專利名稱：電梯系統(tǒng)的速度控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電梯系統(tǒng)，特別是涉及電梯系統(tǒng)的一種速度控制裝置，它可以適當(dāng)?shù)叵拗聘袘?yīng)電動機的轉(zhuǎn)矩波動，從而改善乘坐電梯轎廂的乘客的舒適性。
從80年代以來，電梯系統(tǒng)中的感應(yīng)電動機就采用了逆變器，并且在感應(yīng)電動機的速度控制中采用了相應(yīng)的矢量控制理論，從而獲得了與直流電動機等效的特性，這樣就為乘坐采用電流的電梯轎廂的乘客改善了舒適性。此外，對這種交流電流電梯轎廂采用逆變器可以降低功率。
為了用矢量控制方法控制感應(yīng)電動機的速度，基本的要求是要有一個電流控制器，速度控制器向電流控制器發(fā)出具有轉(zhuǎn)矩分量的電流指令，以便使感應(yīng)電動機的角速度跟隨一個速度指令。在電流控制中需要檢測感應(yīng)電動機中實際流過的電流。此時需要從感應(yīng)電動機的三相電流中檢測兩相電流，然后從中獲得剩下的一相電流，并且反饋給電流控制器，由后者產(chǎn)生電壓指令，使檢測的電流跟隨電流指令。
然而，由于電流檢測裝置的偏移，感應(yīng)電動機的參數(shù)失衡，以及空載時間造成的轉(zhuǎn)矩波動等各種原因，采用這種控制方式的感應(yīng)電動機存在轉(zhuǎn)矩波動。因此，當(dāng)與轉(zhuǎn)矩波動有關(guān)的頻率對應(yīng)或是接近機械系統(tǒng)的固有頻率時，乘坐電梯廂的乘客的舒適性就會受到影響。
圖1是電梯系統(tǒng)中一個普通速度控制裝置的框圖。如圖中所示，速度控制裝置包括一個變換器11，用于將三相交流輸入電壓AC變換成直流電壓；一個逆變器12用于將變換的直流電壓變換成可變電壓和可變頻率的交流電壓；一個感應(yīng)電機14使用變換的交流電壓產(chǎn)生用于驅(qū)動電梯轎廂15的驅(qū)動力；電流檢測器13A和13B，用于檢測來自感應(yīng)電機14中流動的三相電流中的兩相電流ia，ib；被感應(yīng)電機14沿著各個樓層驅(qū)動的電梯轎廂15；一個速度檢測器16用于檢測感應(yīng)電機14的角速度；一個驅(qū)動控制單元17用于產(chǎn)生感應(yīng)電機14的驅(qū)動指令和速度指令Wd，以便響應(yīng)門廳呼叫或是轎廂呼叫將電梯轎廂15驅(qū)動到所需的樓層；一個速度控制單元18用于對感應(yīng)電機14實行電流控制或速度控制；一個放大器19用于放大速度控制單元18輸出的速度控制信號，并且將放大的速度控制信號發(fā)送給設(shè)在逆變器12中的一個功率晶體管的基極。
圖2中表示了圖1的速度控制單元18的細(xì)節(jié)，這一速度控制單元18包括第一減法器21，用于運算感應(yīng)電機14的角速度Wr與從驅(qū)動控制單元17接收到的速度指令Wd之間的差；一個速度控制器22用于按照第一減法器21的運算值產(chǎn)生一個轉(zhuǎn)矩分量電流指令Td；一個C-相電流算子26使用選自從感應(yīng)電機14接收的三相電流中的兩相電流ia，ib來運算剩下的一相電流ic；一個頻率算子27使用速度控制器22產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩分量電流指令Td和感應(yīng)電機14的角速度Wr來運算準(zhǔn)備提供給感應(yīng)電機14的頻率；一個2-相同步坐標(biāo)變換器28用于將三相電流ia，ib，ic變換成轉(zhuǎn)矩電流Tr和勵磁電流；第二減法器23，用于運算2-相同步坐標(biāo)變換器28產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩電流Tr和速度控制器22產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩分量電流指令Td之間的差；一個電流控制器24按照第二減法器23的運算值產(chǎn)生感應(yīng)電機的電壓指令；以及一個PWM(脈寬調(diào)制)信號發(fā)生器25，用于將電流控制器24產(chǎn)生的電壓指令轉(zhuǎn)換成PWM信號。
以下要說明按照現(xiàn)有技術(shù)構(gòu)成的這種電梯系統(tǒng)速度控制裝置的控制步驟。
首先，變換器11將輸入的三相交流輸入電壓AC變換成預(yù)定電平的電流電壓，用電容器C濾波，然后提供給逆變器12。
逆變器12將提供給它的直流電壓變換成可變電壓和可變頻率的電壓，并且將變換的值提供給感應(yīng)電機14。
同時，驅(qū)動控制單元17向用于控制感應(yīng)單元14速度的速度控制單元18輸入用于驅(qū)動電梯轎廂15的速度指令Wd，以便按照提供給它的速度指令Wd來驅(qū)動電梯轎廂15。
具體地說，在速度控制單元18的第一減法器21中，如果算出從驅(qū)動控制單元17接收的速度指令Wd和速度檢測器16檢測到的實際速度Wr之間存在差別，速度控制器22就產(chǎn)生用于控制感應(yīng)電機14的轉(zhuǎn)矩分量電流指令Td。
當(dāng)電流檢測器13A，13B檢測到選自流經(jīng)感應(yīng)電機14的三相電流中的兩相電流ia，ib，并且將檢測值提供給C-相電流算子26時，就能根據(jù)檢測的電流ia，ib算出剩下的一相電流ic。
三相電流ia，ib，ic被輸入到2-相同步坐標(biāo)變換器28，并且被變換成轉(zhuǎn)矩電流Tr和勵磁電流。此時，采用速度檢測器16檢測的速度Wr和速度控制器22產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩分量電流指令Td來運算同步坐標(biāo)變換期間的同步頻率。
然后，一旦在第二減法器23中算出了2-相同步坐標(biāo)變換器28產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩電流Tr與速度控制器22產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩分量電流指令Td之間的差別，電流控制器24就產(chǎn)生準(zhǔn)備提供給感應(yīng)電機14的電壓指令。
電流控制器24產(chǎn)生的電壓指令被轉(zhuǎn)換成適合PWM信號發(fā)生器25的PWM信號。
由此產(chǎn)生的PWM信號被放大器19放大到預(yù)定的電平，并且反饋給逆變器12，然后將PWM信號提供給逆變器12作為逆變器12內(nèi)部功率晶體管的基極驅(qū)動信號，以便切換功率晶體管，并且相應(yīng)地將可變的交流電壓提供給感應(yīng)電機14。
在電梯系統(tǒng)慣用的速度控制裝置中，在感應(yīng)電機14的三相參數(shù)平衡的條件下，或是在有關(guān)的電流檢測電路增益相同的條件下，可以用C-相電流算子26得到C-相電流。然而，感應(yīng)電機14的三相參數(shù)并非是精確地平衡的，而電流檢則電路中各自的增益也不是完全相同的。
然而，感應(yīng)電機14可能會出現(xiàn)零相電流，并且相應(yīng)地產(chǎn)生與頻率有關(guān)的轉(zhuǎn)矩波動，如果這種轉(zhuǎn)矩波動正好對應(yīng)著電梯轎廂加速期間在某一預(yù)定速度下的機械再生固有頻率，波動就會被放大，并且被傳遞到電梯轎廂15，從而會影響到乘坐電梯轎廂的乘客的舒適性。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種電梯系統(tǒng)的速度控制裝置，它可以抑制由于感應(yīng)的參數(shù)失衡或是各相電流檢測電路的增益誤差造成的頻繁的轉(zhuǎn)矩波動，從而改善乘坐電梯轎廂的乘客的舒適性。
為了實現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明所提供的電梯系統(tǒng)速度控制裝置包括多個電流檢測器，用于檢測在感應(yīng)電機內(nèi)部流動的三相電流ia，ib，ic，以及一個電流補償器，用于產(chǎn)生補償電流ia′，ib′，ic′，其中的零相電流i0是來自檢測的三相電流ia，ib，ic的偏差。
通過以下的詳細(xì)描述可以更清楚地看到本發(fā)明的要點和優(yōu)點。然而需要指出，盡管這種詳細(xì)說明和具體實例體現(xiàn)了本發(fā)明的最佳實施例，但是僅僅是為了舉例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)這種詳細(xì)說明仍可以在本發(fā)明的精神和范圍之內(nèi)實現(xiàn)各種變更和修改。
參照以下的附圖有助于更好地理解本發(fā)明，這些附圖僅僅是示意性的，并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制，在附圖中圖1是按照現(xiàn)有技術(shù)的電梯系統(tǒng)速度控制裝置的示意性框圖；圖2是圖1電路中的速度控制單元的詳細(xì)框圖；圖3是按照本發(fā)明的電梯系統(tǒng)速度控制裝置的示意性框圖；圖4是圖3電路中的速度控制單元的詳細(xì)框圖；以及圖5是圖4電路中的電流補償器的詳細(xì)框圖。
圖3是按照本發(fā)明電梯系統(tǒng)速度控制裝置的一個示意性框圖，而圖4是圖3電路中的速度控制單元的詳細(xì)框圖。
如圖所示，本發(fā)明的電梯系統(tǒng)速度控制裝置包括電流檢測器33A，33B，33C，分別用于檢測感應(yīng)電機34的三相電流ia，ib，ic，以及一個電流補償器34，用于將提供給感應(yīng)電機34的三相電流ia，ib，ic轉(zhuǎn)換成對零相電流偏差提供補償?shù)难a償電流ia′,ib′，ic′。圖3和4中的其他框與現(xiàn)有技術(shù)是相同的，因而省略了有關(guān)的說明。
圖5是圖4中的電流補償器46的詳細(xì)框圖。如圖中所示，電流補償器46包括一個零相電流算子51，用于將感應(yīng)電機34的三相電流ia，ib，ic相加，并且計算出零相電流i0；一個增益乘法器52，用于將零相電流i0乘以一個增益K，并且產(chǎn)生一個零相分配電流i0′，以便將相乘的值分配給各個相；以及加法器53A，53B，53C，用于將零相分配電流i0′加在檢測到的三相電流ia，ib，ic上，并且產(chǎn)生補償電流ia′，ib′，ic′。
以下要說明按照本發(fā)明的電梯系統(tǒng)速度控制裝置的控制步驟。
首先將三相交流輸入電壓AC輸入到變換器31，變換成預(yù)定電平的電流電壓，用電容器C濾波，然后提供給逆變器32。
逆變器32將提供給它的直流電壓變換成可變電壓和可變頻率的電壓，并且將變換值提供給感應(yīng)電機34。
同時，驅(qū)動控制單元37向用于控制感應(yīng)電機34速度的速度控制單元38輸入用來驅(qū)動電梯轎廂35的速度指令Wd，以便按照提供的速度指令Wd來驅(qū)動電梯轎廂35。
也就是說，在速度控制單元38的第一減法器41中，如果算出了從驅(qū)動控制單元37接收到的速度指令Wd和速度檢測器16檢測的實際速度Wr之間有一個差，速度控制器42就產(chǎn)生一個用來控制感應(yīng)電機34的轉(zhuǎn)矩分量電流指令Td。
在通過電流檢則器33A，33B，33C檢測到流經(jīng)感應(yīng)電機34的三相電流ia，ib，ic，并且將檢測值提供給電流補償器46時，三相電流ia，ib，ic就被轉(zhuǎn)換成補償電流ia′，ib′，ic′，其中的零相電流就是偏差。
具體地說，由電流檢測器33A，33B，33C檢測到的三相電流ia，ib，ic在電流補償器46的零相電流算子51中相加，從中算出零相電流i0。
增益放大器52用增益K放大零相電流i0，并且產(chǎn)生準(zhǔn)備分配給各個相的零相分配電流i0′，用加法器53A，53B，53C將零相分配電流i0′加到三相電流ia，ib，ic上，將其轉(zhuǎn)換成補償電流ia′，ib′，ic′，其中提供給各相電流的零相電流就是偏差。此處的最佳增益K是-1/3。
得到補償?shù)娜嚯娏鱥a′，ib′，ic′被輸入到2-相同步坐標(biāo)變換器48，并且被變換成轉(zhuǎn)矩電流Tr和勵磁電流。此時采用速度檢測器36檢測到的速度Wr和速度控制器42產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩分量電流指令Td來計算同步坐標(biāo)變換期間的同步頻率。
然后，在第二減法器33中算出2-相同步坐標(biāo)變換器48產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩電流Tr與速度控制器42產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩分量電流指令Td之間的差時，電流控制器44產(chǎn)生準(zhǔn)備提供給感應(yīng)電機34的一個電壓指令。
按照PWM信號發(fā)生器45將電流控制器44產(chǎn)生的電壓指令變換成PWM信號。
由此產(chǎn)生的PWM信號被放大器39放大到預(yù)定的電平，并且反饋給逆變器32，然后將PWM信號提供給逆變器32作為逆變器32中的功率晶體管的基極驅(qū)動信號，從而使零相電流得到補償，并且將三相平衡電流提供給感應(yīng)電機34。
如上所述，按照本發(fā)明的電梯系統(tǒng)速度控制裝置通過檢測感應(yīng)電機的三相輸入電流來獲得零相電流，并且將三相輸入電流轉(zhuǎn)換成補償電流，使提供給各相電流的零相電流得到相應(yīng)的補償，從而將轉(zhuǎn)換值反饋給感應(yīng)電機。這樣，感應(yīng)電機的三相參數(shù)就可以達(dá)到平衡，從而防止發(fā)生輸入頻率的轉(zhuǎn)矩波動，并且改善乘坐電梯轎廂的乘客的舒適性。
由于本發(fā)明可以在不脫離其基本特征和精神的條件下用多種形式來體現(xiàn)，因此，除了特別的說明之外，上述的實施例不應(yīng)該受到說明書中具體細(xì)節(jié)的限制，而是應(yīng)該以權(quán)利要求書所限定的精神和范圍為界，所有落入權(quán)利要求書范圍之內(nèi)的變更和修改或是此類的等效產(chǎn)物都應(yīng)該被認(rèn)為屬于權(quán)利要求書的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種電梯系統(tǒng)的速度控制裝置，包含多個電流檢測器，用于檢測在感應(yīng)電機內(nèi)部流動的三相電流ia，ib，ic，以及一個電流補償器，用于產(chǎn)生補償電流ia′，ib′，ic′，其中的零相電流i0是來自檢測的三相電流ia，ib，ic的偏差。
2.按照權(quán)利要求1的裝置，其中所述電流補償器包含一個零相電流算子，用于將感應(yīng)電機的三相電流ia，ib，ic相加，并且計算出零相電流i0；一個增益乘法器，用于將零相電流i0乘以一個增益K，并且產(chǎn)生一個零相分配電流i0′，以便將相乘的值分配給各個相；以及多個加法器，用于將零相分配電流i0′加在檢測到的三相電流ia，ib，ic上，并且產(chǎn)生補償電流ia′，ib′，ic′。
3.按照權(quán)利要求2的裝置，其中所述增益是-1/3。
全文摘要
一種電梯系統(tǒng)的速度控制裝置包括多個電流檢測器,用于檢測在感應(yīng)電機內(nèi)部流動的三相電流ia,ib,ic,以及一個電流補償器,用于產(chǎn)生補償電流ia′,ib′,ic′,其中的零相電流i0是來自檢測的三相電流ia,ib,ic的偏差。該裝置通過檢測感應(yīng)電機的三個輸入電流來獲得零相電流,并且使感應(yīng)電機的三相參數(shù)達(dá)到平衡,從而防止發(fā)生輸入頻率的轉(zhuǎn)矩波動,并且改善乘坐電梯轎廂的乘客的舒適性。
文檔編號B66B1/00GK1190639SQ98104170
公開日1998年8月19日 申請日期1998年1月10日 優(yōu)先權(quán)日1997年1月10日
發(fā)明者李濟弼 申請人:Lg產(chǎn)電株式會社