，控制开关K1可采用冗余设计方案，即，控制开关K1可包括多个，多个控制开关K1串联。如此，避免因单个控制开关K1故障，而导致驱动单元132损坏。控制开关K1在接收到安全保护模块11的关断信号时，可以断开控制模块14与驱动单元132的连接，从而避免控制模块14向驱动单元132提供PWM信号使得驱动单元132驱动曳引机运行，控制开关K1在接收到安全保护模块11的导通信号时导通，使得控制模块14可以与驱动单元132连通，如此，控制模块14向驱动单元132可以提供PWM信号使得驱动单元132驱动曳引机运行。

安全力矩关断控制器121可通过Bus线与I/O线与控制模块14连接，其中，安全力矩关断控制器121可通过Bus线与控制模块14进行数据交互，以及通过I/O线向控制模块14发送安全力矩关断模块12的开关状态。安全力矩关断控制器121还可用于在控制开关K1关断时，控制开关单元131断开，从而断开电源AC与驱动单元132的连接。

在某些实施方式中，驱动单元132包括驱动器1321和绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)，驱动器1321连接控制开关K1、封星控制单元133和绝缘栅双极型晶体管IGBT，驱动器1321用于根据控制模块14传输的控制信号控制绝缘栅双极型晶体管IGBT以使得曳引机运行，以及根据封星控制单元133的控制指令使绝缘栅双极型晶体管IGBT与曳引机短接而实现电子封星。

需要说明的是，绝缘栅双极型晶体管IGBT是由双极型三极管(Bipolar JunctionTransistor，BJT)和绝缘栅型场效应管(Metal Oxide Semiconductor，MOS)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，用于控制电流的流动和电压的变化。

绝缘栅双极型晶体管IGBT包括上桥臂和下桥臂，在电子封星时，封星控制单元133可以仅控制上桥臂短接曳引机马达的三相接线端U/V/W，使得上桥臂在电子封星状态下导通，或者，封星控制单元133可以仅控制下桥臂短接曳引机马达的三相接线端U/V/W，使得下桥臂在电子封星状态下导通，又或者，封星控制单元133可以控制下桥臂和上桥臂短接曳引机马达的三相接线端U/V/W，使得上桥臂和下桥臂在电子封星状态下同时导通。

在本实施方式中，封星控制单元133可包括两个，驱动器1321可以为两个，每个封星控制单元133连接一个驱动器1321，其中封星控制单元133可以控制下桥臂短接曳引机的电动机的三相接线端U/V/W，另一个封星控制单元133可以控制上桥臂短接曳引机的电动机的三相接线端U/V/W，使得上桥臂和下桥臂在电子封星状态下同时导通，可以理解地，当采用上桥臂和下桥臂同时作用于电子封星时，相当于提升了一倍的封星负载能力，提升了电子封星在曳引机高速时的接通电流能力，例如:可封星的速度由原来0.3m/s提升至0.5～0.6m/s(甚至更高的速度)，提升了封星安全保护范围。

请结合图2，在某些实施方式中，安全保护模块11包括安全控制器111、第一开关管Q1和第二开关管Q2；其中，安全控制器111连接控制模块14和第一开关管Q1，安全控制器111用于在电梯设备100停梯的情况下控制第一开关管Q1输出关断信号，第一开关管Q1的第一极连接供电端DC，第一开关管Q1的第二极连接第二开关管Q2，第一开关管Q1的控制极连接安全控制器111和控制模块14；第二开关管Q2的第一极连接第一开关管Q1的第二极，第二开关管Q2的第二极连接控制开关K1，第二开关管Q2的控制极连接封星控制单元133。

需要说明的是，本申请采用的开关管均可以为薄膜晶体管或场效应晶体管或其他特性相同的开关器件。这里采用的开关管的源极、漏极在结构上可以是对称的，所以其源极、漏极在结构上可以是没有区别的。在本公开的实施例中，为了区分开关管除栅极之外的两极，直接描述了其中一极为第一极，另一极为第二极，所以本公开实施例中全部或部分晶体管的源极和漏极根据需要是可以互换的。控制极为开关管的栅极。

还需要说明的是，在第一开关管Q1和第二开关管Q2导通时，供电端DC与控制开关K1连通，控制开关K1闭合，当第一开关管Q1或第二开关管Q2关断时，供电端DC与控制开关K1断开，则控制开关K1关断。

在本实施方式中，若电梯设备100正常停梯，控制模块14可停止输出控制信号，安全控制器111通过控制第一开关管Q1的状态，使得控制开关K1关断，使得控制模块14无法通过控制开关K1向驱动单元132传输PWM信号，安全力矩关断控制器121在控制开关K1关断后，可控制开关单元131关断，使得电源AC与驱动单元132断开，从而使得安全力矩关断模块12的工作状态与开关单元131的工作状态同步；控制模块14可在第一开关管Q1关断以及控制开关K1关断时，生成封星指令并发送至封星控制单元133，使得封星控制单元133处于工作状态，封星控制单元133可控制驱动单元132短接曳引机的电动机的U/V/W三相，实现电子封星功能，同时，第二开关管Q2在封星控制单元133工作时关断，如此，保证安全力矩关断模块12在进行电子封星时关断，提升了电子封星和安全力矩关断两种工作模式独立，且不造成相互冲突，同时也保证了相互锁定的工作逻辑。

若电梯设备100启动运行，安全控制器111可以向控制模块14和安全力矩关断控制器121发送封星撤销指令，控制模块14接收到封星撤销指令后，控制封星控制单元133停止工作与驱动单元132断开，使得驱动单元132断开与曳引机短接状态，第二开关管Q2根据在封星控制单元133停止工作后导通，安全力矩关断控制器121可以根据封星撤销指令控制开关单元131导通，使得电源AC可以控制第一开关管Q1导通，如此，供电端DC可通过第一开关管Q1和第二开关管Q2与控制开关K1连通，控制开关K1闭合，如此，控制模块14可以通过控制开关K1向驱动单元132输出PWM信号，使得驱动单元132可以驱动曳引机运行，实现电梯设备100的正常工作。

若电梯设备出现故障，由于安全控制器111会控制第一开关管Q1关断，供电端DC与使得控制开关K1断开，控制开关K1关断，控制模块14与驱动单元132断开连接，使得控制模块14停止向驱动单元132输出PWM信号。同时，曳引机的制动器失电，控制模块14可获取曳引机的编码器信息，并根据曳引机的编码器信息判断当前曳引机速度，从而决定是否开启电子封星功能，当曳引机速度小于速度阈值时，控制封星控制单元133工作，使得驱动单元132短接曳引机的电动机的U/V/W三相，实现电子封星功能。

请结合图3，在某些实施方式中，安全保护模块11包括安全控制器111、第一开关管Q1和缓冲器B1；安全控制器111连接控制模块14和第一开关管Q1，用于在电梯设备100停梯的情况下控制第一开关管Q1输出关断信号，第一开关管Q1的第一极连接供电端DC，第一开关管Q1的第二极连接控制开关K1，第一开关管Q1的控制极连接安全控制器111和控制模块14，缓冲器B1分别连接控制模块14、控制开关K1和封星控制单元133，用于在封星控制单元133工作的情况下断开控制模块14和控制开关K1导通。

需要说明的是，在第一开关管Q1导通时，供电端DC与控制开关K1连通，控制开关K1闭合，当第一开关管Q1关断时，供电端DC与控制开关K1断开，则控制开关K1关断。

在本实施方式中，若电梯设备100正常停梯，控制模块14可停止输出控制信号，安全控制器111通过控制第一开关管Q1的状态，使得控制开关K1关断，使得控制模块14无法通过控制开关K1向驱动单元132传输PWM信号，安全力矩关断控制器121在控制开关K1关断后，可控制开关单元131关断，使得电源AC与驱动单元132断开，安全力矩关断模块12的工作状态与开关单元131的工作状态同步。

进一步地，控制模块14可在第一开关管Q1关断以及控制开关K1关断后，生成封星指令并发送至封星控制单元133，使得封星控制单元133处于工作状态，封星控制单元133可控制驱动单元132短接曳引机的电动机的U/V/W三相，实现电子封星功能，同时，缓冲器B1在封星控制单元133工作时电源和使能信号保持断开状态，使得控制模块14无法向驱动单元132传输PWM信号，如此，保证安全力矩关断模块12在进行电子封星时关断，提升了电子封星和安全力矩关断两种工作模式独立，且不造成相互冲突，同时也保证了相互锁定的工作逻辑。

若电梯设备100启动运行，安全控制器111可以向控制模块14和安全力矩关断控制器121发送封星撤销指令，控制模块14接收到封星撤销指令后，控制封星控制单元133停止工作，使得驱动单元132断开与曳引机短接状态，缓冲器B1在根据在封星控制单元133停止工作后导通，安全力矩关断控制器121可以根据封星撤销指令控制开关单元131导通；使得电源AC可以控制第一开关管Q1导通，如此，供电端DC可通过第一开关管Q1和第二开关管Q2与控制开关K1连通，控制开关K1闭合，如此，控制模块14可以通过控制开关K1向驱动单元132输出PWM信号，使得驱动单元132可以驱动曳引机运行，实现电梯设备100的正常工作。

若电梯设备出现故障，由于安全控制器111会控制第一开关管Q1关断，供电端DC与使得控制开关K1断开，控制开关K1关断，控制模块14与驱动单元132断开连接，使得控制模块14停止向驱动单元132输出PWM信号。同时，曳引机的制动器失电，控制模块14可获取曳引机的编码器信息，并根据曳引机的编码器信息判断当前曳引机速度，从而决定是否开启电子封星功能，当曳引机速度小于速度阈值时，控制封星控制单元133工作，使得驱动单元132短接曳引机的电动机的U/V/W三相，实现电子封星功能。

在某些实施方式中，开关单元131包括第三开关管Q3，第三开关管Q3的第一极连接电源AC，第三开关管Q3的第二极连接驱动单元132，第三开关管Q3的控制极连接安全力矩关断控制器121。

需要说明是，第三开关管Q3可以为晶体管，也可以是功率开关。第三开关管Q3可以为两个，两个第三开关管Q3分别位于两根直流母线上，直流母线与电源AC相接，用于控制直流母线与驱动单元132的导通与关断。在安全力矩关断控制器121向第三开关管Q3的控制极提供导通

在某些实施方式中，变频模块13还包括整流单元134和母线电容C1，其中，整流单元134连接电源AC和开关单元131，母线电容C1与整流单元134并联。

需要说明的是，电源AC为交流电三相输入，需要经过整流单元134整流后再给变频模块13其它元器件进行供电，在开关单元131关断后，电源AC输入的交流电直接经整流单元134向母线电容C1供电。

在某些实施方式中，变频模块13还包括制动电阻R1和第四开关管Q4，其中，制动电阻R1与开关单元131连接；第四开关管Q4的第一极连接制动电阻R1，第四开关管Q4的第二极连接开关单元131。

本申请实施方式还提供了一种电梯设备100，电梯设备100包括上述的安全转矩关断及封星控制电路10以及曳引机30，曳引机30通过安全转矩关断及封星控制电路10与电源AC连接，安全转矩关断及封星控制电路10用于实现曳引机30的电子封星以及安全转矩关断。

本申请实施方式中的电梯设备100中，通过安全保护模块11在电梯正常停梯的情况下生成关断信号，从而控制安全力矩关断模块12关断，使得以得控制模块14停止向驱动单元132发送控制信号，实现曳引机30的安全力矩关断功能，同时控制开关单元131断开电源AC与驱动单元132连接，避免电源AC给驱动单元132供电，再通过控制模块14根据安全保护模块11和安全力矩关断模块12的状态生成封星指令，以使得封星控制单元133根据封星指令控制驱动单元132与曳引机30短接而实现电子封星，如此，确保电子封星和安全力矩关断两种工作模式独立，且不造成相互冲突，同时也保证了相互锁定的工作逻辑，提升了电梯设备100的安全性能。并且，相较于相关技术，缩短了电子封星以及安全力矩关断的响应时间，提升了安全转矩关断及封星控制电路10的运行效率，降低了电控柜噪音，使得电梯设备100的性能得到进一步地提升。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“某些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

以上实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (11)

1.一种安全转矩关断及封星控制电路，用于电梯设备，其特征在于，包括安全保护模块、安全力矩关断模块、变频模块和控制模块，所述变频模块包括开关单元、驱动单元和封星控制单元，所述开关单元连接电源，所述驱动单元连接所述开关单元、所述封星控制单元和所述电梯设备的曳引机；

所述安全保护模块连接所述安全力矩关断模块，用于在所述电梯设备停梯、故障或所述安全保护模块断开的情况下生成关断信号；

所述安全力矩关断模块连接所述控制模块、所述开关单元和所述驱动单元，用于根据所述关断信号关断，以使得所述控制模块断开与所述驱动单元的连接，以及根据所述关断信号控制所述开关单元关断；

所述控制模块还连接所述安全保护模块，用于根据所述安全保护模块和所述安全力矩关断模块的状态生成封星指令，以使得所述封星控制单元根据所述封星指令控制所述驱动单元与所述曳引机短接而实现电子封星。

2.根据权利要求1所述的安全转矩关断及封星控制电路，其特征在于，所述安全保护模块还用于向所述控制模块和所述安全力矩关断模块发送封星撤销指令；

所述控制模块还用于根据所述封星撤销指令控制所述封星控制单元断开，使得所述驱动单元断开与所述曳引机短接；

所述安全力矩关断模块用于根据所述封星撤销指令控制所述开关单元导通；

所述安全保护模块还用于发送导通指令至所述安全力矩关断模块，以使得所述控制模块通过所述安全力矩关断模块与所述驱动单元导通。

3.根据权利要求1所述的安全转矩关断及封星控制电路，其特征在于，所述安全力矩关断模块还用于在所述安全保护模块断开的情况下断开所述控制模块与所述驱动单元的连接；

所述控制模块还连接所述曳引机，用于根据所述电梯设备的曳引机编码信息以确定所述曳引机速度，并在所述曳引机速率小于速度阈值的情况下生成封星指令，以使得所述封星控制单元根据所述封星指令控制所述驱动单元与所述曳引机短接而实现电子封星。

4.根据权利要求1-3任一项所述的安全转矩关断及封星控制电路，其特征在于，所述安全力矩关断模块包括：

控制开关，连接所述控制模块、所述安全保护模块和所述驱动单元，用于根据所述安全保护模块的关断信号断开所述控制模块与所述驱动单元的连接，以使所述控制模块停止向所述驱动单元发送控制信号；

安全力矩关断控制器，连接所述控制模块和所述开关单元，用于在所述控制开关关断的情况下，控制所述开关单元关断。

5.根据权利要求4所述的安全转矩关断及封星控制电路，其特征在于，所述驱动单元包括驱动器和绝缘栅双极型晶体管；

所述驱动器连接所述控制开关、所述封星控制单元和所述绝缘栅双极型晶体管，用于根据所述控制模块传输的控制信号控制所述绝缘栅双极型晶体管以使得曳引机运行，以及根据所述封星控制单元的控制指令使所述绝缘栅双极型晶体管与所述曳引机短接而实现电子封星。

6.根据权利要求5所述的安全转矩关断及封星控制电路，其特征在于，所述绝缘栅双极型晶体管包括上桥臂和下桥臂，所述上桥臂和所述下桥臂在电子封星状态下同时导通。

7.根据权利要求4所述的安全转矩关断及封星控制电路，其特征在于，所述安全保护模块包括安全控制器、第一开关管和第二开关管；

所述安全控制器连接所述控制模块和所述第一开关管，用于在所述电梯设备停梯的情况下控制所述第一开关管输出关断信号；

所述第一开关管的第一极连接供电端，第二极连接所述第二开关管，控制极连接所述安全控制器和所述控制模块；

所述第二开关管的第一极连接所述第一开关管的第二极，第二极连接所述控制开关，控制极连接所述封星控制单元。

8.根据权利要求4所述的安全转矩关断及封星控制电路，其特征在于，所述安全保护模块包括安全控制器、第一开关管和缓冲器；

所述安全控制器连接所述控制模块和所述第一开关管，用于在所述电梯设备停梯的情况下控制所述第一开关管输出关断信号；

所述第一开关管的第一极连接供电端，第二极连接所述控制开关，控制极连接所述安全控制器和所述控制模块；

所述缓冲器分别连接所述控制模块、所述控制开关和所述封星控制单元，用于在所述封星控制单元工作的情况下断开所述控制模块和所述控制开关导通。

9.根据权利要求4所述的安全转矩关断及封星控制电路，其特征在于，所述开关单元包括：

第三开关管，所述第三开关管的第一极连接所述电源，第二极连接所述驱动单元，控制极连接所述安全力矩关断控制器。

10.根据权利要求1所述的安全转矩关断及封星控制电路，其特征在于，所述变频模块还包括：

整流单元，连接所述电源和所述开关单元；

母线电容，与所述整流单元并联；

制动电阻，连接所述开关单元；

第四开关管，第一极连接所述制动电阻，第二极连接所述开关单元。

11.一种电梯设备，其特征在于，包括曳引机和权利要求1-10任一项所述的安全转矩关断及封星控制电路。