CN1927686A - 电梯的控制装置 - Google Patents

Abstract

提供一种电梯的控制装置。在构成使轿厢(8)升降的卷扬机(6)的多绕组电动机的各电动机绕组的系统设置独自的电流控制部分，提供同一转矩指令，同时，将在转动检测器(10)的输出θ分别增加了磁极调整要素θadj a、θadjb的θa、θb提供给3相·2相变换部分和2相·3相变换部分，均匀地控制q轴电流，在各系统均等地控制磁通。这样，可改善各电动机绕组系统的电流不平衡。

Description

电梯的控制装置

本发明是申请号为03801027.5、申请日为2004年3月11日、发明名称为“电梯的控制装置”的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种电梯控制装置，特别是涉及连接多个逆变装置和变流装置驱动由多绕组电动机构成的卷扬机的大容量电梯的控制装置。

背景技术

大容量的甚高速电梯或连接上轿厢和下轿厢的双层电梯的驱动装置由多个逆变装置和变流装置进行电动机的控制。

近年来，建筑物的高层化得到发展，以乘客的大量输送为目的的甚高速电梯和一次可输送2台量的乘客的双层电梯得到利用。驱动这样的电梯的电动机使用容量大的多绕组电动机。

进行其控制的控制装置为连接多台逆变装置和变流装置进行电动机的控制的构成。例如，图1示出已有的系统例。

如该图所示，在电源101并列地连接变流器102a和变流器102b。在变流器102a连接逆变器103a，在变流器102a与逆变器103a之间连接电容器104a。在变流器102b连接逆变器103b，在变流器102b与逆变器103b之间连接电容器104b。卷扬机106的电动机例如为2绕组电动机时相对绕组A连接逆变器103a，相对绕组B连接逆变器103b。

轿厢108由平衡重107和主绳索109连接，主绳索109设于卷扬机106，轿厢108可上升下降。

作为控制构成，例如在逆变器103a和逆变器103b连接控制单元105a，进行逆变器的控制。在变流器102a与变流器102b连接控制单元105b，进行变流器的控制。

在卷扬机106的电动机轴连接转动检测器(转动传感器)110，其输出可输入控制单元105a。电梯的运行控制由控制单元105a进行。速度控制部分根据来自电梯速度指令ω^*和转动传感器110的速度反馈运算转矩指令Tm，将1/2的电源指令分别送到A系、B系的电流控制部分。

在逆变器103a的输出侧和逆变器103b的输出侧连接电流检测器112c和电流检测器112d，可由控制单元105a输入其输出。将各反馈电流提供给A系、B系的电流控制部分，输出电压指令Vda^*、Vqa^*、Vdb^*、Vqb^*。各电压指令提供到PWM控制部分，将门信号GATE_A、GATE_B分别输出到逆变器103a、103b，控制卷扬机106的2绕组电动机。

可是，在这样的电梯的控制装置中存在以下那样的问题。由于卷扬机106的电动机的A绕组和B绕组的不平衡和制造精度、逆变器103a和103b的元件的开关动作的偏差而在输出电压产生不均等，从而在A系与B系出现电流不平衡。检测电动机的磁极位置的转动传感器110由于为1个，所以，在根据电动机的构造成为例如在滑轮的左右分别内装A系和B系的绕组那样的构造的场合，在A系与B系中磁极位置不同，所以，必须在A系、B系分别对齐磁极位置，但在不能调整的场合在输出电流产生不平衡。

如为这样的状态，则在例如虽然按照指令输出A系逆变器的输出但B系逆变器的电流未充分流动的场合，作为控制电路使电流在B系中流动地进行修正那样地动作。当要在B系中流动时，由于本次与A系所需要的电流值产生偏差，所以，产生转矩波动。另外，当电流不能充分输出时，转矩指令自身也变动。这样的状态反复进行，产生纵向振动，所以，乘坐舒适性变差。

另外，根据电动机的构造，对于例如在滑轮的左右分别内装A系和B系的绕组那样的构造的场合，由A系和B系的电流不平衡在左右产生偏振，所以，可能发生振动，对乘坐舒适性产生影响，或电动机转动轴的轴承破损等机构发生故障。

发明内容

本发明就是为了解决上述那样的问题而作出的，其目的在于提供一种电梯的控制装置，该电梯控制装置可改善由多个逆变装置驱动多绕组电动机的场合的电流不平衡导致的效率下降，同时，可抑制振动，改善乘坐舒适性。

为了达到上述目的，本发明的电梯控制装置具有由使电梯升降的多绕组电动机构成的卷扬机、用于驱动多绕组电动机的多个逆变装置和变流装置、检测多绕组电动机的轴的转动位置的转动检测单元、及控制逆变装置和变流装置的控制单元；其特征在于：在各电动机绕组系统设置独自的电流控制单元，均等地控制q轴电流，在各系统均等地控制磁通。

按照本发明，通过在各电动机绕组的系统设置独自的电流控制单元，提供同一转矩指令，均等地控制q轴电流，在各系统使磁通均等，从而可改善各电动机绕组系统的电流不平衡，防止逆变器的效率的下降导致的电梯的异常停止，另外，可改善振动对乘坐舒适性的影响。

另外，为了达到上述目的，本发明的电梯控制装置具有由使电梯升降的多绕组电动机构成的卷扬机、用于驱动多绕组电动机的多个逆变装置和变流装置、检测多绕组电动机的轴的转动位置的转动检测单元、及控制逆变装置和变流装置的控制单元；其特征在于：根据电枢的电感推定各系统的磁极位置，使与任一方的系统一致地修正磁极位置。

按照本发明，根据电枢电感推定各系统的磁极位置，使双方的响应一致地修正磁极位置，从而可改善各电动机绕组系统的电流不平衡，防止逆变器的效率的下降导致的电梯的异常停止，另外，可改善振动对乘坐舒适性的影响。

另外，为了达到上述目的，本发明的电梯的控制装置具有由使电梯升降的多绕组电动机构成的卷扬机、用于驱动多绕组电动机的多个逆变装置和变流装置、检测多绕组电动机的轴的转动位置的转动检测单元、及控制逆变装置和变流装置的控制单元；其特征在于：根据d轴电流调整永久磁铁的磁通方向的磁通，在各绕组系统中均等地控制电压，从而均等地控制各系统的电流。

按照本发明，根据d轴电流调整永久磁铁的磁通方向的磁通，调整各绕组系统中的磁通，均等地控制电压，从而可均等地控制各系统的电流，防止逆变器的效率下降导致的电梯异常停止，另外，可改善振动对乘坐舒适性的影响。

另外，为了达到上述目的，本发明的电梯的控制装置具有由使电梯升降的多绕组电动机构成的卷扬机、用于驱动多绕组电动机的多个逆变装置和变流装置、检测多绕组电动机的轴的转动位置的转动检测单元、及控制逆变装置和变流装置的控制单元；其特征在于：为了在低速运行时获得必要的磁通，在各系统中使磁通产生于相互抵消的方向地使电枢电流流动。

按照本发明，为了在低速运行时获得必要的磁通，在各系统中使磁通产生于相互抵消的方向地使电枢电流流动，从而可流过不接受空载时间的影响的程度的电流，可改善乘客负荷最大的减速着地运行时那样的空载时间影响而产生的振动对乘坐舒适性的影响。

另外，为了达到上述目的，本发明的电梯的控制装置的特征在于：具有不平衡比运算单元、比较单元、及通报单元；该不平衡比运算单元运算各系统的电流的不平衡比；该比较单元比较该不平衡比运算单元的输出和不平衡阈值；该通报单元根据该比较单元的比较结果，在不平衡比运算单元的输出超过不平衡阈值时对其进行通报。

按照本发明，在超过不平衡比阈值的场合，由通报单元发出警告，从而可在电流不平衡不改善的场合促使注意维护的必要性，所以，可防止电流不平衡导致的故障停止。

附图说明

图1为用于说明已有技术的示意构成图。

图2为用于说明本发明的第1实施形式的示意构成图。

图3为用于说明本发明的第2实施形式的示意构成图。

图4为用于说明本发明的第2实施形式的磁极位置波形例的图。

图5A、图5B为用于说明本发明的第3实施形式的框图。

图6为用于说明本发明的第4实施形式的框图。

图7为用于说明本发明的第4实施形式的磁极位置波形例的图。

图8A、图8B为用于说明本发明的第4实施形式的电枢电流产生的磁通的图。

图9为用于说明本发明的第4实施形式的处理流程图。

图10为用于说明本发明的第5实施形式的示意构成图。

具体实施方式

下面参照附图说明本发明的电梯控制装置的一实施形式。在以下图中，相同符号表示同一部分或对应部分。

(第1实施形式)

图2示出说明本发明的第1实施形式的系统构成例。如该图所示，在电源1并联变流器2a和变流器2b。在变流器2a连接逆变器3a，在变流器2a与逆变器3a之间(为了波形平滑化)而连接电容器4a。在变流器2b连接逆变器3b，在变流器2b与逆变器3b间连接(为了波形平滑化)电容器4b。卷扬机6由2绕组永久磁铁式同步电动机构成，相对绕组A连接逆变器3a，相对绕组B连接逆变器3b。在卷扬机6的电动机轴连接转动检测器(转动传感器)10，其输出可输入控制单元5a。

轿厢8由平衡重7和主绳索9连接，主绳索9挂到卷扬机6，轿厢8可上升下降。轿厢8和平衡重7由补偿绳索13通过补偿滑轮14连接。

作为控制构成，例如在逆变器3a和逆变器3b连接控制单元5a，进行逆变器的控制。在变流器2a和变流器2b连接控制单元5b，进行变流器的控制。在变流器2a、2b、逆变器3a、3b分别设置电流检测器12a、12b、12c、12d，在直流部分分别设置电压检测器15a、15b，其输出可由控制单元5a和控制单元5b检测。控制单元5a与控制单元5b由通信单元11连接，可进行相互的信息交换。

另外，作为控制构成，相对转动检测器10的输出θ分别由A系、B系加进调整要素。作为调整要素，在调整时由手动使电动机转动，根据感应电压的相位决定固定值，将该固定值作为磁极调整要素θadja、θadjb输入。另外，分别相对A系、B系将追加了磁极调整要素θadja、θadjb的θa、θb提供给3相·2相变换部分(检测电流dq变换部分)和2相·3相变换部分。另外，转动检测器10的输出θ输入到速度检测单元。获得速度检测单元的输出ω与速度指令ω^*的差，将其结果输出到速度控制部分。由3相·2相变换部分(检测电流dq变换部分)对由电流检测器12a、12c检测出的信号进行3相·2相变换。

将由速度控制部分运算出的结果相同地提供给A系和B系的电流控制部分。获得转矩指令(q轴电流指令)与A系的电流反馈值和B系的电流反馈值的差，输出到各系的电流控制部分。电流控制部分的输出进行2相·3相变换，输出到各系的PWM电路，将门信号GATE_A输出到逆变器3a，将GATE_B信号输出到逆变器3b，进行逆变器的控制。磁通根据电枢电感L和电流Iq为＝L×Iq，可使其在A系和B系均匀。电动机转动时的感应电动势为eq＝ω，如在A系B系中相同，则感应电压在A系B系相同。因此，在A系与B系中电动机的端子间电压Vd的不平衡消失，为此，电动机电流在A系和B系变得均匀。

而且，2相轴上的电压值Vd、Vq由下式表示。

$\left[\begin{array}{c}\mathrm{Vd}\\ \mathrm{Vq}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}R+\mathrm{PL}& -\mathrm{\ωL}\\ \mathrm{\ωL}& R+\mathrm{PL}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}\mathrm{Id}\\ \mathrm{Iq}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}\mathrm{ed}\\ \mathrm{eq}\end{array}\right]---\left(1\right)$

其中，R：阻抗，L：电感

P：微分算子，ed、eq：感应电动势

如上述那样，在多绕组永久磁铁式同步式电动机的各电动机绕组的系统设置独自的电流控制单元，提供同一转矩指令，进行磁极调整，均匀地控制q轴电流，均等地控制磁通，从而可改善各电动机绕组系统的电流不平衡，防止逆变器的效率的下降导致的电梯的异常停止，另外，可改善振动对乘坐舒适性的影响。

(第2实施形式)

下面参照图3说明本发明的第2实施形式。图3所示该实施形式的构成与图2同样，作为控制构成，相对转动检测器10的输出θ，对A系、B系分别加进磁极调整要素θadja、θadjb，同时，将在A系、B系追加了磁极修正要素Δθa、Δθb的θa、θb提供到3相2相变换部分(检测电流dq变换部分)和2相·3相变换部分。

下面，说明磁极修正要素Δθa、Δθb的运算方法。在永久磁铁式同步电动机的场合，作为磁极位置与电枢电感的关系，已知当电流沿与磁铁的磁通方向相同方向流动时，由铁心的磁饱和使电感减小，当电流沿与磁铁的磁通方向直交的方向流动时，电感增大。磁极位置θ与电感L的关系如图4那样表示。因此，在电梯停止过程中，分别相对A系、B系使阶梯(step)波朝比电动机转子的磁极位置提前90°的方向(A系：θadja+90°方向，B系：θadjb+90°方向)流过，测定该电流响应τa和τb。电动机的响应常数由τ＝L/R表示。电动机的L与R为预先知道的值，所以，将该值表示为τ0＝L0/R0。测定后得知，为A系的时间常数τa和B系的时间常数τb。例如，当设时间常数τa比τb更接近τ0时，使B响应与A系的响应一致。磁极位置预先按某种程度对齐到90度附近，如认为电动机的制造上180度磁极不会偏移，则可如以下那样修正。如图4所示那样设B系的响应比A系快时，朝增加L值的方向(作为角度π的方向)修正Δθb1，朝对此提前90°方向(θadjb+Δθb1+90°方向)再次测定响应。如响应一致，则将该值决定为修正值。如不一致，则在一致之前反复n次，将一致时的修正角nΔθb1决定为修正值Δθb。

如以上那样，通过在A系、B系中使2绕组永久磁铁式同步电动机的电流响应一致地修正磁极，从而改善磁极位置的调整偏差产生的各电动机绕组系统的电流不平衡，防止逆变器的效率的下降导致的电梯的异常停止，另外，可改善振动对乘坐舒适性的影响。

(第3实施形式)

下面，根据图5A、图5B说明本发明的第3实施形式。该实施形式的基本构成基本上与图2相同，但在电流控制部分追加磁通修正单元，在图5A、图5B示出改变的电流控制部分。

下面，说明A系。转矩指令Tm作为轴电流指令Iqa^*获取与反馈值Iqa的差分输出到PI控制部分。d轴侧分别将A系和B系的反馈值Ida与Idb输入到轴磁通修正运算部分41a。获得其输出与反馈值Ida的差分输出到PI控制部分。将d轴、q轴的PI控制输出输入到2相·3相变换部分。2相·3相变换由A系的角θa变换，将作为其输出的电压指令输出到PWM部分。在B系中，也为同样的构成，转矩指令输入与A系相同的Tm，作为q轴电流指令获得与反馈值Iqb的差分输入到PI控制部分。d轴侧将A系和B系的反馈值Ida与Idb输入到d轴磁通修正运算部分41b。获得该输出与反馈值Idb的差分输出到PI控制部分。将d轴、q轴的PI控制输出输入到2相·3相变换部分。2相·3相变换由B系的角θb变换，将作为其输出的电压指令输出到PWM部分。

d轴磁通修正运算部分41根据A系和B系的反馈值Iqa和Iqb例如进行大小比较，当B系较小时，使B系的反馈值Idb朝正方向流动，增强与磁铁相同方向的磁通，增加感应的电压。通过使A系与B系的电压Vq一致地进行与磁铁相同方向的磁通修正，从而可使电流均匀。

另外，磁通的修正也可这样进行，即，使较大一方的系的电压下降，例如当B系较大时，使反馈值Idb朝负的方向流动，减弱与磁铁相同方向的磁通，减少感应的电压。

如以上那样，即使在各系统中永久磁铁的磁通存在偏差，通过由d轴电流调整永久磁铁的磁通方向的磁通，调整各绕组系统的磁通，均等地控制电压，从而可均等地控制各系统的电流，防止逆变器的效率的下降导致的电梯的异常停止，另外，可改善振动对乘坐舒适性的影响。

(第4实施形式)

下面，根据图6～图9说明本发明第4实施形式。通常，在A系与B系产生同一的磁通地使电枢电流流动，但在对电动机的负荷较轻的状态下运行时，成为电流不太流动的状态，空载时间产生影响。空载时间在P侧与N侧不短路地使双方的元件断开一定时间，逆变器的输出电流如足够大，则没有空载时间的波形变形，如为零交附近的较小值时，则空载时间的影响使电流波形不成为正弦波地变形。这产生影响，发生振动，对电梯的乘坐舒适性产生影响。其波形例为图7。电流波形例1为接受空载时间的影响的波形例，电流波形例2示出使电流充分流动时的波形例。

下面，说明该实施形式的构成。构成与图2同样。但是，改变控制构成，将其控制框图示于图6。相对图2的构成，在电流控制部分追加磁通运算部分51，分别输出到A系的电流指令和B系的电流指令。在作为电动机的构成将A系和B系的绕组卷到1个铁心的构成的场合，通常在A系和B系使产生磁通的方向相同，产生必要的磁通1(1＝a+b)。通过在A系和B系使发生磁通的方向相互抵消地进行输出，从而可流过足够的电流，获得必要的磁通(1＝a-b)。

在磁通运算部分51中，在输入转矩指令Tm、使转矩指令比T1小时，例如在需要1的磁通的场合，A系的电流指令输出Iqax，产生a，在磁通运算部分51内的磁通反转部分，B系输出使合成磁通成为1那样的电流指令Iqbx，产生磁通b。即，A系输出使与B系的电流指令的总和与转矩指令一致的那样的电流指令Iqax，产生磁通a(图8A、图8B)。

图9示出流程图。下面根据该图说明磁通运算部分51的动作。在步骤S801输入转矩指令Tm。在步骤S802，比较转矩指令Tm与T1。如Tm小，则前进到步骤S803。在步骤S803进行相反磁通控制。在步骤S2，如Tm大，则前进到步骤S804，进行通常控制。这样，当转矩指令Tm比T1小时，在A系和B系中朝抵消的方向产生磁通，从而获得所需要的磁通1。

通过如以上那样对A系和B系在抵消的方向产生磁通地控制，从而可由逆变器输出不接受空载时间的影响的程度的足够的电流，通过防止空载时间导致的电流波形变形，从而可改善振动对乘坐舒适性的影响。

(第5实施形式)

下面，参照图10说明本发明的第5实施形式。

图10所示该实施形式的基本构成与图2同样，形成为相对图2追加显示单元的构成。另外，作为控制构成，追加电流不平衡检测部分。

将电流检测器12c、12d的输出信号Ia、Ib分别输入到绝对值电路91a、91b。绝对值电路91a、91b的输出侧连接到滤波电路92a、92b，输出平均电流。

滤波电路的输出侧连接到不平衡比运算电路93，可运算A系与B系的比例。不平衡比运算电路93的输出侧连接到比较电路94，与预先决定的不平衡阈值相比，当超过阈值时，输出到显示器16发出警告。在将单侧的逆变器的过电流检测决定为130％时，将阈值设置到比过电流检测低之处。例如，如设在单侧下降20％、单侧增加20％时检测，则设置0.66(＝0.8/1.2)＜B/A＜1.5(＝1.2/0.8)等阈值。

如以上那样设置电流不平衡比运算单元、比较上述运算单元的输出与不平衡阈值的比较单元、及显示单元，在超过不平衡阈值的场合，向上述显示单元通报，从而可不由过电流产生异常停止，在电流不平衡不改善的场合，可促请注意维护的必要性，所以，可防止电流不平衡导致的故障停止。

如以上可说明的那样，按照本发明，在多绕组电动机的各电动机绕组的系统设置独自的电流控制单元，提供同一转矩指令，均等地控制磁通，从而可改善各电动机绕组系统的电流不平衡，防止逆变器的效率的下降导致的电梯的异常停止，另外，可改善振动对乘坐舒适性的影响。

另外，按照本发明，在多绕组电动机中，对各系统使电流响应一致地修正磁极位置，从而可改善磁极位置的调整偏移导致的各电动机绕组系统的电流不平衡，防止逆变器的效率的下降导致的电梯的异常停止，另外，可改善振动对乘坐舒适性的影响。

另外，按照本发明，即使对各系统在永久磁铁的磁通存在偏差，根据d轴电流调整永久磁铁的磁通方向的磁通，调整各绕组系统中的磁通，均等地控制电压，从而可均等地控制各系统的电流，防止逆变器的效率下降导致的电梯异常停止，另外，可改善振动对乘坐舒适性的影响。

另外，按照本发明，在各系统中使磁通产生于相互抵消的方向地控制，从而可由逆变器输出不接受空载时间的影响的程度的足够的电流，防止空载时间导致的电流波形变形，从而可改善振动对乘坐舒适性的影响。

另外，按照本发明，在电流不平衡比超过不平衡比阈值的场合，由通报单元发出警告，从而不会由过电流产生异常停止，在电流不平衡不改善的场合，可促请注意维护的必要性，所以，可防止电流不平衡导致的故障停止。

Claims (4)

1.一种电梯的控制装置，具有：

由使电梯升降的多绕组电动机构成的卷扬机，

用于驱动上述多绕组电动机的多个逆变装置和变流装置，

检测上述多绕组电动机的轴的转动位置的转动检测单元，及

控制上述逆变装置和变流装置的控制单元；其特征在于：

根据电枢的电感推测各系统的磁极位置，使与任一方的系统一致地修正磁极位置。

2.一种电梯的控制装置，具有：

由使电梯升降的多绕组电动机构成的卷扬机，

用于驱动上述多绕组电动机的多个逆变装置和变流装置，

检测上述多绕组电动机的轴的转动位置的转动检测单元，及

控制上述逆变装置和变流装置的控制单元；其特征在于：

根据d轴电流调整永久磁铁的磁通方向的磁通，在各绕组系统中均等地控制电压，从而均等地控制各系统的电流。

3.一种电梯的控制装置，具有：

由使电梯升降的多绕组电动机构成的卷扬机，

用于驱动上述多绕组电动机的多个逆变装置和变流装置，

检测上述多绕组电动机的轴的转动位置的转动检测单元，及

控制上述逆变装置和变流装置的控制单元；其特征在于：

为了在低速运行时获得必要的磁通，在各系统中使磁通产生于相互抵消的方向地使电枢电流流动。

4.根据权利要求1～3中任何一项所述的电梯的控制装置，其特征在于：具有不平衡比运算单元、比较单元、及通报单元；

该不平衡比运算单元运算各系统的电流的不平衡比；

该比较单元比较该不平衡比运算单元的输出和不平衡阈值；

该通报单元根据该比较单元的比较结果，在不平衡比运算单元的输出超过不平衡阈值时对其进行通报。

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