ES2714717T3 - Sistema de ascensor que utiliza frenado dinámico - Google Patents

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Abstract

Un sistema de ascensor que comprende: un motor (102), que tiene una pluralidad de devanados de motor (104,106,108); una pluralidad de interruptores de frenado (130,132,134), acoplados a los devanados del motor (104,106,108), acoplando los interruptores de frenado (130,132,134) los devanados del motor (104,106,108) a un punto eléctrico común; un sensor (140), acoplado al motor (102), proporcionando el sensor (140) una señal detectada indicativa de un parámetro del motor (102); y un controlador (120), que proporciona una señal de frenado a los interruptores de frenado (130,132,134) en respuesta a la señal detectada para controlar selectivamente los interruptores de frenado (130,132,134) para cortocircuitar los devanados del motor (104,106,108); en el que se utiliza la modulación de ancho de impulso para aplicar una señal de impulso de frenado a los interruptores de frenado (130, 132, 134); y el ancho de impulso es proporcional a la magnitud de la señal detectada; caracterizado por que: el controlador (120) determina si el sistema del ascensor está en modo de mantenimiento y proporciona la señal de frenado solo cuando el sistema del ascensor está en modo de mantenimiento; y el controlador (120) compara la señal detectada con un umbral y genera la señal de frenado en respuesta a la señal detectada que excede el umbral.

Description

DESCRIPCION
Sistema de ascensor que utiliza frenado dinamico
Antecedentes de la invencion
Las realizaciones de esta invencion se refieren, en general, a un sistema de ascensor, y, mas particularmente, a un sistema de ascensor que emplea frenado dinamico.
El frenado dinamico es una tecnica utilizada para reducir la velocidad de un motor mediante la utilizacion de la fuerza contraelectromotriz (emf - ElectroMotive Force, en ingles). En general, el frenado dinamico funciona mediante el cortocircuito de los terminales de una maquina magnetica permanente, lo que permite que la fuerza contraelectromotriz resista la rotacion del rotor. El frenado dinamico se utiliza en una amplia variedad de aplicaciones. Los sistemas existentes a modo de ejemplo utilizan reles de conmutacion y resistencias de potencia para conectar los cables del motor entre sf en una conexion en estrella. Este tipo de diseno se utiliza en sistemas en los que una fuente de alimentacion de CC permanece cargada en todo momento. Dichos sistemas requieren reles de coste extremadamente alto para manejar las corrientes generadas por la fuente de CC activa. Otro diseno existente a modo de ejemplo utiliza resistencias de potencia para cortocircuitar la fuente de alimentacion de CC en lugar de los devanados del motor.
El documento WO 2011/051571 A1 da a conocer un sistema de la tecnica anterior de acuerdo con el preambulo de re laivindicación 1, y un metodo de la tecnica anterior de acuerdo con el preambulo de la 9 r.eivindicación Compendio de la invencion
De acuerdo con un aspecto de la presente invencion, se proporciona un sistema tal como el expuesto en la reivindicacion 1.
Los interruptores de frenado pueden acoplar los devanados del motor en una configuracion en estrella.
Los interruptores de frenado pueden ser transistores.
Los interruptores de frenado pueden ser MOSFET.
La senal detectada puede representar la corriente en el motor.
Alternativamente, la senal detectada puede representar la velocidad en el motor.
Alternativamente, la senal detectada puede representar la corriente y la velocidad en el motor.
De acuerdo con un segundo aspecto de la invencion, se proporciona un metodo tal como el expuesto en la reivindicacion 8
El parametro del motor puede incluir la corriente de deteccion en el motor.
Alternativamente, la deteccion del parametro del motor puede incluir la deteccion de la velocidad en el motor.
Alternativamente, la deteccion del parametro del motor puede incluir la deteccion de la corriente en el motor y de la velocidad en el motor.
El metodo puede incluir asimismo cortocircuitar selectivamente los devanados del motor al punto electrico comun en respuesta a la comparacion del parametro con el umbral.
Breve descripción de los dibujos
El tema, que se considera como la invencion, esta senalado de manera particular y reivindicado claramente en las reivindicaciones en la conclusion de la especificacion. Las anteriores y otras caractensticas y ventajas de la invencion son evidentes a partir de la siguiente descripción detallada, tomada junto con los dibujos adjuntos, en los cuales:
la figura 1 ilustra un sistema de ascensor de acuerdo con una realización de la invencion;
la figura 2 es un diagrama esquematico de un sistema a modo de ejemplo para proporcionar frenado dinamico; y la figura 3 es un diagrama de flujo de un proceso a modo de ejemplo para proporcionar frenado dinamico.
la descripción detallada de la invencion describe realizaciones a modo de ejemplo de la invencion, junto con algunas de las ventajas y caractensticas de la misma, a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos.
Descripcion detallada de la invencion
La figura 1 ilustra un sistema de ascensor 10 a modo de ejemplo que incluye una cabina de ascensor 12 acoplada a una o mas correas o cuerdas de elevacion y/o suspension, denominadas en general en este documento correa 16. La correa 16 puede ser una correa recubierta de acero en realizaciones de la invencion. La cabina del ascensor 12 esta suspendida o apoyada en un hueco 14 con la correa 16. La correa 16 esta encaminada alrededor de los diversos componentes del sistema de ascensor 10 interactuando con una polea de traccion 18 y con las poleas locas 20, 22, 24. La correa 16 tambien puede estar conectada a un contrapeso 26, que se utiliza para ayudar a equilibrar el sistema de ascensor 10 y reducir la diferencia en la tension de la correa en ambos lados de la polea de traccion 18 durante el funcionamiento. La correa 16 soporta el peso de la cabina 12 y el contrapeso 26 de una manera conocida.
La polea de traccion 18 es accionada por una maquina 28. El movimiento de la polea de traccion 18 por la maquina 28 acciona, mueve y/o propulsa (mediante traccion) la correa 16 para mover la cabina 12. Las poleas locas 20, 22, 24 no son accionadas por una maquina 28, sino que ayudan a guiar la correa 16 alrededor de los diversos componentes del sistema de ascensor 10. Una o mas de las poleas locas 20, 22, 24 pueden tener una forma convexa o de corona a lo largo de su eje de rotacion para ayudar a mantener la correa 16 centrada, o en una posicion deseada, a lo largo de las poleas locas 20, 22, 24.
La figura 2 es un diagrama esquematico de un sistema 100 a modo de ejemplo, para proporcionar frenado dinamico a un sistema de ascensor. El frenado dinamico puede ser implementado cuando el sistema del ascensor esta en un modo de mantenimiento, que esta destinado a incluir la instalacion, el mantenimiento, la inspeccion y la actualizacion, a menos que se indique lo contrario. El sistema 100 incluye un motor 102, que puede formar parte de la maquina 28 de la figura 1. El motor 102 es una maquina multifase con tres bobinas del motor 104, 106 y 108. Las bobinas del motor 104, 106 y 108 estan acopladas a las patas de fase de un inversor 110.
El inversor 110 es alimentado por un bus de CC 112. Tal como se conoce en la tecnica, el inversor 110 incluye varios interruptores 114. Los interruptores 114 pueden ser MOSFET, pero se pueden utilizar otros tipos de interruptores, tales como IGBT, IGCT, etc. El inversor 110 funciona bajo el control de un controlador 120. El controlador 120 puede ser un controlador de uso general basado en microprocesadores, que ejecuta el código del programa informatico en un medio de almacenamiento para realizar las operaciones descritas en este documento. Alternativamente, el controlador 120 puede estar implementado en hardware (por ejemplo, FPGA, ASIC) o en una combinacion de hardware / software. El controlador 120 esta acoplado a una entrada de puerta de cada uno de los interruptores 114. Mediante la aplicacion de una senal de activacion a las entradas de la puerta, el controlador 120 enciende y apaga los interruptores 114 para proporcionar una forma de onda de CA al motor 102 y controlar la velocidad del motor 102.
El sistema 100 incluye asimismo los interruptores de frenado 130, 132 y 134. Los interruptores de frenado 130, 132 y 134 pueden ser MOSFET, pero se pueden utilizar otros tipos de interruptores, tales como IGBT, IGCT, etc. Los interruptores de frenado 130, 132 y 134 conectan los devanados del motor 104, 106 y 108 en una configuracion en estrella, cortocircuitando de manera efectiva los devanados del motor en un punto electrico comun. Cuando los devanados del motor 104, 106 y 108 estan cortocircuitados, la parte posterior del motor 102 proporciona una fuerza de frenado al motor.
El controlador 120 esta acoplado a una entrada de puerta de cada uno de los interruptores de frenado 130, 132 y 134. Aplicando una senal de frenado a las entradas de la puerta, el controlador 120 enciende y apaga los conmutadores 130, 132 y 134 para cortocircuitar selectivamente los devanados del motor. Esto permite al controlador 120 controlar la fuerza de frenado generada por el motor 102. En una realizacion a modo de ejemplo, el controlador 120 utiliza la modulacion de ancho de impulso (PWM - Pulse Width Modulation, en ingles) para aplicar una senal de frenado pulsada a los interruptores de frenado 130, 132 y 134. Esta senal de frenado pulsada enciende y apaga selectivamente los interruptores 130, 132 y 134, aplicando de este modo selectivamente la fuerza de frenado en el motor 102. Se entiende que se pueden aplicar otras senales de frenado, y las realizaciones no se limitan a las senales de frenado PWM.
El sistema 100 incluye asimismo al menos un sensor 140 que proporciona una senal detectada al controlador 120. El sensor 140 puede detectar la velocidad de rotacion del motor 102 y proporcionar una senal de velocidad detectada al controlador 120. El sensor 140 puede detectar la corriente en los devanados del motor, y proporcionar una senal de corriente detectada al controlador 120. Alternativamente, tanto la velocidad como la corriente pueden ser detectadas en el motor 120, y una senal de velocidad detectada y una senal de corriente detectada proporcionadas al controlador 120. Otros parametros que indican el estado de funcionamiento del motor 102 pueden ser detectados y proporcionados al controlador 120 en forma de senal detectada. Tal como se describe en el presente documento, el controlador 120 utiliza la senal detectada para controlar las senales de frenado aplicadas a los interruptores de frenado 130, 132 y 134.
La figura 3 es un diagrama de flujo de un proceso a modo de ejemplo para proporcionar frenado dinamico en el sistema de la figura 2. El proceso 120 es implementado por el controlador. En 200, el controlador 120 detecta el modo de funcionamiento del sistema de ascensor. El modo de funcionamiento puede ser indicado por un controlador de grupo o maestro que proporciona una entrada al controlador 120. Si el modo de funcionamiento no es el modo de mantenimiento, entonces en 202 el proceso regresa a 200. El modo de mantenimiento incluye modos tales como la instalacion, el mantenimiento, la inspeccion y la actualizacion de uno o mas componentes del sistema de ascensores.
Si en 202 el controlador 120 determina que el sistema del ascensor esta funcionando en un modo de mantenimiento, el flujo continua a 204, donde el controlador 120 obtiene la senal detectada del sensor 140. Tal como se indico previamente, la senal detectada puede representar una pluralidad de parametros, tales como la corriente en los devanados del motor o la velocidad de rotacion del motor 102. En 206, la senal detectada se compara con un umbral para determinar si el frenado dinamico esta garantizado. El umbral puede ser establecido para permitir cierta rotacion del motor 102, o para adaptarse a las tolerancias del sensor. Por ejemplo, se puede permitir que una pequena cantidad de corriente fluya en los devanados del motor sin que sea necesario frenar. De manera similar, se puede permitir cierta rotacion del motor en el modo de mantenimiento. El umbral puede variar según el funcionamiento deseado de la cabina 12. Por ejemplo, la cabina 12 se desplaza durante algunas tareas de mantenimiento y el umbral puede ser definido para permitir el movimiento de la cabina (por ejemplo, hasta una velocidad maxima) sin implementar el frenado dinamico. Por lo tanto, el umbral variara dependiendo del funcionamiento esperado del sistema del ascensor.
Si la senal detectada no supera el umbral aplicable, el flujo continua a 208, donde se determina si el sistema del ascensor todavfa esta en modo de mantenimiento. Si es asf, el flujo continua a 204, donde se controla la senal detectada. Si no, el flujo continua a 210, donde finaliza el proceso.
Si en 206, la senal detectada supera el umbral, el flujo continua a 212, donde se aplica el frenado dinamico. Esto implica aplicar la senal de frenado a los interruptores de frenado 130, 132 y 134 para cortocircuitar selectivamente los devanados 104, 106 y 108 del motor. Esto resulta en el frenado del motor 102 debido a la fuerza contraelectromotriz. Mientras el sistema permanece en el modo de mantenimiento en 208, el proceso retrocede hasta 204 y 206 para controlar de manera continua la senal detectada y comparar la senal detectada con el umbral. Esto permite al controlador 120 ajustar de manera continua la senal de frenado en respuesta a la senal detectada en un bucle de retroalimentacion. Por ejemplo, si la senal detectada aumenta en magnitud, entonces la senal de frenado puede ser aumentada proporcionalmente, por ejemplo, con un ancho de impulso mayor. Este bucle del proceso continua hasta que el sistema sale del modo de mantenimiento.
En una realización alternativa, las etapas 204 y 206 son eliminadas y el controlador 120 continua directamente a 212 cuando se detecta el modo de mantenimiento y, en lugar del frenado dinamico, se aplica un frenado mecanico. Este modo de funcionamiento elimina el control inteligente de las etapas 204 y 206 y proporciona un respaldo para el frenado mecanico. Dado que las senales de frenado son aplicadas a los interruptores de frenado 130, 132 y 134 al entrar en el modo de mantenimiento, el frenado dinamico esta presente si el freno mecanico fallara.
La utilizacion de los interruptores de frenado 130, 132 y 134 proporciona las capacidades de alta corriente necesarias para una maquina de baja tension a un nivel de coste mucho menor que utilizando reles. Estos interruptores de frenado proporcionan una vida util significativamente mayor que los reles, ya que estan disenados para ser conmutados millones de veces. Ademas, los interruptores de frenado 130, 132 y 134 requieren muy poca energfa para mantenerse en un estado de conduccion. Al poder controlar los interruptores de frenado, es posible habilitar los interruptores solo en modo de mantenimiento, lo que aumenta la eficiencia del sistema. Se proporciona fuerza de frenado al motor 102 sin desactivar los accionamientos 114 de la puerta superior y/o inferior en el inversor 110. En los sistemas que no requieren frenado dinamico, los interruptores 130, 132 y 134 pueden simplemente no ser implementados, eliminando la mayor parte de la carga de coste de la unidad de activacion.
Aunque la invencion se ha descrito en detalle en relacion, solamente, con un numero limitado de realizaciones, se debe comprender facilmente que la invencion no esta limitada a dichas realizaciones que se dan a conocer. Por el contrario, la invencion puede ser modificada para incorporar cualquier numero de variaciones, alteraciones, sustituciones o disposiciones equivalentes no descritas hasta ahora, pero que son proporcionales al espmtu y alcance de la invencion. Adicionalmente, aunque se han descrito diversas realizaciones de la invencion, se debe comprender que los aspectos de la invencion pueden incluir solo algunas de las realizaciones descritas. Por consiguiente, la invencion no debe verse limitada por la descripción anterior, sino que esta definida por el alcance de las reivindicaciones adjuntas.

Claims (11)

REIVINDICACIONES
1. Un sistema de ascensor que comprende:
un motor (102), que tiene una pluralidad de devanados de motor (104,106,108);
una pluralidad de interruptores de frenado (130,132,134), acoplados a los devanados del motor (104,106,108), acoplando los interruptores de frenado (130,132,134) los devanados del motor (104,106,108) a un punto electrico comun;
un sensor (140), acoplado al motor (102), proporcionando el sensor (140) una senal detectada indicativa de un parametro del motor (102); y
un controlador (120), que proporciona una senal de frenado a los interruptores de frenado (130,132,134) en respuesta a la senal detectada para controlar selectivamente los interruptores de frenado (130,132,134) para cortocircuitar los devanados del motor (104,106,108);
en el que se utiliza la modulacion de ancho de impulso para aplicar una senal de impulso de frenado a los interruptores de frenado (130, 132, 134); y
el ancho de impulso es proporcional a la magnitud de la senal detectada;
caracterizado por que:
el controlador (120) determina si el sistema del ascensor esta en modo de mantenimiento y proporciona la senal de frenado solo cuando el sistema del ascensor esta en modo de mantenimiento; y
el controlador (120) compara la senal detectada con un umbral y genera la senal de frenado en respuesta a la senal detectada que excede el umbral.
2. El sistema de ascensor de la 1, en re eilv qinudeic loasc iinótnerruptores de frenado (130,132,134) acoplan los devanados del motor (104,106,108) en una configuracion en estrella.
3. El sistema de ascensor de la 1 o re 2i,vi enndi ecla qcuióen los interruptores de frenado (130,132,134) son transistores.
4. El sistema de ascensor de la 3, en e rle qiuvein ldosic iantceirórunptores de frenado (130,132,134) son MOSFET.
5. El sistema de ascensor de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la senal detectada representa la corriente en el motor (102).
6. El sistema de ascensor de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que la senal detectada representa la velocidad en el motor (102).
7. El sistema de ascensor de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que la senal detectada representa la corriente y la velocidad en el motor (102).
8. Un metodo para proporcionar frenado dinamico en un sistema de ascensor (10), comprendiendo el metodo: detectar un parametro de un motor (102),
determinar un modo de funcionamiento del sistema de ascensor (10); y,
de manera selectiva, cortocircuitar los devanados (104,106,108) del motor (102) a un punto electrico comun en respuesta a la deteccion del parametro y a la determinacion del modo de funcionamiento del sistema del ascensor (10);
en el que la modulacion del ancho de impulso se utiliza para aplicar una senal de frenado pulsada a los interruptores de frenado (130, 132, 134); y
el ancho del impulso es proporcional a la magnitud de la senal detectada;
caracterizado por que
el metodo comprende, ademas:
determinar si el sistema (10) esta en modo de mantenimiento, y proporcionar la senal de frenado solo cuando el sistema (10) esta en modo de mantenimiento; y
comparar el parametro con un umbral y generar la senal de frenado en respuesta a la senal detectada que excede el umbral.
9. El metodo de la reivin 8d,ic enac eiló qnue la deteccion del parametro del motor (102) incluye la deteccion de la corriente en el motor (102) o la deteccion de la velocidad en el motor (102).
10. El metodo de la reiv 8in,d enica elc qióune la deteccion del parametro del motor (102) incluye la deteccion de la corriente en el motor (102) y la velocidad en el motor (102).
11. El metodo de la reiv 8i,n 9di oca 10c,ió qune comprende, ademas:
cortocircuitar selectivamente los devanados (104,106,108) del motor (102) al punto electrico comun en respuesta a la comparacion del parametro con el umbral.
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