CN1190639A - 电梯系统的速度控制装置 - Google Patents
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Abstract
一种电梯系统的速度控制装置包括多个电流检测器,用于检测在感应电机内部流动的三相电流ia,ib,ic,以及一个电流补偿器,用于产生补偿电流ia′,ib′,ic′,其中的零相电流i0是来自检测的三相电流ia,ib,ic的偏差。该装置通过检测感应电机的三个输入电流来获得零相电流,并且使感应电机的三相参数达到平衡,从而防止发生输入频率的转矩波动,并且改善乘坐电梯轿厢的乘客的舒适性。
Description
本发明涉及电梯系统，特别是涉及电梯系统的一种速度控制装置，它可以适当地限制感应电动机的转矩波动，从而改善乘坐电梯轿厢的乘客的舒适性。
从80年代以来，电梯系统中的感应电动机就采用了逆变器，并且在感应电动机的速度控制中采用了相应的矢量控制理论，从而获得了与直流电动机等效的特性，这样就为乘坐采用电流的电梯轿厢的乘客改善了舒适性。此外，对这种交流电流电梯轿厢采用逆变器可以降低功率。
为了用矢量控制方法控制感应电动机的速度，基本的要求是要有一个电流控制器，速度控制器向电流控制器发出具有转矩分量的电流指令，以便使感应电动机的角速度跟随一个速度指令。在电流控制中需要检测感应电动机中实际流过的电流。此时需要从感应电动机的三相电流中检测两相电流，然后从中获得剩下的一相电流，并且反馈给电流控制器，由后者产生电压指令，使检测的电流跟随电流指令。
然而，由于电流检测装置的偏移，感应电动机的参数失衡，以及空载时间造成的转矩波动等各种原因，采用这种控制方式的感应电动机存在转矩波动。因此，当与转矩波动有关的频率对应或是接近机械系统的固有频率时，乘坐电梯厢的乘客的舒适性就会受到影响。
图1是电梯系统中一个普通速度控制装置的框图。如图中所示，速度控制装置包括：一个变换器11，用于将三相交流输入电压AC变换成直流电压；一个逆变器12用于将变换的直流电压变换成可变电压和可变频率的交流电压；一个感应电机14使用变换的交流电压产生用于驱动电梯轿厢15的驱动力；电流检测器13A和13B，用于检测来自感应电机14中流动的三相电流中的两相电流ia，ib；被感应电机14沿着各个楼层驱动的电梯轿厢15；一个速度检测器16用于检测感应电机14的角速度；一个驱动控制单元17用于产生感应电机14的驱动指令和速度指令Wd，以便响应门厅呼叫或是轿厢呼叫将电梯轿厢15驱动到所需的楼层；一个速度控制单元18用于对感应电机14实行电流控制或速度控制；一个放大器19用于放大速度控制单元18输出的速度控制信号，并且将放大的速度控制信号发送给设在逆变器12中的一个功率晶体管的基极。
图2中表示了图1的速度控制单元18的细节，这一速度控制单元18包括：第一减法器21，用于运算感应电机14的角速度Wr与从驱动控制单元17接收到的速度指令Wd之间的差；一个速度控制器22用于按照第一减法器21的运算值产生一个转矩分量电流指令Td；一个C-相电流算子26使用选自从感应电机14接收的三相电流中的两相电流ia，ib来运算剩下的一相电流ic；一个频率算子27使用速度控制器22产生的转矩分量电流指令Td和感应电机14的角速度Wr来运算准备提供给感应电机14的频率；一个2-相同步坐标变换器28用于将三相电流ia，ib，ic变换成转矩电流Tr和励磁电流；第二减法器23，用于运算2-相同步坐标变换器28产生的转矩电流Tr和速度控制器22产生的转矩分量电流指令Td之间的差；一个电流控制器24按照第二减法器23的运算值产生感应电机的电压指令；以及一个PWM(脉宽调制)信号发生器25，用于将电流控制器24产生的电压指令转换成PWM信号。
以下要说明按照现有技术构成的这种电梯系统速度控制装置的控制步骤。
首先，变换器11将输入的三相交流输入电压AC变换成预定电平的电流电压，用电容器C滤波，然后提供给逆变器12。
逆变器12将提供给它的直流电压变换成可变电压和可变频率的电压，并且将变换的值提供给感应电机14。
同时，驱动控制单元17向用于控制感应单元14速度的速度控制单元18输入用于驱动电梯轿厢15的速度指令Wd，以便按照提供给它的速度指令Wd来驱动电梯轿厢15。
具体地说，在速度控制单元18的第一减法器21中，如果算出从驱动控制单元17接收的速度指令Wd和速度检测器16检测到的实际速度Wr之间存在差别，速度控制器22就产生用于控制感应电机14的转矩分量电流指令Td。
当电流检测器13A，13B检测到选自流经感应电机14的三相电流中的两相电流ia，ib，并且将检测值提供给C-相电流算子26时，就能根据检测的电流ia，ib算出剩下的一相电流ic。
三相电流ia，ib，ic被输入到2-相同步坐标变换器28，并且被变换成转矩电流Tr和励磁电流。此时，采用速度检测器16检测的速度Wr和速度控制器22产生的转矩分量电流指令Td来运算同步坐标变换期间的同步频率。
然后，一旦在第二减法器23中算出了2-相同步坐标变换器28产生的转矩电流Tr与速度控制器22产生的转矩分量电流指令Td之间的差别，电流控制器24就产生准备提供给感应电机14的电压指令。
电流控制器24产生的电压指令被转换成适合PWM信号发生器25的PWM信号。
由此产生的PWM信号被放大器19放大到预定的电平，并且反馈给逆变器12，然后将PWM信号提供给逆变器12作为逆变器12内部功率晶体管的基极驱动信号，以便切换功率晶体管，并且相应地将可变的交流电压提供给感应电机14。
在电梯系统惯用的速度控制装置中，在感应电机14的三相参数平衡的条件下，或是在有关的电流检测电路增益相同的条件下，可以用C-相电流算子26得到C-相电流。然而，感应电机14的三相参数并非是精确地平衡的，而电流检则电路中各自的增益也不是完全相同的。
然而，感应电机14可能会出现零相电流，并且相应地产生与频率有关的转矩波动，如果这种转矩波动正好对应着电梯轿厢加速期间在某一预定速度下的机械再生固有频率，波动就会被放大，并且被传递到电梯轿厢15，从而会影响到乘坐电梯轿厢的乘客的舒适性。
因此，本发明的目的是提供一种电梯系统的速度控制装置，它可以抑制由于感应的参数失衡或是各相电流检测电路的增益误差造成的频繁的转矩波动，从而改善乘坐电梯轿厢的乘客的舒适性。
为了实现上述目的，按照本发明所提供的电梯系统速度控制装置包括：多个电流检测器，用于检测在感应电机内部流动的三相电流ia，ib，ic，以及一个电流补偿器，用于产生补偿电流ia′，ib′，ic′，其中的零相电流i0是来自检测的三相电流ia，ib，ic的偏差。
通过以下的详细描述可以更清楚地看到本发明的要点和优点。然而需要指出，尽管这种详细说明和具体实例体现了本发明的最佳实施例，但是仅仅是为了举例，本领域的技术人员根据这种详细说明仍可以在本发明的精神和范围之内实现各种变更和修改。
参照以下的附图有助于更好地理解本发明，这些附图仅仅是示意性的，并不构成对本发明的限制，在附图中：
图1是按照现有技术的电梯系统速度控制装置的示意性框图；
图2是图1电路中的速度控制单元的详细框图；
图3是按照本发明的电梯系统速度控制装置的示意性框图；
图4是图3电路中的速度控制单元的详细框图；以及
图5是图4电路中的电流补偿器的详细框图。
图3是按照本发明电梯系统速度控制装置的一个示意性框图，而图4是图3电路中的速度控制单元的详细框图。
如图所示，本发明的电梯系统速度控制装置包括电流检测器33A，33B，33C，分别用于检测感应电机34的三相电流ia，ib，ic，以及一个电流补偿器34，用于将提供给感应电机34的三相电流ia，ib，ic转换成对零相电流偏差提供补偿的补偿电流ia′,ib′，ic′。图3和4中的其他框与现有技术是相同的，因而省略了有关的说明。
图5是图4中的电流补偿器46的详细框图。如图中所示，电流补偿器46包括：一个零相电流算子51，用于将感应电机34的三相电流ia，ib，ic相加，并且计算出零相电流i0；一个增益乘法器52，用于将零相电流i0乘以一个增益K，并且产生一个零相分配电流i0′，以便将相乘的值分配给各个相；以及加法器53A，53B，53C，用于将零相分配电流i0′加在检测到的三相电流ia，ib，ic上，并且产生补偿电流ia′，ib′，ic′。
以下要说明按照本发明的电梯系统速度控制装置的控制步骤。
首先将三相交流输入电压AC输入到变换器31，变换成预定电平的电流电压，用电容器C滤波，然后提供给逆变器32。
逆变器32将提供给它的直流电压变换成可变电压和可变频率的电压，并且将变换值提供给感应电机34。
同时，驱动控制单元37向用于控制感应电机34速度的速度控制单元38输入用来驱动电梯轿厢35的速度指令Wd，以便按照提供的速度指令Wd来驱动电梯轿厢35。
也就是说，在速度控制单元38的第一减法器41中，如果算出了从驱动控制单元37接收到的速度指令Wd和速度检测器16检测的实际速度Wr之间有一个差，速度控制器42就产生一个用来控制感应电机34的转矩分量电流指令Td。
在通过电流检则器33A，33B，33C检测到流经感应电机34的三相电流ia，ib，ic，并且将检测值提供给电流补偿器46时，三相电流ia，ib，ic就被转换成补偿电流ia′，ib′，ic′，其中的零相电流就是偏差。
具体地说，由电流检测器33A，33B，33C检测到的三相电流ia，ib，ic在电流补偿器46的零相电流算子51中相加，从中算出零相电流i0。
增益放大器52用增益K放大零相电流i0，并且产生准备分配给各个相的零相分配电流i0′，用加法器53A，53B，53C将零相分配电流i0′加到三相电流ia，ib，ic上，将其转换成补偿电流ia′，ib′，ic′，其中提供给各相电流的零相电流就是偏差。此处的最佳增益K是-1/3。
得到补偿的三相电流ia′，ib′，ic′被输入到2-相同步坐标变换器48，并且被变换成转矩电流Tr和励磁电流。此时采用速度检测器36检测到的速度Wr和速度控制器42产生的转矩分量电流指令Td来计算同步坐标变换期间的同步频率。
然后，在第二减法器33中算出2-相同步坐标变换器48产生的转矩电流Tr与速度控制器42产生的转矩分量电流指令Td之间的差时，电流控制器44产生准备提供给感应电机34的一个电压指令。
按照PWM信号发生器45将电流控制器44产生的电压指令变换成PWM信号。
由此产生的PWM信号被放大器39放大到预定的电平，并且反馈给逆变器32，然后将PWM信号提供给逆变器32作为逆变器32中的功率晶体管的基极驱动信号，从而使零相电流得到补偿，并且将三相平衡电流提供给感应电机34。
如上所述，按照本发明的电梯系统速度控制装置通过检测感应电机的三相输入电流来获得零相电流，并且将三相输入电流转换成补偿电流，使提供给各相电流的零相电流得到相应的补偿，从而将转换值反馈给感应电机。这样，感应电机的三相参数就可以达到平衡，从而防止发生输入频率的转矩波动，并且改善乘坐电梯轿厢的乘客的舒适性。
由于本发明可以在不脱离其基本特征和精神的条件下用多种形式来体现，因此，除了特别的说明之外，上述的实施例不应该受到说明书中具体细节的限制，而是应该以权利要求书所限定的精神和范围为界，所有落入权利要求书范围之内的变更和修改或是此类的等效产物都应该被认为属于权利要求书的范围之内。
Claims (3)
1.一种电梯系统的速度控制装置，包含：
多个电流检测器，用于检测在感应电机内部流动的三相电流ia，ib，ic，以及
一个电流补偿器，用于产生补偿电流ia′，ib′，ic′，其中的零相电流i0是来自检测的三相电流ia，ib，ic的偏差。
2.按照权利要求1的装置，其中所述电流补偿器包含：
一个零相电流算子，用于将感应电机的三相电流ia，ib，ic相加，并且计算出零相电流i0；
一个增益乘法器，用于将零相电流i0乘以一个增益K，并且产生一个零相分配电流i0′，以便将相乘的值分配给各个相；以及
多个加法器，用于将零相分配电流i0′加在检测到的三相电流ia，ib，ic上，并且产生补偿电流ia′，ib′，ic′。
3.按照权利要求2的装置，其中所述增益是-1/3。
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