CN1176933A - 控制高驱动效率电梯等内的交流电动机的控制装置 - Google Patents

Abstract

为使电梯的感应电动机具有最佳效率和没有任何振动的舒适性,构成转矩控制系统,用于反馈从感应电动机中流动的电流(相应于速度基准和实际速度之间偏差提供的转矩基准)获得的估算电动机转矩,根据相应于所述转矩控制装置的输出而给感应电动机提供最大效率的转矩电流分量与激励电流分量的比值分别控制转矩电流和激励电流。此外,提供了振动抑制装置。从而,可期望节约很多能量并提高电梯运行时的舒适性。

Description

控制高驱动效率电梯等内 的交流电动机的控制装置

本发明涉及对交流电动机控制装置的改进，尤其涉及一种适用于驱动电梯的控制装置。

为了提高电梯驱动系统的效率，第59-149283(1984)号日本公开专利揭示了当电梯的速度基准和实际速度的偏差保持在预定范围内时，滑移角频率固定于某预定的值。

此外，相对于非常精确地控制转矩的同步电动机，第2-84093(1990)号日本公开专利揭示了一种转矩控制系统，该系统从检测到的电动机电流估算电动机的转矩，并使之于转矩基准对应。

一般，在电梯中，加到驱动电动机的负载总是随着轿箱中乘客人数的连续变化而变化的。结果，对电动机产生的转矩也依据负载而改变，同时，必须如此产生转矩，从而电动机速度跟随速度基准。在上述第一种已有技术中，加到电动机上的任何负载都不能保持高效率。

另一方面，在上述第二种已有技术中，也不能把效率提得很高。

本发明的一个目的在于提供一种交流电动机的控制装置和一种电梯的控制装置，从而无论加到电动机上的负载有任何变化，即在电动机超载时，也可保持电动机的高效率。

本发明的特征是提供一种根据转矩基准控制电功率转换器的装置，从而使交流电动机电流的转矩电流分量和激励电流分量保持一预定的关系。

在理想的实施例中，转矩基准的运算量被分成转矩电流基准和激励电流基准，从而使得驱动电梯轿箱的电动机的驱动效率最大，而相应于这两个基准的每个电流控制感应电动机，使每个电流即使在处于超载时也流到此电动机。

此外，在一电梯中，该电梯包括把三相交变电源电压转换成直流电压的转换器、把此转换器的输出电压转换成变频可变电压的PWM逆变器、连接到转换器与逆变器之间的直流电路(平滑电路)的平滑电容器、由PWM逆变器提供交变电压的感应电动机，被感应电动机驱动升降的轿箱，对电梯产生速度基准的装置，以及产生转矩基准从而使感应电动机的转速角跟随速度基准的速度控制装置，本发明的特征是还包括一用于检测感应电动机电流的装置，以及一根据转矩基准控制所述电功率转换器从而使交流电动机电流的转矩电流分量和激励电流分量保持某一预定关系的装置。

把电动机的驱动效率保持为最大的激励电流对转矩电流的比值定为依据目前所需转矩的转矩基准的运算量，则获得转矩电流基准和激励电流基准。

在此情况中，把激励电流基准对转矩电流基准的比值定为在目前产生的次级磁通量中获得所需转矩需要的最小能量(电动机的输入电功率)。相应于连续变化的速度基准和转矩基准，获得以此方式决定的激励电流分量和转矩电流分量的组合。

相应地，进入轿箱的乘客人数，即不管加到电动机的负载转矩变化多少，可在包括超载的情况下，决定相应于速度基准获得速度所需的转矩，即以最小能量给出的激励电流分量和转矩电流分量的组合，相应于这两个电流的初级电流在电动机的初级线圈中流动。

如以上本发明所述，依据目前所需的电动机转矩把转矩基准的运算量定为激励电流对转矩电流的比值，从而获得转矩电流基准和激励电流基准。在此情况中，把激励电流基准对转矩电流基准的比值定为在当前产生的次级磁通量中获得所需转矩需要的最小能量(电动机的输入电功率)。相应于连续变化的速度基准和转矩基准获得以此方式决定的激励电流分量与转矩电流分量的组合。

相应地，无论轿箱中的乘客人数如何，即无论加到电动机的负载转矩如何变化，把相应于速度基准获得速度所需的电动机转矩决定为最好具有最小能量的激励电流分量和转矩电流分量的组合，相应于这两个电流分量的电流在电动机的初级线圈中流动。

此外，包含在加到电动机的负载转矩中的转矩振动分量，是根据由电动机速度检测值与负载转矩获得的负载转矩估算值同电动机产生转矩估算值之间的偏差进行估算的。

在本发明中，转矩振动分量的估算值翻转其相位从而消除振动，并被加到转矩基准值而补偿减少(最好是减到最小)升降振动，从而较大地提高乘坐的舒适性。

图1示出本发明一个实施例的方框图。

图2示出激励电流(或磁通量)对转矩电流的关系，此关系在任何状态下都给出最大效率。

图3示出激励电流(或磁通量)对转矩电流的关系，此关系在电动机速度可变时给出最大效率。

图4示出获得激励电流对转矩电流的比值的方框图，此比值在改变电动机的各种参数时给出最大效率。

图5是在本发明中获得振动抑制信号的方框图。

图6示出说明当某一情况下产生规则转矩振动时，电梯轿箱在加上振动抑制信号前后上下振动状态的示意图。

图7示出另一个实施例，其中通过图1所示的结构根据次级磁通量基准和转矩电流基准提供最大效率的图形，此外还进行转矩控制。

图8示出本发明的另一个实施例，其中构成d-q轴向的电压控制系统进行转矩控制，而不是从图1所示的电流控制系统中获得PWM控制的调制波。

图9是示出本发明另一个实施例的方框图，其中不管输入的电源电压如何变化都可以最大效率驱动电梯。

在用蓄电池应付电源服务中断的电梯驱动系统中，图10示出本发明另一个实施例的方框图，其中不管电梯驱动系统提供的电源电压如何变化，都可以最大效率进行转矩控制。

图11是示出本发明另一个实施例的方框图，此实施例具有另一个振动抑制装置。

图1示出本发明的一个实施例。

由转换器20把交变电源电压10转换成直流电压，此直流电压被平滑电容器30平滑，然后经平滑的直流电压被PWM逆变器40再转换成具有可变电压可变频率的交变电压。此交变电压被提供给感应电动机(IM)60，并以可变的速度驱动电动机60。电动机60产生的转矩被直接连到电动机转子的齿轮(在图中未示出)传递到滑轮70，并通过转动滑轮推动把平衡锤80连到轿箱90的绳索，从而驱动轿箱90升降。

相应地，把平衡锤和轿箱之间的重量差作为负载转矩(重量)加到电动机。负载转矩依据电梯中可变的乘客数目而连续变化，并在大部分驱动中变为小于电动机输出功率的一半。此外，当电梯停止时，通常停止提供电功率。因此，为了节约电梯驱动系统的电功率，最好通过驱动在运行时负载很轻(超载)状态中的电梯使电动机的驱动效率变高。

乘坐电梯的舒适性是一个重要的因素，通过考虑此因素决定采用加速图形(基准)。此方式是由加速图形产生装置110产生的。从加速图形产生装置110产生的加速图形被输入速度基准产生装置120。在此装置120中，把加速图形一起转换成速度基准。

把速度基准ωR加到加减装置130的加法端，把速度操作装置121根据装在感应电动机转子上的速度检测装置100产生的旋转脉冲操作的感应电动机转子的旋转角速度ωM引入加减装置130的减法端，把产生的所述速度基准ω R和所述旋转角速度ωM之差作为速度偏差。

把所述速度偏差输入速度控制装置140。由速度控制装置140形成决定感应电动机60中产生的转矩的转矩基准τR，从而使速度偏差变为零。

转矩基准τR被输入加减装置131的加法端，另一方面，通过使用公式(1)从产生的转矩估算装置152获得的当前在电动机内部产生的瞬时转矩τM被输入到加减装置131的减法端。

τM＝m·p·{M/(M+l₂)}·φ₂·It    …(1)

这里，m：相位的数目，

p：感应电动机电极对的数目，

M：激励电感，

l₂：漏电感，

It：检测到的转矩电流，

φ₂：次级磁通量。

次级磁通量φ₂是瞬时磁通量，它有助于在通过使用次级磁通量操作装置151根据公式(2)估算转矩时产生在感应电动机中产生的转矩。

φ₂＝{M·Im}/(l+T₂·s )    …(2)

这里，T₂：次级时间常数

s：Laplace算子

公式(2)中的代码Im指激励电流分量，是一用于产生从检测装置150检测到的次级磁通量φ₂所需的激励电流，此检测装置150用于检测激励电流分量对转矩电流分量的比值。这里，根据电流传感器50、51、52检测到的各个三相中的三相初级电流iu、iv、iw，通过用装置150进行公式(3)的运算，来分别获得激励电流分量Im和转矩电流分量It。+iW·cos(θl^★+2π/3)}+iW·sin(θl^★+2π/3)}    …(3)这里，代码

ωl是如公式(4)所示逆变器的角频率，通过把旋转角速度ωM和下述滑移角频率ωs相加而获得。

ωl＝ωM+ωs          …(4)

把通过速度控制装置140获得的转矩基准τR与产生转矩估算装置152提供的产生转矩τ_M之差(转矩偏差)输入到转矩控制装置160。所述转矩控制装置160决定用于把转矩偏差控制为零的转矩基准τR的运算值(补偿)τ^★。所述转矩控制装置160通常包括PI(比例+积分算法)元件。

所述运算值τ^★被输入到转矩电流基准操作装置170。在所述转矩电流基准操作装置170中，通过公式(5)的计算获得转矩电流基准It^★。

It^★＝{τ^★/φ2}·{(M+l₂)/M}·{l/(m·p)}  …(5)

根据如下所述的技术从激励电流和转矩电流比值决定装置180中获得相应于所述转矩电流基准It^★的激励电流基准ImR。

决定比值的关系，从而使感应电动机中的损耗L最小。

L＝A·Im²+B·It²    …(6)

这里，A＝(Rs+Rm)，B＝Rs+Rr·(M/Lr)·(M/Lr)

Rs+Rr             …(7)

Lr＝M+l₂，

Rs：初级电阻，

Rm：铁芯损耗电阻，以及

Rr：次级电阻

M/Lr的值通常接近于1，即与激励电感M相比，次级漏电感l2非常小，B是通过计算公式(7)的第二项获得的。

这里，当产生预定转矩τ所需的激励电流Im和转矩电流It的组合被定义为(It，Im)时，则转矩τ正比于It和Im之积。相应地，存在无数种上述满足公式(8)的组合。

τ＝k It Im(k：转矩比例常数)    …(8)

这里，在为了产生某一转矩τ而由公式(6)给出的电动机的损耗L变为最小的情况下，由公式(9)给出激励电流Im和转矩电流的比值αmin(＝Im/It)。

(αmin)²＝{Rs+Rr(M/Lr)²}/(Rs+Rm)…(9)

相应地，由初级电阻Rs、次级电阻Rr、激励电感M和铁芯损耗电阻Rm的函数给出使损耗最小的激励电流Im与转矩电流It的比值αmin。这里，当初级电阻Rs和次级电阻Rr随电动机中的温度而改变时，激励电感M随激励电流Im而变化，铁芯损耗电阻Rm随电动机的速度(逆变器角频率)而变化，因此，所述比值αmin应如图3所示依据电动机的速度变化而改变。

在如图1所示的实施例中示出一个例子，其中依据电动机60的速度改变上述比值αmin。在图2中，示出用于在产生的转矩改变的情况下给出最大效率的激励电流和转矩电流相组合所提供的激励电流-转矩电流线，也提供了用公式(9)给出的参数，该参数示出不产生任何变化的情况。图4示出在速度改变的情况下的激励电流-转矩电流线，给出最大效率的特性随速度而变化。为了补偿此变化，依据基于额定速度ωM10的速度获得修正系数K(ωM)。

αmin＝K(ωM)·(ωM/ωM10)    …(10)

这里，依据速度ωM的可变性预先准备了修正系数K(ωM)的函数表。准备的此补偿器用以补偿铁芯损耗电阻Rm主要依赖于速度而引起αmin的变化。实际上，因αmin随公式(9)中电动机的温度(初级和次级侧的温度)、电动机速度和激励电流而改变，故必须通过图4所示的方法获得。

图4示出一方法的方框图，在此方法中，根据在公式(9)的每个参数变化的情况下的输入信号(信息)，诸如电动机的温度、激励电流和电动机的速度操作给出最大效率的比值αmin。

在块181中，预先以电动机温度的函数获得初级电阻Rs和次级电阻Rr(因为次级一侧的温度检测通常很难进行，所以使用转换成初级一侧的温度)，并准备用于此函数的表格。当检测到电动机温度(框架温度)时(在图1所示的实施例中省略了)，从表格中获得相应于该温度的Rs、Rr。

在块182中，准备了相应于激励电流的激励电感M的函数表，当输入检测到的激励电流时，提供相应于该激励电流的激励电感M。于是，需要补偿激励电感的原因是，虽然激励电感M在激励电流很小的范围内几乎恒定，但磁通量饱和，且激励电感M在激励电流变大的区域内突然减小。此外，近来已把电动机改进得既小又轻，产生磁通量的电动机的铁芯随着电动机的超小型化也逐步变小，在激励电流变大的区域中磁路倾向于饱和，从而激励电感减小。

在块183中，从上述被补偿的激励电感M以及次级电阻Rr获得公式(9)中分子的第二项，通过使用从此块和块181获得的初级电阻Rs，以及根据从块184检测到的电动机速度确定的铁芯损耗Rm来操作给出最大效率的αmin，把所述αmin与转矩电流基准It^★相乘，从而决定激励电流基准ImR。

进行电流控制，从而使相应于如上所述获得的转矩电流基准It^★与激励电流基准ImR之组合的转矩电流It和激励电流基准Im可在感应电动机60内部流动。

首先，操作激励电流控制装置190，从而使相应于激励电流基准ImR的激励电流Im流动。这里，从加减装置132中提供激励电流基准ImR与从激励电流到转矩电流比值检测装置150检测到的激励瞬间电流Im之间的偏差，在上述激励电流控制装置190中，产生新的激励电流的运算值Im^★，从而使该偏差变为零。如此设定所述激励电流控制装置190，使它先于转矩控制装置160操作。激励电流的响应能力得到提高，从而相应于先前所需的转矩可获得次级磁通量，并稳定转矩。

根据由上述处理提供的转矩电流基准It^★和激励电流基准的运算值Im^★获得公式(11)，电流基准运算装置200根据公式(11)产生三相交流初级电流基准iu^★、iv^★、iw^★。

iu^★＝Il·cos(θl+δ)

iv^★＝Il·cos(θl+δ-2π/3)

iw^★＝Il·cos(θl+δ-2π/3)    …(11)这里， $\mathrm{\θl}=\∫\mathrm{\ωldt}$

ωl＝ωM+ωs

ωs＝(M·Im^★)/(T₂·φ₂)，

T₂＝(M+I₂)/r2

δ＝arctan(It^★/Im^★)

(Il)²＝(It^★)²+(Im^★)²

电流控制装置220产生三相调制波Vu^★、Vv^★、Vw^★(在图1中被省略)，从而使交流电流基准iu^★、iv^★、iw^★可相应于从电流传感器50、51、52中检测到的三相交流电流iu、iv、iw。

所述调制波被输入PWM信号产生装置230，并与载波(三角波，未示出)相比较以产生PWM信号，所述PWM信号被加到构成所述PWM逆变器40的电功率元件的栅极。

结果，所述PWM逆变器40的一端产生相应于转矩基准的转矩的端电压，在电动机内部，流动着转矩电流和给出最大效率的激励电流的组合。当不管负载的状态而保持以上关系时，电动机总是(包括瞬时状态)被最大效率驱动，且节约了能量。因此，对于电梯驱动系统，节能的效果特别大，因为电梯轿箱中乘客的数目一直在变化，且加到驱动电动机的负载转矩也在变化。尤其是，因为将在电梯运行时加到电动机的平均(统计)负载通常处于小于电动机额定转矩一半的轻载状态中，所以驱动时的节能效果很大。

一般，电梯的加速图形(基准)通常决定得使该方式是最舒适的乘坐方式，并把它综合成产生速度基准。在此实施例中，对电动机的速度产生电动机瞬时转矩以跟随速度基准而不管负载状态如何，进一步提高了乘坐的舒适度。

在此实施例中除了以上所述以外，还配备了用于反馈产生转矩估算装置152的输出的转矩控制装置160，此转矩控制装置不是必需的，可以把速度控制装置140的输出直接输入转矩电流基准运算装置170。

电梯的固有机械振动频率一般在易于与电动机的驱动频率共振的区域内，并由电动机转矩的波动而产生，从而破坏了乘坐电梯的舒适性。对电动机速度产生一个叠加振动的模式。因此，如果通过使用检测到的电动机速度估算负载转矩振动，且上述被估算值的相位翻转并被加到转矩基准，则可抑制振动，并可保证良好的乘坐舒适性。

在图5中示出用于形成振动抑制信号的振动抑制装置500的方框图的一个例子。形成上述振动抑制信号的方法如下所述。

首先，根据电动机的产生转矩τM、出现在电动机轴上的干扰转矩τd，以及加到电动机的负载转矩τ的关系，定出以下关系。

τM+τd＝τ    …(12)

此外，当绕电动机轴的机械系统的总惯性矩被定义为J时，定出以下的关系。τ/(J·s)＝ωM    …(13)通常，因为已在机械系统设计阶段获得了J，所以可由负载转矩估算装置300获得τ的估算值

$\widehat{\mathrm{\τ}}=J\·\mathrm{\ωM}\·s---\left(14\right)$ 另一方面，把获得的τM作为产生转矩估算装置152所产生转矩的估算值

相应地，根据公式(15)把获得的τd作为由公式(12)和(14)推出的估算值

$\widehat{\mathrm{\τ}}d=\widehat{\mathrm{\τ}}-\widehat{\mathrm{\τ}}M$ $=J\·\mathrm{\ωM}\·s-\widehat{\mathrm{\τ}}M---\left(15\right)$

由信号调节装置301中的低通滤波器消除以此方式获得的所述(τd)中的噪声分量，调节轿箱的上下振动减小，并输出振动抑制信号τsup。

然后，通过把τsup加入转矩基准中来形成抑制振动的转矩基准。

如上所述在本发明中，图1所示用虚线表示的振动抑制装置具有负载转矩估算装置300和信号调节装置301，从而有效地抑制了电梯的振动。

在图6中，当规则地产生负载转矩振动时，示出了轿箱在加入振动抑制信号前后的上下振动的状态。

此外，一般决定电梯的某种加速图形(基准)，以获得最佳的乘坐舒适性，并通过综合此方式来产生速度基准。在此实施例中，当产生电动机的瞬时转矩时，电动机的速度就跟随速度基准而不管负载状态如何。进一步提高了加速、减速和匀速中乘坐的舒适性，且也可获得一效果，即可较快地抑制电动机启动中激励补偿紊乱所引起的冲击碰撞干扰产生的振动。

除了以上所述以外，在此实施例中，还提供了转矩控制装置160来反馈产生转矩估算装置152的输出，然而，转矩控制装置并不总是必要的，速度控制装置140的输出可直接输入转矩电流基准运算装置170中。此外，还为信号调节装置301配备了低通滤波器，然而，如果从产生转矩估算装置152的τ中消除了速度运算装置中的ωM以及噪声分量，则不需要此低通滤波器，在振动抑制信号中未产生线路误差时可提供带通滤波器。

此外，当在被估算的负载转矩和被估算的产生转矩之间产生相位差时，可通过在负载转矩估算装置300的输出一侧设置相位调节装置来消除所述相位差。

接着，图7示出了另一个实施例。将只说明与图1所示实施例不同的一部分。

首先，在图1中，相应于转矩电流基准运算装置170所提供的转矩电流基准It^★获得激励电流基准ImR。然而，在此实施例中，由以下公式从激励电流基准Im^★中再次获得次级磁通量基准φ2^★，所述次级磁通量基准φ2^★跟随电动机60内部产生的次级磁通量φ2。

φ2^★＝(ImR·M)/(l+T₂·s)    …(16)

以与图1相同的方式利用转矩电流基准It^★与激励电流基准ImR的组合。在加减装置132中引入由次级磁通量运算装置151根据公式(2)运算的所述次级磁通量基准φ2^★和次级磁通量φ2，并产生磁通量偏差Δφ2。次级磁通量控制装置186决定激励电流的运算值Im^★，从而使所述磁通量偏差Δφ2收敛于零。其后，由使用激励电流的运算值Im^★和转矩电流基准It^★的电流基准产生装置200产生三相初级电流基准iu^★、iv^★、iw^★，调制波产生装置220产生一调制波，从而使流入电动机初级线圈的初级电流跟随所述电流基准，且根据所述调制波产生PWM信号。已在图1示出的实施例中说明了这些操作，故省略其详细说明。

在此实施例中，以最大效率控制转矩电流和次级磁通量的方法是转矩控制的基础，结果，效率可保持最大，同时可进一步提高转矩控制精度。

此外，以与图1相同的方式设置振动抑制装置500，也以电梯的高驱动效率提高了乘坐的舒适性。

在图6中，没有提供电流控制装置210，而是直接产生调制波，上述实施例中则用电流控制装置210使交变电流流入电动机70的初级线圈，并组合了转矩电流基准和给出最大效率的激励电流基准。将只说明此实施例与上述实施例在结构上的不同之处。

可在此实施例中以相同的方式说明由转矩电流基准运算装置170提供转矩电流基准ItR(在以上实施例中被描述为It^★)的处理，并省略此说明。

由加减装置133产生转矩电流基准ItR与从激励电流对转矩电流比值检测装置150中检测到的转矩电流It之间的偏差，从而由q轴电压决定装置171根据上述转矩电流偏差获得q轴电压Vq’，由加减装置132产生激励电流基准ImR(这里，根据ItR以上述方法从激励电流对转矩电流比值决定装置180获得ImR)与激励电流对转矩电流检测装置150提供的激励电流Im之间的偏差，由d轴电压决定装置172获得d轴电压Vd’，这些是不同点。如果如此使用电压Vq’和Vd’，在d轴和q轴之间产生相互干扰。

因此，由非干扰装置201根据公式(17)修正电压Vq’和Vd’来抑制d轴和q轴之间产生的相互干扰。

Vd^★＝rl·Im^★-ωl·σ·Ls·It^★+Vd’

Vq^★＝rl·It^★+ωl{σ·Ls·Im^★+(M/Lr)·φ2}+Vq’

σ＝l-(M/Ls)·(M/Lr)，Ls＝M+l₁，r＝M+l₂

…(17)

用两相到三相转换装置202(相应于激励电流对转矩电流检测装置150进行的三相到两相转换的逆转换)把d轴电压Vd^★与q轴电压Vq^★两相电压转换成三相电压基准Vu^★、Vv^★、Vw^★，通过把三相电压基准作为调制波由PWM信号产生装置230产生PWM信号，并用上述PWM信号控制PWM逆变器40来驱动感应电动机60。

在上述实施例中，与交流电流控制系统相比，需要具有高速计算处理的交流电流控制系统，另一方面，与交流电流控制系统相比，在只用直流值进行处理的电压控制系统中不需要高速处理且响应增益变高，因此，可稳定地进行驱动直到高速区域中，且在宽的负载电平中具有高效率。

此外，以与图1相同的方式设置振动抑制装置500，用电梯的高驱动效率也提高了乘坐的舒适性。

当添加加速图形决定装置并改变电源10的电压时，能够稳定而高效地驱动图9所示的实施例。将只描述此实施例与以上实施例的不同点。提供电压检测装置31检测从平滑电容器30加到转换器20输出一侧的电压，以检测电源10的状态。由电压检测装置31检测所述平滑电容器的输出电压，并把此电压引入电压电平判定装置32。当所述电压处于预定的恒定电平范围内时，所述电压电平判定装置32不把任何信号发送到由晶体管33、电阻器43构成的动态制动部件以及加速图形决定装置111，就保持了其原来状态。即，晶体管33不工作，当从加速图形决定装置111中产生任意信号时，加速图形产生装置111中产生首先决定的加速图形。

当电压检测装置31中检测到的电压降到低于预定值时，修正加速图形产生装置111产生的加速图形的倾斜度，以使之减小。这意味着转矩电流随电源电压减到低于预定值的范围而增加，操作控制系统从而保证所需的转矩。结果，当加速时有过量的转矩电流流动，增加了铜损耗，并使效率恶化。

如下所述进行减小所述加速图形倾斜度的判断。首先，判断电容器电压30何时减小而不固定，且转矩电流基准何时变为最大。这里，当只用以上判断标准判断时，即使电容器电压30减小，负载也可以很轻，且转矩基准不总是变为最大，直到转矩电流基准变为最大才获得高效率的控制。实际上，当电容器电压30在预定值的范围内时，在加速图形为最大的情况下不必修正转矩电流基准。这是因为在系统设计中预定在最大负载中进行操作。即使系统中的电源恶化也保持高的驱动效率，可稳定地驱动电梯。

图10的实施例示出安装用于电源中断的电池的一个例子，以及一种用于解决电源电压下降和电容器电压30减小到预定值的情况的方法。将只说明与以上实施例的不同点。

当电容器30的输出电压下降时，电压电平判定装置32中产生一信号，电池231通过一开关元件232连在所述电容器30的端子之间，并象直流电源一样给PWM逆变器40供电。在此情况下，加速图形中的倾斜度α、最大值β、下降的加速图形中的倾斜度δ、最大值ε均被加速图形修正装置112修正。即，在加速中，上述α和最大值β以电池231输出功率(电容)中的适宜值被修正。因为电池231被用作应急电源，所以通常安装电压比电源10的电压输出(电容器30的电压)低的电池231。在此情况下，上述α和最大值β依据设定这些值时电源10的电压输出而安装的电池的电压降低而降低。从而通过以此方式进行降低来把电梯的最大速度抑制得较低，从而降低输入感应电动机60的功率。由此操作，可以较小的功率驱动电梯工作，以与电池231的容量平衡。即，最大限度地利用电池231的能力，并以高效率操作电池，即使发生电源中断也不会禁闭电梯轿箱中的乘客，也可获得其它效果，诸如提高电梯的可靠性。

此外，另一个效果是由于防止了电池的过度放电，也可提高电池本身的寿命。

当电梯克服平衡锤80的重量下降时，需要加速的功率。在此情况下，通过减小加速图形的倾斜度δ和最佳值ε，可以上述相同方式提供类似效果。

在图11所示的实施例中，设置了另一个振动抑制装置501，而不是振动抑制装置500。

此实施例与图1所示实施例的不同在于某些结构，以通过安装一检测轿箱上负载转矩的负载转矩检测装置400，以及安装一从负载转矩检测装置400的惯性矩J中获得负载转矩变化量ΔJ的负载变化量运算装置401，从而依据上述ΔJ调节负载转矩估算装置300，以由初始惯性值运算装置402从电动机的转矩基准τ^★和旋转角速度ωM中获得力矩J，并通过安装一数据存储装置403来保持所述J，更新用于所述负载转矩估算装置300中的J。

对于电梯，力矩J总是随轿箱中乘客的数目而改变，由负载转矩变化量运算装置401获得负载变化量ΔJ，一旦乘客数目发生变化，通过增加或减小用于依据ΔJ估算负载转矩的力矩J，可更精确地估算负载转矩。

当在预定的周期t1内给出恒定转矩基准值τ1^★时，初始惯性值运算装置402可根据以下公式运算J，例如，获得电动机的旋转角速度ωM1。

ωM1＝τ1^★t1/J    …(18)

如上所述，在电梯安装后以及一般在驱动电梯后运算力矩J，通过更新用于负载转矩估算装置300中的力矩J来自动补偿陈旧老化引起的力矩J与设计值的差异。

从而，因为总是准确地估算负载转矩，所以不仅可抑制陈旧老化引起的活动补偿紊乱和轿箱振动的增加，也可减少电梯安装后的活动补偿调节和维修检测中的调节项目。在此实施例中，由负载转矩变化量运算装置401和初始惯性值运算装置402这两个装置调节力矩J，然而，即使它们中只有一个可准确地估算负载转矩，至少可期望足够的振动抑制效果。

Claims (22)

1.一种电动机控制装置，具有用于输出变压变频交变电流的电功率转换器，用提供来自转换器的所述变压变频交变电流以可变速度驱动的交流电动机，用于对所述交流电动机产生速度基准的装置，以及用于产生转矩基准从而使所述交流电动机的所述旋转速度跟随所述速度基准的速度控制装置，其特征在于所述电动机控制装置包括；

电动机电流检测装置，以及

一装置，用于根据所述转矩基准控制所述电功率转换器，从而使所述电动机电流的转矩电流分量和激励电流分量保持预定关系。

2.一种电动机控制装置，具有用于输出变压变频交变电流的电功率转换器，用转换器提供的可变速度驱动的交流电动机，用于对所述交流电动机产生速度基准的装置，以及对所述交流电动机的所述旋转速度产生转矩基准从而跟随所述速度基准的速度控制装置，其特征在于所述电动机控制装置包括

电动机电流检测装置，

转矩估算装置，用于从所述电动机电流检测装置检测到的值中估算转矩或与其相应的值，如此构成转矩控制装置，从而使估算装置的估算值相应于所述转矩基准，以及

一装置，用于根据所述转矩控制装置的输出控制所述电功率转换器，从而使所述电动机电流的转矩电流分量和激励电流分量保持预定关系。

3.如权利要求1和2中至少一项所述的电动机控制装置，其特征在于，

所述预定关系是依据所述转矩基准确定的所述激励电流分量对所述转矩电流分量的比值。

4.如权利要求3所述的电动机控制装置，其特征在于，

依据所述转矩基准确定的所述激励电流分量对所述转矩电流分量的所述比值同所述电动机的所述速度或所述逆变器的频率相关。

5.如权利要求3所述的电动机控制装置，其特征在于，

依据所述转矩基准确定的所述激励电流分量对所述转矩电流分量的所述比值同所述电动机的温度相关。

6.如权利要求1和2中至少一项所述的电动机控制装置，其特征在于，

所述预定关系是在电动机中依据所述转矩基准产生所述转矩所需的所述转矩电流分量与所述激励电流分量的关系，且所述预定关系在电动机的输入电功率值变小的范围内。

7.如权利要求1和2中至少一项所述的电动机控制装置，其特征在于还包括

如此操作激励电流控制装置，从而使次级磁通量跟随电动机中产生的所述激励电流基准，所述次级磁通量相应于根据所述电动机的所述次级磁通量对从转矩基准获得的所述转矩电流的比值决定的次级磁通量基准。

8.如权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于还包括

负载转矩估算装置，用于根据电动机的旋转速度中估算所述电动机的负载转矩，以及

一装置，用于根据负载转矩估算装置的输出与电动机中产生的瞬时转矩之间的偏差调节所述转矩基准。

9.如权利要求8所述的电动机控制装置，其特征在于

依据电动机的负载变化调节所述负载转矩估算装置。

10.如权利要求2所述的电动机控制装置，其特征在于还包括

负载转矩估算装置，用于根据电动机的速度估算所述电动机的负载转矩，以及

一装置，用于根据负载转矩估算装置的输出与所述转矩估算装置估算的转矩之间的偏差调节所述转矩基准。

11.如权利要求8所述的电动机控制装置，其特征在于

依据加到电动机的负载转矩变化调节所述负载转矩估算装置。

12.一种电动机控制装置，具有用于输出变压变频交变电流的电功率转换器，用来自所述转换器的可变速度驱动的交流电动机，用于对所述交流电动机产生速度基准的装置，以及产生转矩基准使所述交流电动机的所述旋转速度跟随所述速度基准的速度控制装置，其特征在于所述电动机控制装置包括

电动机电流检测装置，

一装置，用检测到的电动机电流值检测所述激励电流分量和转矩电流分量，

一装置，根据所述检测到的激励电流分量估算由感应电动机产生的次级磁通量，

一装置，根据所述被估算的次级磁通量和所述转矩电流获得所述感应电动机产生的瞬时转矩，以及

一装置，用于控制所述电功率转换器，使所述瞬时转矩相应于所述转矩基准。

13.用于把交流转换成直流的转换器，用于把所述转换器的输出电压转换成变频变压的PWM逆变器，连到所述转换器和所述逆变器之间的直流电路的电容器，由PWM逆变器供电的感应电动机，靠感应电动机升降的电梯轿箱，用于产生电梯速度基准的装置，以及产生转矩基准使感应电动机的旋转速度角跟随此速度基准的速度控制装置，其特征在于包括，

一装置，用于检测所述感应电动机的电流，以及

一装置，用于根据所述转矩基准控制所述电功率转换器，使所述电动机电流的转矩电流分量和激励电流分量保持预定关系。

14.用于把交流转换成直流的转换器，用于把所述转换器的输出电压转换成变频变压的PWM逆变器，连到所述转换器和所述逆变器之间的直流电路的电容器，由PWM逆变器供电的感应电动机，靠感应电动机升降的电梯轿箱，用于产生电梯速度基准的装置，以及产生转矩基准使感应电动机的旋转速度角跟随此速度基准的速度控制装置，其特征在于包括，

一装置，用于检测所述感应电动机的电流，

一装置，根据所述电流的检测值中估算电动机的转矩或与其相应的适宜值，

转矩控制装置，用于使所述被估算的转矩与所述转矩基准对应，以及

一装置，用于根据所述转矩控制装置的输出控制所述电功率转换器。

15.用于把交流转换成直流的转换器，用于把所述转换器的输出电压转换成变频变压的PWM逆变器，连到所述转换器和所述逆变器之间的直流电路的电容器，由PWM逆变器供电的感应电动机，靠感应电动机升降的电梯轿箱，用于产生电梯速度基准的装置，以及产生转矩基准使感应电动机的旋转速度角跟随此速度基准的速度控制装置，其特征在于包括，

一装置，用于检测所述感应电动机的电流，

一装置，用于根据所述电流的检测值估算电动机的转矩或与其相应的适宜值，以及

一装置，用于控制所述电功率转换器，使所述电动机电流的所述转矩电流分量和所述激励电流分量根据所述转矩基准和所述估算转矩之间偏差保持一预定关系。

16.如权利要求12所述的电动机控制装置，其特征在于还包括

负载转矩估算装置，用于根据电动机的速度估算所述电动机的负载转矩，以及

一装置，用于根据所述负载转矩估算装置的输出与所述瞬时转矩之间的偏差调节所述转矩基准。

17.如权利要求16所述的电梯控制装置，其特征在于

依据电梯的负载变化调节所述负载转矩估算装置。

18.如权利要求13、14和15中至少一项所述的电梯控制装置，其特征在于还包括

负载转矩估算装置，用于根据感应电动机的速度估算所述感应电动机的负载转矩，以及

一装置，用于根据所述负载转矩估算装置的输出与所述感应电动机产生的转矩之间的偏差调节所述转矩基准。

19.如权利要求8所述的电梯控制装置，其特征在于

依据感应电动机的负载变化调节所述负载转矩估算装置。

20.如权利要求19、10和11中至少一项所述的电动机控制装置，其特征在于还包括

一装置，用于通过综合所述速度基准来运算所述加速基准。

21.如权利要求12所述的电动机控制装置，其特征在于还包括

依据加到所述转换器的所述电源电压的降低不超过预定值的范围降低所述加速基准的倾斜度。

22.一种用于把交流转换成直流的转换器，其特征在于包括

PWM逆变器，用于把所述转换器的输出电压转换成变频变压，

电容器，连到所述转换器和所述逆变器之间的直流电路，

感应电动机，它由PWM逆变器供电，

电梯轿箱，它由感应电动机作升降，用于所述电梯的加速基准产生装置，

一装置，通过综合所述加速基准产生速度基准，

速度控制装置，用于产生转矩基准，使感应电动机的旋转速度角跟随此速度基准，

一装置，用于检测所述感应电动机的电流，

一装置，用于根据所述电流的检测值估算电动机的转矩或与其相应的适宜值，以及

一装置，用于控制所述电功率转换器，使所述电动机电流的所述转矩电流分量和所述激励电流分量根据所述转矩基准和所述估算转矩之间偏差保持一预定关系。

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