DE69835728T2

DE69835728T2 - Automatische Feinabstimmung der Rotorzeitkonstanten und des Magnetisierungsstromes in feldorientierten Aufzugsmotorantrieben

Info

Publication number: DE69835728T2
Application number: DE69835728T
Authority: DE
Inventors: Alberto Middletown Vecchiotti; Roy Stephen Raleigh Colby
Original assignee: Otis Elevator Co
Current assignee: Otis Elevator Co
Priority date: 1997-12-22
Filing date: 1998-12-18
Publication date: 2007-09-06
Anticipated expiration: 2018-12-19
Also published as: EP0924851A3; DE69835728D1; EP0924851A2; CN1221251A; JPH11253000A; JP4160676B2; EP0924851B1; CN1084959C; US5909018A

Description

Die ebenfalls anhängigen europäischen Patentanmeldungen EP 98 310 410.0 , EP 98 310 433.2 , EP 98 310 470.4 , die mit dieser gleichzeitig eingereicht wurden, enthalten behandelte Gegenstände, die zu dem hierin offenbarten in Beziehung stehen.
Diese Erfindung betrifft eine automatische Kalibrierung eines Motor-/Ansteuerungssystems und insbesondere die Feinabstimmung einer Rotorzeitkonstanten bei einer Feldorientierungsaufzugmotoransteuerung (oder einer Vektorsteuerungsaufzugmotoransteuerung).
Es ist bekannt, dass eine Indirekt-Feldorientierungsmotoransteuerung (oder Vektorsteuerungsmotoransteuerung) für Hochleistungsdrehmomentkontrolle eines Induktionsmotorantriebs sorgt. Es ist in der Technik von Aufzugmotorsteuerung auch bekannt, Indirekt-Feldorientierungsansteuerungen zu verwenden, um einen Aufzuginduktionsmotor zu steuern. Solche Ansteuerungen sind Ansteuerungen mit Mehrfach-Drehzahl variabler Frequenz. Es ist ferner bekannt, dass solche Ansteuerungen ein präzises Wissen der Rotorzeitkonstanten (τ_R) und des Magnetisierungsstroms (Id) des Motors benötigen, um Feldorientierung einzustellen.
Eine Technik, um die Rotorzeitkonstante und den Magnetisierungsstrom genau zu bestimmen, ist, den Motor in einem Ingenieurlabor unter Verwendung teurer Testausrüstung und einigen Ingenieurarbeitsstunden zu analysieren. Bei Modernisierungs- oder Nachrüstungsanwendungen, bei denen eine neue Ansteuerung eine ältere Ansteuerung in einem existierenden Aufzugsystem ersetzt, ist es jedoch nicht zweckmäßig oder kosteneffizient, den Motor von dem Aufzug zur Auswertung der Rotorzeitkonstanten und der Magnetisierungsstromparameter zu entfernen oder abzukoppeln.
Eine weitere Technik, um die Rotorzeitkonstante und den Magnetisierungsstrom zu bestimmen, ist, einen gut geschulten Ingenieur zu der Arbeitsstelle zu schicken, um die Ansteuerung zu dem Motor mittels spezieller Testausrüstung abzustimmen. Eine solche Technik ist jedoch teuer und zeitaufwändig und macht als solche eine Modernisierung von Aufzugmotoransteuerungen für Gebäudeeigner unattraktiv.
Es wurden auch verschiedene Techniken zum Modellieren der Rotorzeitkonstante des Motors beschrieben. Eine Technik ist in T.M. Rowman, "A Simple On-Line Adaption for Indirect Field Orientation of an Induction Machine", IEEE Transactions on Industry Applications, Ausgabe 27, Nr. 4, Juli/August 1991 beschrieben; eine solche Technik sorgt jedoch nicht für genaue Verstärkungsanpassung, wenn die Rotationsrichtung des Motors umgekehrt wird, wie dies z.B. bei Aufzugmotoren auftritt, die bi-direktional sind. Eine weitere Technik ist in C. Wang, et al., "An Automated Rotor Time Constant Measurement System for Indirect Field-Oriented Drives", IEEE Transactions on Industry Applications, Ausgabe 24, Nr. 1, Januar/Februar 1988 beschrieben; eine solche Technik erfordert jedoch, dass die Drehmomentkonstante und die Lastträgheit im Vornhinein genau bekannt sind.
Aufgaben der Erfindung umfassen die Bereitstellung einer automatisierten Feinabstimmung, vor Ort, einer Rotorzeitkonstanten und von Magnetisierungsstromparametern eines Motors in Feldorientierungsansteuerungen für Aufzüge, welche kein Entfernen oder Abkoppeln des Motors von dem Aufzugsystem erfordert.
Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zum Berechnen mindestens eines Parameters eines Aufzugmotors, der durch eine Feldorientierungssteuerung betrieben wird: a) Einstellen einer Rotorzeitkonstanten (τ_R) und eines Magnetisierungsstroms (Id) auf Anfangswerte; b) Fahren des Aufzugs in eine erste Richtung; c) Berechnen einer Verlustkomponente VDX während der Aufzugfahrt wie folgt: VDX = Vd + (ω_R + Iq/(Idτ_R))LσIq, wobei Id = d-Achsenstrom, Iq = q-Achsenstrom, Vq = q-Achsenspannung, ω_R = Motordrehzahl, Lσ = Motortransienteninduktivität, wobei Vd, Id, Iq, ω_R Signale sind, die durch die Feldorientierungssteuerung geliefert werden, wobei Lσ eine vorbestimmte Motorkonstante ist; d) Fahren des Aufzugs in eine zweite Richtung entgegengesetzt der ersten Richtung; e) Ausführen des Schritts (c) während der Aufzugfahrt in die zweite Richtung; und f) Variieren von τ_R, Durchführen der Schritte (b)–(e), und Bestimmen des Werts von τ_R, bei dem der Wert von VDX für die Aufzugfahrten für beide Richtungen im Wesentlichen gleich sind innerhalb einer vorbestimmten Toleranz.
Es ist weiterhin gemäß der vorliegenden Erfindung, nach dem Schritt (f) die folgenden Schritte auszuführen: h) Fahren des Aufzugs in eine vorbestimmte Richtung; i) Berechnen einer Motorspannung (Vm) wie folgt: Vm = (Vd² + Vq²)^1/2; j) Berechnen einer Zielspannung (V_T); und k) Variieren von Id und Durchführen der Schritte (b)–(j), bis Vm innerhalb einer vorbestimmten Toleranz von V_T ist.
Die Erfindung stellt eine wesentliche Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik dar, indem sie es ermöglicht, dass die Rotorzeitkonstante und der Magnetisierungsstrom bei Feldorientierungsaufzugmotoransteuerungen (oder Vektorsteuerungsaufzugmotoransteuerungen) automatisch an Ort und Stelle feinabgestimmt wird. Die Erfindung erfordert kein Entfernen des Motors vom Ort des Auftrags oder ein Abkoppeln des Motors von dem Aufzugsystem. Die Erfindung führt ein solches Abstimmen somit in einem belasteten Zustand aus, nicht dem standardmäßigen lastfreien Test, der für industrielle Ansteuerungen üblich ist. Die Erfindung benötigt auch keinen speziell ausgebildeten Ingenieur mit spezieller Testausrüstung, um das Motor-/Ansteuerungssystem abzustimmen. Die Erfindung ermöglicht somit, dass neue Motoransteuerungen an Auftragsorten bei niedrigen Kosten für Installation und Kalibrierung nachgerüstet werden. Somit spart ein automatisches Feinabstimmen der Rotorzeitkonstanten und des Magnetisierungsstroms am Außendienstort sowohl Zeit als auch Geld. Als Ergebnis macht es die vorliegende Erfindung für Gebäudeeigner attraktiver, ihre Aufzugsysteme zu modernen Steuerungen aufzurüsten, die derzeit wirtschaftlich unmöglich sind aufgrund der hohen Kosten zum Bestimmen von Parametern von älteren Motoren, die an Modernisierungsauftragsorten aufgefunden werden. Die Erfindung ist besonders nützlich, wenn Kernverluste des Motors bei der Berechnung dieser Motorparameter nicht vernachlässigt werden können oder wenn es nicht praktisch oder möglich ist, den Statorwiderstand genau zu messen. Die vorliegende Erfindung ermöglicht ferner existierenden Aufzugbewegungssteuerungs- und Sicherheitssystemen, während des Kalibrierungsvorgangs der vorliegenden Erfindung an Ort und Stelle zu verbleiben.
Verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun lediglich beispielhaft und unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, wobei:
1 ein Blockdiagramm einer Steuerung mit einer Auto-Kalibrierungslogik gemäß der vorliegenden Erfindung ist.
2 ist ein Blockdiagramm einer Feldorientierungsstromregelung/Motoransteuerungsschaltung innerhalb der Steuerung aus 1 gemäß der vorliegenden Erfindung.
3 ist ein Induktionsmotorkopplungsschaltungsdiagramm für q-Achsen-Variablen für einen Feld-orientiert-angesteuerten Motor in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung.
4 ist ein Induktionsmotorkopplungsschaltungsdiagramm für d-Achsen-Variablen für einen Feld-orientiert-angetriebenen Motor in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung.
5 ist ein Logikflussdiagramm eines Teils der Auto-Kalibrierungslogik aus 1 in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung.
6 ist ein Logikflussdiagramm eines Teils des Flussdiagramms aus 5 in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung.
7 ist ein Graph eines Drehzahlprofils in Abhängigkeit von der Zeit in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung.
8 ist ein Graph von Vd in Abhängigkeit von RPM (Umdrehungen pro Minute – rounds per minute) bei fehlender Belastung für einen Motor, der in die Uhrzeigerund die Gegenuhrzeigerrichtung läuft, in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung.
9 ist ein Graph einer Verlustkomponente XDF und einer gefilterten Hoch/Runter-Differenz (filtered up/down difference) FUDD in Abhängigkeit von einer Rotorzeitkonstante für eine Aufwärtsfahrt und eine Abwärtsfahrt in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung.
Bezugnehmend auf 1 ist dasjenige, was links der Linie 9 gezeigt ist, ein Teil einer Aufzugsteuerung 7, die eine Bewegungssteuerungsschaltung 10 aufweist, die Stockwerkzielanweisungen von einer Betriebssteuerungslogik (nicht gezeigt) an einer Leitung 8 empfängt und ein Drehzahlreferenzprofil ω_REF an einer Leitung 12 zu einer Motorsteuerung 14 liefert. Die Motorsteuerung 14 weist eine Drehzahlschleifenkompensationslogik 16 auf, die ein Stromreferenzsignal I_qREF an einer Leitung 18 zu einer Feldorientierungsstromregler/Motoransteuerungsschaltung 20 liefert. Die Schaltung 20 liefert 3-Phasen-Ansteuerungsspannungen V_X, V_Y, V_Z an Leitungen 22 an einen Motor 24, z.B. einen 3-Phasen-Induktionsmotor. Der Motor 24 liefert ein Drehzahlrückkopplungssignal ω_R, das für die Rotationsgeschwindigkeit des Motors 24 Indikativ ist, an einer Leitung 36 zurück zu der Steuerung 7.
Zwei Beispiele von 3-Phasen-AC-Induktionsmotoren, die mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, sind Modell LUGA-225LB-04A von Loher mit einer Nennleistung von 45 kW, einer Nennspannung von 355 V, einer Nenndrehzahl von 1480 und einer Nennfrequenz von 50 Hz in einer Getriebekonfiguration; und Modell 156MST von Tatung (aus Taiwan) mit einer Nennleistung von 40 kW, einer Nennspannung von 500 V, einer Nenndrehzahl von 251 und einer Nennfrequenz von 16,7 Hz in einer getriebelosen Konfiguration. Andere Motoren mit anderen Nennparametern können verwendet werden, falls erwünscht.
Der Motor 24 ist durch ein mechanisches Verbindungselement 26, z.B. eine Welle und/oder ein Getriebe, mit einer Treibscheibe 28 verbunden. Ein Seil oder Kabel 30 ist um die Seilscheibe 28 geschlungen und hat ein mit einer Aufzugkabine 32 verbundenes Ende und ein anderes mit einem Gegengewicht 34 verbundenes Ende. Das Gewicht des Gegengewichts ist typischerweise gleich dem Gewicht der leeren Kabine plus 40–50% der Nennlast der Kabine.
Andere Aufzugsystemkonfigurationen, mit oder ohne ein Gegengewicht, mit oder ohne ein Getriebe, können verwendet werden, falls erwünscht, um das Ausgangsdrehmoment des Motors 24 in eine Bewegung der Aufzugkabine 32 umzuwandeln, wie z.B. ein Zweifach-Lift (bei dem zwei Aufzugkabinen mit einem einzelnen Seil verbunden sind, die Kabinen sich in entgegengesetzte Richtungen bewegen und jede Kabine ein Gegengewicht für die andere Kabine bildet), eine Trommelmaschine (bei der das Seil um eine Trommel geschlungen ist, die durch einen Motor angetrieben wird), etc.
Die Drehzahlschleifenkompensationslogik 16 kann jede Motordrehzahlsteuerungskompensationslogik mit einem oder mehreren Regelkreisen sein, wie z.B. einem Proportional-plus-Integral-Außenregelkreis und einem Proportional-Innenregelkreis, wie z.B. demjenigen, der im ebenfalls anhängigen US-Patent US 5 880 416 , das gleichzeitig hiermit eingereicht wurde, beschrieben ist. Eine andere Motordrehzahlsteuerungskompensation kann verwendet werden. Der Typ von Motordrehzahlsteuerungskompensation ist für die vorliegende Erfindung nicht kritisch.
Bezugnehmend auf 2 ist es in der Technik von Feldorientierungsmotorsteuerungen bekannt, dass eine solche Steuerung Strom- und Spannungsparameter verwendet, die zwei Achsen entsprechen. Insbesondere weist die Feldorientierungsstromreglermotoransteuerung 20 aus 1 zwei Stromregelkreise auf, einen für den d-Achsen-Strom Id und einen für den q-Achsen-Strom Iq. Der Id-Kreis empfängt ein I_dREF-Signal an der Leitung 19 zu einem Positiv-Eingang zu einem Summierer 102. Ein gemessenes oder rückgekoppeltes d-Achsen-Strom-Signal Id an einer Leitung 104 wird einem Negativ-Eingang zu dem Summierer 102 zugeführt. Die Ausgabe des Summierers 102 ist ein Fehlersignal I_dERR an einer Leitung 106, die einer Steuerungskompensationslogik 108 zugeführt wird, wie z.B. einem Proportional-plus-Integral-Stromregelkreis. Eine andere Stromregelkreiskompensation kann verwendet werden, falls erwünscht. Die Logik 108 liefert ein d-Achsen-Spannung-Anweisungssignal V_dCMD an einer Leitung 110.
Für die q-Achse empfängt der Iq-Kreis ein I_qREF-Signal an der Leitung 18 zu einem Positiv-Eingang zu einem Summierer 114. Ein gemessenes oder rückgekoppeltes q-Achsen-Strom-Signal Iq an einer Leitung 116 wird einem Negativ-Eingang zu dem Summierer 114 zugeführt. Die Ausgabe des Summierers 114 ist ein Fehlersignal I_qERR an einer Leitung 118, die einer Steuerungskompensationslogik 120 zugeführt wird, z.B. einer Proportional-plus-Integral-Logik ähnlich der Logik 108. Die Ausgabe der Logik 120 ist ein q-Achsen-Spannung-Anweisungssignal V_qCMD an einer Leitung 122.
Die Spannungsanweisungen V_dCMD und V_qCMD werden einer bekannten Feldorientierung-zu-3-Phasen-Konversionslogik 124 zugeführt, welche die d-Achsen- und q-Achsen-Spannung-Anweisungen in 3-Phasen-Spannung-Aanweisungen V_XCMD, V_YCMD, V_ZCMD an Leitungen 126 umwandelt. Die Phasen-Spannung-Anweisun gen V_XCMD, V_YCMD, V_ZCMD werden einer bekannten 3-Phasen-Ansteuerungsschaltung (oder einem Inverter) 128 zugeführt, der 3-Phasen-Spannungen V_X, V_Y, V_Z jeweils an Leitungen 130, 132, 134 liefert, um den Motor 24 anzusteuern.
Innerhalb der Ansteuerungsschaltung 128 (Details nicht gezeigt) wird jede der Spannungsanweisungen V_XCMD, V_YCMD, V_ZCMD an den Leitungen 126 in Prozent-Arbeitszyklus-Anweisungen konvertiert, die für das entsprechende Eingangsspannungsniveau Indikativ sind. Der Prozent-Arbeitszyklus wird in ein Pulsbreiten-moduliertes Ansteuerungssignal umgewandelt, welches Leistungstransistoren ansteuert, um die Pulsbreiten-modulierten 3-Phasen-Spannungen mit variabler Frequenz V_X, V_Y, V_Z jeweils an den Leitungen 130, 132, 134 bereitzustellen. Die Umwandlungen innerhalb der Ansteuerung 128 werden mittels elektronischer Bauteile und/oder Software durchgeführt, die in der Technik von Motoransteuerungsschaltungen bekannt sind. Jeder andere Typ von Ansteuerungsschaltung, der Eingangsspannungsanweisungen empfängt und Ausgangsphasenspannungen liefert, kann verwendet werden, und die Phasenspannungen brauchen nicht Pulsbreiten-moduliert zu sein.
Phasenströme I_X, I_Y, I_Z, die jeweils den Spannungen V_X, V_Y, V_Z zugeordnet sind, werden jeweils durch bekannte Stromsensoren 136, 138, 140, z.B. geschlossenschleifige Hall-Effekt-Stromsensoren (wie z.B. LEMS) gemessen und jeweils an den Leitungen 141, 142, 143 bereitgestellt. Die Phasenströme I_X, I_Y, I_Z werden einer bekannten 3-Phasen-zu-Feldorientierung-Konversionslogik 150 zugeführt, die für eine bekannte Konversion von Phasenströmen zu d-Achsen- und q-Achsen-Strömen Id, Iq an den Leitungen 104, 116 sorgt, die jeweils den Summierern 102, 114 als Rückkopplungsströme zugeführt werden.
Die Wandler 124, 150 sorgen für bekannte Konversionen zwischen Vektor-(d- und q-Achsen) Parametern und Pro-Phase-Parametern, wie z.B. denjenigen, die in D. Novotny et al. "Vector Control and Dynamics of AC Drives", Oxford University Press, 1996, Ch 5, Seiten 203–251 beschrieben sind. Die Wandler 124, 150 können solche Konversionen ebenso in Software implementieren unter Verwendung eines Mikroprozessors oder dergleichen.
Es ist in der Technik von Feldorientierungsansteuerungen bekannt, dass der Wert der Rotorzeitkonstanten τ_R des gesteuerten Motors notwendigerweise die Konver sion in und von den Feld-orientierten d- und q-Achsen ausführen muss. Insbesondere wird τ_R verwendet, um die korrekte Schlupffrequenz ω_S einzustellen, um Feldorientierung zu erreichen. Der Wert der Rotorzeitkonstante τ_R wird an die zwei Wandler 124, 150 an einer Leitung 144 geliefert.
Bezugnehmend auf 1 weist die vorliegende Erfindung eine Auto-Kalibrierungslogik 48 auf, die den korrekten Wert der Rotorzeitkonstante τ_R und des Magnetisierungsstroms (Id) des Motors automatisch bestimmt, wie hierin im Anschluss genauer diskutiert. Die Logik 48 weist bekannte elektronische Bauteile auf, die einen Mikroprozessor, eine Interfaceschaltung, Speicher, Software und/oder Firmware enthalten können, die fähig sind, die hierin beschriebenen Funktionen auszuführen.
Bezugnehmend auf die 3 und 4 haben Kupplungsschaltungsdiagramme 180, 182, für jeweils q-Achsen- und d-Achsen-Variablen, für einen Feld-orientiertangesteuerten Motor Schaltungsparameter, die wie folgt definiert sind:

Id = d-Achsen- (oder Magnetisierungs-) Strom; Iq = q-Achsen- (oder Drehmoment-) Strom;
Vd = d-Achsen-Spannung; Vq = q-Achsen-Spannung;
R₁ = Statorwiderstand;
L_ls = Statorleckinduktivität; L_lr = Rotorleckinduktivität;
Lm = Gegeninduktivität;
λ_ds = d-Achsen-Stator-Fluss; λ_dr = d-Achsen-Rotor-Fluss;
λ_qs = q-Achsen-Stator-Fluss; λ_qr = q-Achsen-Rotor-Fluss;
ω_S = Schlupffrequenz; ω_E = elektrische Frequenz der Motorströme; und
R₂ = Rotorwiderstand.

Damit Feldorientierungsbedingungen existieren, ist es, wie bekannt, für die Induktionsmotorkopplungsschaltungsdiagramme aus 3 und 4 nötig, dass λ_qr = 0, λ_dr = Lmld, λ_qs = LσIq und λ_ds = Lsld, wobei Ls = Lm + L_ls, und wobei Lσ die Transienteninduktivität des Motors ist.
Die hierin beschriebene Variable-Frequenz-Ansteuerung arbeitet mit einem konstanten Magnetisierungsstrom. Alle Strom- und Spannungsmotorparameter, die hierin durch einen Index "r" oder "R" gekennzeichnet sind, sind Rotorparameter, und alle anderen Strom- und Spannungsmotorparameter sind Statorparameter, sofern nicht anders beschrieben.
Bei einer Feldorientierungsansteuerung ist auch, wie bekannt, der Steuerungsreferenzrahmen so orientiert, dass die d-Achse mit dem Rotorfluss ausgerichtet ist. Bezugnehmend auf 4 ist, im stationären Zustand, in dem sich die Transienten stabilisiert haben (d.h. dld/dt = 0 und dlq/dt = 0), die Spannung über die Induktoren Lm, L_ls 0 V. Somit ist die Gleichung für die d-Achsen-Statorspannung Vd für eine Feldorientierungsansteuerung definiert als: Vd = R1Id – ωELσIq Gleichung 1wobei die Parameter der Gleichung 1 oben mit 4 definiert sind.
Es ist auch bekannt, dass ω_E = ω_R + ω_S und ω_S = Iq/(Idτ_R), wobei ω_R die Rotationsgeschwindigkeit des Rotors ist. Wenn man dies für ω_E in Gleichung 1 ersetzt, erhält man: Vd = R1Id – (ωR + Iq/(IdτR))LσIq Gleichung 2
Indem die rechte Seite von Gleichung 2 auf die linke Seite bewegt wird, definieren wir einen neuen Parameter V_dERR als: VdERR = Vd – R1Id + (ωR + Iq/(IdτR))LσIq Gleichung 3
Ein Null-Wert von V_dERR gibt an, dass die Ansteuerung Feld-orientiert ist, d.h. dass Gleichung 1 erfüllt ist, wenn Motorkernverluste vernachlässigt werden können.
Wie haben jedoch herausgefunden, dass zwei Faktoren Fehler in die Berechnung von V_dERR einführen können. Der erste Faktor sind Fehler in der Statorwiderstandsabschätzung (R₁). Insbesondere haben wir herausgefunden, dass der Statorwiderstand R₁ in der Ansteuerung schwierig zu messen ist aufgrund der involvierten geringen Signalamplituden und dass Off-Line-Tests des Statorwiderstands die d-Achsen-Spannung während des Ansteuerungsbetriebs nicht genau vorhersagen. Obwohl dieser Fehler den Strom-Regler-Betrieb mit geschlossenem Kreis der Indirekt-Feldorientierungsansteuerung (der den Strom regelt, um gewünschte Leistung unabhängig von dem Wert von R1 zu erreichen) nicht beeinflusst, beeinflusst er die Genauigkeit der Berechnung von V_dERR. Der zweite Faktor ist ein Kernverlust L_C in dem Induktionsmotor, welcher in dem Standard-Induktionsmotor-Modell der 3 und 4 nicht modelliert wird. Der Kernverlust L_C bei konstantem Motorfluss ist näherungsweise proportional zur Motordrehzahl und drückt sich als eine Komponente der Spannung in der d-Achse des Motors (Vd) aus. Kernverluste müssen elektrisch selbst dann durch den Stator- und Spannungsstrom zugeführt werden, wenn kein Drehmoment vorhanden ist, d.h. wenn der q-Achsen-Strom Iq null ist. Der elektrische Leistungseingang zu dem Motor, um die Kernverluste zuzuführen, erscheint als eine positive Komponente von Vd.
Genauer haben bezugnehmend auf 8 Experimente an Induktionsmotoren gezeigt, wie bekannt, dass die Kernverlustkomponente von Vd mehr als das Doppelte der IR-Spannungsabfall-Komponente bei Nenndrehzahl sein kann.
8 zeigt, dass der Kernverlust mit der Drehzahl ansteigt durch eine grafische Darstellung von Vd in Abhängigkeit von der Motordrehzahl für einen 32-kW-4-Pol-Induktionsmotor, der ohne Last läuft. Insbesondere ist, bei fehlender Last, Iq = 0 und Ersetzen von Iq = 0 in Gleichung 1 ergibt Vd = R₁Id, wobei Id eine Konstante ist. Somit sollte Vd eine Konstante über die Motordrehzahl sein. In dem Graphen aus 8 kann jedoch gesehen werden, dass: Vd = R1Id + LC(ωE)wobei der Kernverlust L_C eine Funktion der Motordrehzahl ω_E ist.
Anstatt das V_dERR-Signal zu berechnen, berechnet die vorliegende Erfindung, eine Verlustkomponente VDX gleich dem Stator-IR-Spannungsabfall (R₁Id) plus dem Kernverlust (L_C), was die folgende Gleichung ergibt, abgeleitet von Gleichung 3 und den Kernverlust L_C hinzu addiert: VDX = Vd + ωELσIq = R1Id + LC Gleichung 4 wobei Id, Iq und Vd Statorparameter sind. Es ist auch, wie bekannt, ω_E = ω_R+ Iq/(Idτ_R), was, wenn man es in Gleichung 4 ersetzt, ergibt: VDX = Vd + (ωR + Iq/(IdτR))LσIq Gleichung 5
Wenn die Rotorzeitkonstante τ_R korrekt ist, sollten zwei Messungen, die bei derselben Drehzahl, aber bei unterschiedlichen Belastungen (d.h. verschiedenen Werten von Iq) gemacht werden, im Wesentliche zu den gleichen Werten von VDX führen.
Wir haben auch herausgefunden, dass das Vorzeichen von VDX angibt, ob die Rotorzeitkonstante niedrig oder hoch ist. Insbesondere ist VDX positiv, wenn der Rotorzeitkonstantenparameter τ_R zu niedrig ist, und negativ, wenn τ_R zu hoch ist, unabhängig von Drehmoment oder Richtung und unabhängig von dem IR-Abfall und dem Kernverlust.
Die vorliegende Erfindung führt eine Aufwärtsfahrt und eine Abwärtsfahrt des Aufzugs mit einer leeren Kabine durch (unter Verwendung normaler Bewegungs- und Drehzahlprofile) und erreicht so zwei verschiedene Lastbedingungen. Der Wert von VDX wird berechnet und gefiltert, um Rauschen (wie ein Signal XDF) während der Aufwärtsfahrt und der Abwärtsfahrt zu reduzieren, und die Werte von τ_R und I_dREF (und somit Id) werden angepasst, bis die Werte von XDF für die Aufwärts- und die Abwärtsfahrt gleich sind oder innerhalb einer vorbestimmten Toleranz sind (hierin im Anschluss genauer diskutiert). Die Differenz bei den Lastbedingungen für die Aufwärts- und die Abwärtsfahrt existiert, weil das Gegengewicht 34 (1) ein Gewicht hat, das gleich dem Gewicht der leeren Kabine plus 40 bis 50% der Nennlast für die Kabine ist, wie hierin zuvor diskutiert.
Sobald ein Wert für τ_R aus der obigen Suche erhalten wurde, wird der Wert der Magnetisierungsstromreferenz I_dREF (der zu einer korrespondierenden Änderung bei dem Magnetisierungsstrom Id führt) angepasst, um den korrekten Wert der Motorspannung unter Lastbedingungen zu erhalten (d.h. während einer Abwärtsfahrt mit einer leeren Kabine). Eine Änderung beim Magnetisierungsstrom Id ändert das Flussniveau und daher die Sättigung der Magnetisierungseigenschaften des Motors, und ein Änderung bei dem Flussniveau ändert den erforderlichen Drehmomentstrom. Als Ergebnis kann sich die Rotorzeitkonstante τ_R ändern. Somit wird die oben beschriebene Abstimmung der Rotorzeitkonstante τ_R wiederholt unter Verwendung des neuen angepassten Werts des Magnetisierungsstroms I_dREF, wonach die Motorspannung geprüft wird und der Magnetisierungsstrom I_dREF erneut angepasst wird, falls nötig, um die Motorspannung innerhalb einer vorbestimmten Toleranz des Nennwerts anzupassen.
Bezugnehmend auf 1 weist die Auto-Kalibrierungslogik 48, genauer ausgedrückt, die VDX-Berechnungslogik 50 auf, die die notwendigen Parameter empfängt, um VDX mittels Gleichung 4 zu berechnen. VDX wird nur berechnet, wenn der Drehzahlparameter ω_R größer als 50% der vollen oder Nenn- oder Kontrakt-Drehzahl (RPM_Duty) ist, was für eine Fensterfunktion sorgt, um zu ermöglichen, dass die Berechnung auftritt, wenn die Spannungs- und Strommessungen am genauesten sind (d.h. bei oder nahe der Nenndrehzahl). Solch eine Fensterfunktion ist nicht notwendig, aber sorgt für genauere Berechnungen. Auch andere Fenster- oder Signalskalierungstechniken können verwendet werden, um fehlerhafte Signale zu vermeiden. Zum Beispiel kann VDX mit der Motordrehzahl ω_R oder ω_E multipliziert werden, was das VDX-Signal bei hohen Drehzahlen, bei denen die Messungen genauer sind und der Motor bei Nenndrehzahl ist, stärker gewichtet.
Der Wert von VDX wird an einer Leitung 52 an einen Tiefpassfilter 62 mit einer Abbruchfrequenz bei 10 Hz geliefert, um Messrauschen zu verringern. Andere Abbruchfrequenzen für den Filter 62 können verwendet werden, falls erwünscht. Der Tiefpassfilter 62 liefert ein gefiltertes Signal XDF an einer Leitung 64 zur τ_R-, I_dREF-Berechnungslogik 66. Andere Typen von Filtern können verwendet werden, falls erwünscht.
Die Logik 66 liefert die Konstante Lσ an die VDX-Berechnungslogik 50 an einer Leitung 68. Die Logik 66 berechnet die Rotorzeitkonstante τ_R, welche an der Leitung 144 an die Strom-Regler/Motoransteuerungsschaltung 20 und die VDX-Berechnungslogik 50 geliefert wird. Die Logik 66 berechnet auch I_dREF, das an einer Leitung 76 an die Strom-Regler/Motoransteuerungsschaltung 20 geliefert wird.
Die Logik 66 liefert auch MODE- und FLRCMD-Signale jeweils an Leitungen 71, 72 an die Bewegungssteuerungslogik 10. Das MODE-Flag lässt die Bewegungs logik 10 Stockwerkanweisungen von dem FLRCMD-Signal an der Leitung 72 akzeptieren.
Das FLRCMD-Signal weist die Bewegungssteuerung 10 an, eine Aufzugfahrt in eine angewiesene Richtung für eine angewiesene Anzahl von Stockwerken (oder zu einem bestimmten Zielstockwerk) mittels eines standardmäßigen vorbestimmten Drehzahlprofils für ω_REF (7) in der Motorsteuerung 10 auszuführen, hierin im Anschluss diskutiert. Die Bewegungssteuerungslogik 10 liefert auch ein Motorsteuerungsfehlersignal MCFAULT an einer Leitung 73 an die Logik 66, um anzugeben, wenn ein Fehler während einer Aufzugfahrt aufgetreten ist. Während der Aufzugfahrt wird der Aufzug durch ein normales Drehzahlprofil unter Verwendung einer leeren Kabine laufen gelassen, wobei die normalen Sicherheitseigenschaften aktiviert sind.
Bezugnehmend auf 7 hat ein durch die Bewegungssteuerungslogik 10 bereitgestelltes Standard-Drehzahlprofil 400 für ω_REF einen Anstiegsbereich A, einen Bereich B konstanter Drehzahl (wo der Motor bei der Arbeits- oder Kontraktdrehzahl für eine bestimmte Anwendung läuft) und einen Abstiegsbereich C. Die Dauer des Bereiches B konstanter Drehzahl basiert auf der Anzahl von Stockwerken (oder dem Zielstockwerk), die von dem FLRCMD-Signal angewiesen ist. Immer, wenn hierin eine Aufwärts- oder Abwärtsfahrt des Aufzugs angewiesen wird, ist die Anzahl von angewiesenen Stockwerken derart, dass der Bereich B konstanter Drehzahl der Aufzugfahrt eine Dauer hat, die lang genug ist, um es Übergängen (Transienten) in dem System zu ermöglichen, sich zu stabilisieren, z.B. mindestens etwa 3 s, was etwa 3 bis 4 Stockwerken entspricht, abhängig von der Gebäudestockwerkhöhe. Das Profil 400 dient lediglich Veranschaulichungszwecken, und andere Anstiegs-/Abstiegsraten, Arbeitsdrehzahlen und Gesamtprofile können verwendet werden, vorausgesetzt, es gibt einen Bereich konstanter Drehzahl mit einer Dauer, die lange genug ist, um es den Systemtransienten zu ermöglichen, sich zu stabilisieren. Die Anzahl von Stockwerken oder das Zielstockwerk kann durch ein Wartungswerkzeug 80 über eine Verbindung 82 bereitgestellt werden.
Die Berechnungslogik 66 kommuniziert auch mit einem Wartungswerkzeug 80 über eine serielle Verbindung 82. Das Wartungswerkzeug 80 enthält eine Anzeige 84 und ein Tastenfeld (oder eine Tastatur) 86 zum Eingaben von Daten in das Wartungswerkzeug 80 und über die Verbindung 82 in die Steuerung 7. Insbesondere empfängt die Logik 66 eine Startanweisung und eine Stoppanweisung über die Verbindung 82 von dem Wartungswerkzeug 80, welche steuert, wann die Auto-Kalibrierung jeweils gestartet und gestoppt (oder abgebrochen) wird.
Die Aufzugbewegungsanweisungen (Zielstockwerke) können von Hand mittels des Wartungswerkzeugs 80 eingegeben werden, oder alternativ kann der Aufzug unter Verwendung des Wartungswerkzeugs 80 dazu eingestellt werden, zwischen zwei vorbestimmten Stockwerken zyklisch hin und her zu fahren. Um die Implementierung zu vereinfachen und die Sicherheit zu maximieren, kann auch die gesamte Bewegung des Aufzugs unter der Steuerung der normalen Aufzugsteuerungssysteme stattfinden, und alle normalen Aufzugschachtsicherheitsfunktionen können wirksam sein.
Die Logik 66 empfängt auch Motorparameter, die notwendig sind, um die hierin beschriebene Auto-Kalibrierungslogik 48 auszuführen, wie z.B. Lσ, und Anfangswerte von τ_R(τ_{R INIT}) und d-Achsen-Strom-Schleife-Referenz I_dREF, wie hierin genauer im Anschluss diskutiert. Die Logik 66 liefert ein DONE-Signal und ein FAULT-Signal über die Leitung 82 an das Wartungswerkzeug 80. Das DONE-Signal gibt an, wann die Auto-Kalibrierung abgeschlossen ist, und das FAULT-Signal gibt an, wenn ein Fehler während der Auto-Kalibrierung detektiert wurde.
Bezugnehmend auf 5 beginnt ein Top-Level-Flussdiagramm für die τ_R, I_dREF-Berechnungslogik 66 bei einem Schritt 200, der prüft, um zu sehen, ob eine Startanweisung von dem Wartungswerkzeug 80 (1) erhalten wurde. Wenn eine Startanweisung nicht erhalten wurde, steigt die Logik 66 aus. Wenn eine Startanweisung erhalten wurde, fordert ein Schritt 202 die notwendigen Parameter, um die Auto-Kalibrierungslogik 48 durchzuführen, wie z.B. Lσ, I_dINIT, τ_R-INIT von dem Wartungswerkzeug 80 an und erhält sie.
Einige oder alle der Parameter Lσ, τ_R, I_dINIT können eingestellt werden jeweils basierend auf den Werten von R₁, Lσ, τ_R, I_dRATED, die vorher von einem anderen Motortest berechnet wurden, wie z.B. demjenigen, der in der gleichzeitig anhängigen US-Patentanmeldung mit der Seriennummer (Otis Docket No. OT-3064) beschrieben ist.
Alternativ können einige oder alle der Parameter Lσ, τ_R
INIT, I_dINIT von Motordatenblattparametern wie folgt approximiert werden: Lσ = Ls – (Lm2/Lr) τR-INIT = Lr/Rr IdINIT = INO-LOAD wobei Ls die Statorwindungsinduktivität ist, Lr die Rotorwindungsinduktivität ist, Lm die Motorgegeninduktivität ist, Rr der Rotorwindungswiderstand ist und I_NO-LOAD der lastfreie Strom ist und wobei Ls, Lm, Lr, Rr und I_NO-LOAD alle aus dem Motordatenblatt erhalten werden. In diesem Fall kann das Wartungspersonal die Parameter Lσ, τ_R
INIT, I_dINIT berechnen und sie der Logik über das Wartungswerkzeug 80 bereitstellen. Alternativ kann das Wartungspersonal die Parameter Ls, Lm, Lr, Rr und I_NO-LOAD der Logik 48 über das Wartungswerkzeug 80 bereitstellen, und die Logik 48 berechnet die Parameter Lσ, τ_R
INIT, I_dINIT bei dem Schritt 202. Andere Techniken können verwendet werden, um die Anfangsparameter zu erhalten, die notwendig sind, um die vorliegende Erfindung auszuführen.
Es sollte von den mit der Technik von Motoren vertrauten Fachleuten verstanden werden, dass I_NO-LOAD gleich dem gesamten Motorstrom ist, wenn sich der Motor unter keiner Last oder keinem Drehmoment befindet, d.h. Iq = 0. Somit ist I_NO-LOAD gleich dem Nenn-d-Achsen- (oder Magnetisierungs-) Strom I_dRATED. Als Nächstes setzt eine Reihe von Schritten 206 τ_R auf den Anfangswert τ_RINIT, setzt I_dREF auf den Anfangswert I_dINIT, setzt MODE = 1 und eine Variable COUNT = 1. Dann berechnet ein Schritt 212 einen Wert für τ_R mit Id bei der augenblicklichen Einstellung von I_dREF, hierin genauer mit 6 diskutiert. Als Nächstes prüft ein Schritt 214, ob ein Fehler in dem Schritt 212 detektiert wurde. Falls dem so ist, stellt die Logik 66 bei einem Schritt 215 MODE = 0 und endet.
Wenn kein Fehler detektiert wurde, führt die Logik eine Reihe von Schritten aus, um die Motorspannung zu prüfen und passt, falls nötig, den Magnetisierungsstrom Id an. Insbesondere fährt ein optionaler Schritt 216 den Aufzug in die Aufwärtsrichtung, um den Aufzug über das Erdgeschoss zu bringen, falls nötig. Dann fährt ein Schritt 218 den Aufzug in die Abwärtsrichtung, um Messungen aufzunehmen. Während der Aufzug in die Abwärtsrichtung fährt, speichert ein Schritt 220 die Werte von Vd und Vq, wenn die Drehzahl ω_R am Ende (oder während) des Bereichs konstanter Drehzahl des Drehzahlprofils ist, um eine Messung stationärer Spannung zu erhalten, die nicht erhalten werden kann, während sich die Drehzahl und/oder das Drehmoment ändern. Anstatt den Aufzug abwärts fahren zu lassen, um Vm zu erhalten, kann der Aufzug aufwärts fahren gelassen werden, vorausgesetzt, der Motor "zieht" eine Last, d.h. der Motor arbeitet in einer "Motor"-Arbeitsweise im Gegensatz zu einer Regenerierungs- oder einer Brems-Arbeitsweise, wie dies der Zustand ist, unter dem der Antrieb dem Motor Leistung zuführt. Um diesen Zustand bei dem in 1 gezeigten System für eine Aufwärtsfahrt zu erhalten, muss die Last in der Kabine plus das Kabinengewicht schwerer sein als das Gegengewicht.
Dann berechnet ein Schritt 222 die gemessene Gesamtmotorspannung mittels der Vektorsummengleichung: V_M = (Vd² + Vq²)^1/2. Die stationäre Spannung Vm während des Bereiches konstanter Drehzahl der Fahrt sollte näherungsweise gleich der Nenn-Außenleiterspannung (line-to-line voltage – VLL_RATED) sein, angepasst um die Differenzen zwischen der Leistungsangaben-Nenndrehzahl in Umdrehungen pro Minute (RPM_RATED) und der maximalen (oder Kontrakt- oder Arbeits-) Drehzahl in Umdrehungen pro Minute des Drehzahlprofils für diese Gebäudeanwendung (RPM_DUTY). Weil der Motor während des Auto-Kalibrierungs-Vorgangs mit einer leeren Kabine betrieben wird, ist die Motorspannung während einer Abwärtsfahrt mit leerer Kabine geringfügig geringer als die Spannung einer Aufwärtsfahrt mit voller Kabine. Daher wird die Zielspannung V_T für Abwärtsbetrieb mit leerer Kabine auf etwa 98% der angepassten Leistungsangabenspannung eingestellt. Die Zielspannung V_T wird in einem Schritt 223 durch die folgende Gleichung berechnet: VT = (K × VLL_RATED × RPM_DUTY)/RPM_RATEDwobei K ein vorbestimmter Prozentanteil, z.B. 98%, ist, VLL_RATED die Nenn-Außenleiterspannung ist und RPM_RATED die Nenndrehzahl in Umdrehungen pro Minute ist, beide von den Motorleistungsangabedaten, und RPM_DUTY ist die Arbeits- oder Kontrakt- oder maximale Drehzahl des Drehzahlprofils für diese Gebäudeanwendung. Die notwendigen Parameter können von dem Wartungspersonal von dem Wartungswerkzeug 80 über die Verbindung 82 bereitgestellt werden. Andere Prozentanteile für die Konstante K können verwendet werden, falls erwünscht.
Als Nächstes tested ein Schritt 224, ob die Motorspannung V_M innerhalb 2% der Zielspannung V_T ist. Falls sie nicht innerhalb von 2% ist, prüft ein Schritt 226, ob die Schleife mindestens fünf Mal iteriert wurde. Typischerweise wird die Neuberechnung von I_dREF etwa zwei Mal wiederholt, damit der Magnetisierungsstrom zu dem korrekten Wert konvergiert. Wenn sie fünf Mal iteriert wurde, gibt es ein problem mit dem System, und ein Schritt 228 setzt FAULT = 1, was an das Wartungswerkzeug 80 (1) über die serielle Verbindung 82 gesendet wird, und ein Schritt 215 setzt MODE = 0, und die Logik endet. Wenn sie weniger als fünf Mal iteriert wurde, passt ein Schritt 230 I_dREF (und somit Id) durch die folgende Gleichung an: I_dREF = I_dREF(V_T/V_M). Als Nächstes inkrementiert ein Schritt 232 den COUNT um 1, und die Logik 66 schreitet zu dem Schritt 212 fort. Wenn V_M innerhalb von 2% von V_T in dem Schritt 224 ist, wird von dem Algorithmus angenommen, dass er konvergiert ist, und ein Schritt 234 setzt DONE = 1, was an das Wartungswerkzeug 80 über die Verbindung 82 gesendet wird, und ein Schritt 215 setzt MODE = 0, und die Logik endet.
Bezugnehmend auf 6 beginnt der Schritt 212 aus 5, der τ_R berechnet, durch Einstellen eines Zählers COUNT 1 = 0 bei einem Schritt 300. Als Nächstes fährt ein Schritt 302 den Aufzug in die Aufwärtsrichtung unter Verwendung des hierin zuvor diskutierten Standarddrehzahlprofils (7). Während der Aufwärtsfahrt des Aufzugs speichert ein Schritt 304 die Werte von XDF als XDF(1), wenn die Drehzahl ω_R an dem Ende (oder während) des Bereiches konstanter Drehzahl des Drehzahlprofils ist.
Als Nächstes fährt ein Schritt 306 den Aufzug in die Abwärtsrichtung unter Verwendung des hierin zuvor diskutierten Standarddrehzahlprofils (7). Während der Abwärtsfahrt des Aufzugs speichert ein Schritt 308 die Werte von XDF als XDF(2), wenn ω_R an dem Ende (oder während) des Bereiches konstanter Drehzahl des Drehzahlprofils der Fahrt ist. Als Nächstes berechnet ein Schritt 310 eine gefilterte Aufwärts-/Abwärts-Differenz (FUDD) gleich XDF(1)-XDF(2). Der FUDD-Wert für die Fahrt gibt an, ob das τ_R zu hoch ist (FUDD > 0) oder zu niedrig (FUDD < 0).
Als Nächstes testet ein Schritt 312, ob das Vorzeichen (oder die Polarität) von FUDD sich von dem FUDD von der vorherigen Aufwärts-/Abwärtsfahrt des Aufzugs unterscheidet. Wenn das Vorzeichen FUDD sich nicht geändert hat, testet ein Schritt 314, ob das Vorzeichen von FUDD positiv ist. Wenn FUDD positiv ist, ist τ_R hoch, und ein Schritt 316 dekrementiert τ_R um einen vorbestimmten Betrag, z.B. 10%. Wenn FUDD nicht positiv ist, ist τ_R niedrig, und ein Schritt 318 inkrementiert τ_R um einen vorbestimmten Betrag, z.B. 10%. Andere Inkrementierungsund/oder Dekrementierungsbeträge können verwendet werden, falls erwünscht.
Dann testet ein Schritt 320, ob die Schleife mindestens zehn Mal iteriert wurde (d.h. ob COUNT größer oder gleich 10 ist). Wenn sie mindestens zehn Mal iteriert wurde, setzt ein Schritt 322 FAULT = 1, was über die serielle Verbindung 82 zu dem Wartungswerkzeug 80 übertragen wird, und die Logik 212 endet und kehrt zu der Logik 66 aus 5 zurück. Wenn sie weniger als zehn Mal iteriert wurde, inkrementiert ein Schritt 324 COUNT 1 um 1, und die Logik 212 fährt fort, eine weitere Aufwärts-/Abwärtsfahrt des Aufzugs beginnend bei dem Schritt 302 durchzuführen. Wenn FUDD das Vorzeichen in dem Schritt 312 geändert hat, dann interpoliert ein Schritt 326 linear zwischen dem positiven und dem negativen FUDD-Wert und den entsprechenden τ_R-Werten, um einen neuen τ_R-Wert zu finden, wo FUDD durch null quert, und ein Schritt 328 setzt τ_R auf das neue τ_R, und die Logik 212 kehrt zu der Logik 66 zurück.
Andere Suchtechniken können verwendet werden, falls erwünscht, um den korrekten Wert von τ_R zu iterieren. Ein alternativer Suchalgorithmus für τ_R ist, eine Suche vom binären Typ zu verwenden, bei der der Suchbereich in aufeinander folgenden Durchgängen verengt wird, bis die Änderung bei τ_R oder bei FUDD innerhalb einer vorbestimmten Toleranz ist.
Die Logik 66, 212 überwacht auch auf eine Stoppanweisung (nicht gezeigt), die von dem Wartungswerkzeug 80 über die Verbindung 82 empfangen wird. Wenn eine Stoppanweisung empfangen wird, bricht die Logik 66, 212 den Rest des Vorgangs ab, geht zu dem Schritt 215 und endet.
Die Reihenfolge der Richtung, wie der Aufzug aufwärts und abwärts gefahren wird, ist für die vorliegende Erfindung nicht kritisch, z.B. kann der Aufzug in dem Schritt 302 abwärts und in dem Schritt 306 aufwärts gefahren werden (6). Typischerweise fährt jedoch das Wartungspersonal den Aufzug zum Erdgeschoss oder zum ersten Stock, um die Wartung oder die Kalibrierung zu beginnen. In diesem Fall kann es nötig sein, den Aufzug zuerst aufwärts zu fahren, um für eine Fahrt zu sorgen, die eine Dauer hat, die lange genug ist, wie hierin zuvor mit dem Standardprofil diskutiert.
Bezugnehmend auf 9 ist die Kurve 352 von XDF(1) für die Aufzugaufwärtsfahrt und die Kurve 350 von XDF(2) für die Abwärtsfahrt gezeigt sowie eine Kurve 354, die entsprechende Werte der FUDD-Variable zeigt. XDF(1), (2)-Werte und der FUDD-Wert sind gegen den Parameter der Rotorzeitkonstanten τ_R für Messungen aufgetragen, die an einem 2,0-Meter-pro-Sekunde-Getriebe-Aufzugschacht gemacht sind. Die Kurve 354 von FUDD ist eine sanft variierende, monoton ansteigende Kurve mit einem wohl definierten Nulldurchgang bei einem Punkt 356, der den korrekten Wert der Rotorzeitkonstante klar angibt. Der Schritt 212 in der Logik 66 rechnet den Wert von τ_R, der dem entspricht, wo FUDD durch null quert, gezeigt als der Punkt 356 an der FUDD-Kurve 354.
Obwohl eine leere Kabine die am einfachsten zu erhaltende Bedingung sein kann, funktioniert die Erfindung auch bei voller Last oder Teillast, vorausgesetzt, dass ein Netto-Lastungleichgewicht zwischen der Kabine und dem Gegengewicht erreicht wird. Für eine Lastbedingung (wie z.B. volle Last), die ein Netto-Lastungleichgewicht bewirkt, so dass die Kabine plus ihre Last schwerer sind als das Gegengewicht, ändern sich jedoch die Steigungen des Graphs aus 9, und die Suchlogik würde sich entsprechend ändern.
Anstatt den Filter 62 zu verwenden, kann das Signal VDX direkt von der Logik 66 ohne einen Filter erfasst werden. In diesem Fall würde die Logik 212 den Wert von VDX am Ende (oder während) des Bereiches konstanter Drehzahl der Fahrt in den Schritten 304, 308 erfassen, und VDX würde XDF ersetzen, wo immer auf dieses hierin Bezug genommen wurde. Alternativ können statt oder zusätzlich zum Filtern von VDX die Eingabesignale zu Gleichung 5 für VDX gefiltert werden. Alternativ kann die VDX-Berechnungslogik 50 VDX nur berechnen, wenn die Motordrehzahl oberhalb einer bestimmten Drehzahl ist oder für eine vorbestimmte Zeitdauer bei einer Arbeitsdrehzahl war.
Obwohl die Erfindung mit Bezug auf deren beispielhafte Ausführungsformen beschrieben und veranschaulicht wurde, wird von den mit dem Stand der Technik vertrauten Fachleuten verstanden, dass die vorangehenden und verschiedene andere Änderungen, Weglassungen und Hinzufügungen gemacht werden können, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung, wie er in den Ansprüchen definiert ist, abzuweichen.

Claims

Verfahren zum Berechnen mindestens eines Parameters eines Aufzugmotors, der durch eine Feldorientierungssteuerung betrieben wird, aufweisend die folgenden Schritte: a) Einstellen einer Rotorzeitkonstante τ_R und eines Magnetisierungsstroms Id auf Anfangswerte; b) Fahren des Aufzugs in eine erste Richtung; c) Berechnen einer Verlustkomponente VDX während der Aufzugfahrt wie folgt: VDX = Vd + (ωR + Iq/(IdτR))LσIqwobei: Id = d-Achsen-Strom Iq = q-Achsen-Strom Vq = q-Achsen-Spannung ω_R = Motordrehzahl Lσ = Motortransienteninduktion wobei Vd, Id, Iq, ω_R Signale sind, die durch die Feldorientierungssteuerung geliefert werden; wobei Lσ eine vorbestimmte Motorkonstante ist; d) Fahren des Aufzugs in eine zweite Richtung entgegengesetzt der ersten Richtung; e) Durchführen des Schritts (c) während der Aufzugfahrt in die zweite Richtung; und f) Variieren von τ_R, Durchführen der Schritte (b)–(e) und Bestimmen des Werts von τ_R, bei dem der Wert von VDX für die Aufzugfahrten für beide Richtungen im Wesentlichen gleich sind innerhalb einer vorbestimmten Toleranz.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner aufweisend, nach Schritt (f), die Schritte: h) Fahren des Aufzugs in eine vorbestimmte Richtung; i) Berechnen einer Motorspannung Vm wie folgt: Vm = (Vd2+ Vq2)1/2; j) Berechnen einer Zielspannung V_T; und k) Variieren von Id und Durchführen der Schritte (b)–(j), bis Vm innerhalb einer vorbestimmten Toleranz von V_T ist.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei in dem Schritt des Variierens von Id der nächste Wert von Id gleich Id(V_T/Vm) ist.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei V_T berechnet wird wie folgt: VT = (K × VLL_RATED × RPM_DUTY)/RPM_RATEDwobei: K = ein vorbestimmter Prozentanteil; VLL_RATED = Nennmotorspannung; RPM_RATED = Nennmotordrehzahl; und RPM_DUTY = Kontraktmotordrehzahl.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei Schritt (c) ferner das Filtern von VDX mit einem Filter während der Aufzugfahrt umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Wert von τ_R bestimmt wird durch: Berechnen einer Differenz FUDD zwischen VDX für die Aufzugfahrten in die erste und die zweite Richtung; Variieren von τ_R, bis FUDD das Vorzeichen wechselt; und Durchführen eines Suchalgorithmus, um den approximierten Wert von τ_R zu bestimmen, bei dem FUDD durch Null kreuzt innerhalb einer vorbestimmten Toleranz.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Suchalgorithmus ein Interpolieren zwischen den Werten von FUDD und τ_R für aktuelle und vorangehende Zwei-Weg-Aufzugfahrten umfasst.
Aufzugsteuerung (7), aufweisend eine Logik (48), die eine Motorzeitkonstante τ_R für eine Feldorientierungsstromregler/Motoransteuerung (20) automatisch berechnet mit einer Einrichtung zum Fahren des Aufzugs aufwärts und abwärts und einer Einrichtung zum Berechnen einer Verlustkomponente VDX und einer Einrichtung zum Variieren von τ_R und zum Bestimmen des Werts von τ_R, bei dem VDX für die Aufwärts- und die Abwärtsaufzugfahrt gleich sind innerhalb einer vorbestimmten Toleranz, und einer Einrichtung zum automatischen Berechnen eines Magnetisierungsstroms Id durch Fahren des Aufzugs in eine vorbestimmte Richtung, einer Einrichtung zum Berechnen einer Motorspannung Vm und einer Einrichtung zum Variieren von Id und einer Einrichtung zum Bestimmen eines neuen Werts von τ_R durch Durchführen der Aufwärts-/Abwärtsaufzugfahrt, bis Vm innerhalb einer vorbestimmten Toleranz einer Zielspannung V_T ist.