專利名稱：直流電梯微機(jī)控制調(diào)速裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于直流電梯調(diào)速的微機(jī)控制PWM調(diào)速裝置。
現(xiàn)有技術(shù)的直流電梯調(diào)速系統(tǒng)，主要有二種一是用可控硅勵磁的發(fā)電機(jī)-電動機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)。
二是可控硅直接供電的可控硅-電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)。
第一種有能耗高、機(jī)房占地多、噪聲大、反應(yīng)速度慢、造價高的弱點。由于未用微機(jī)控制，減速段只好采用時間原則，爬行?？?，造成平層效率低，調(diào)整困難。
第二種在工業(yè)領(lǐng)域早已大量應(yīng)用，但由于它將交流動力電用可控硅調(diào)壓后直接供電，其電流脈動大，低速時電流易斷續(xù)，轉(zhuǎn)矩脈動大，難以解決電梯的舒適感要求，使其在電梯上應(yīng)用受到限制，同時它還有功率因數(shù)低，需大體積的濾波電抗器和環(huán)流電抗器等弱點。
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出一種由微機(jī)控制的PWM斬波調(diào)壓調(diào)速裝置。它采用單片微機(jī)產(chǎn)生加速曲線、減速曲線、調(diào)節(jié)運(yùn)行過程、控制運(yùn)行狀態(tài)。由光電碼盤產(chǎn)生測速及測距脈沖，用鍵盤設(shè)置調(diào)節(jié)參數(shù)。用現(xiàn)代自關(guān)斷電力電子器件完成脈沖調(diào)寬調(diào)制斬波調(diào)壓的直流電梯微機(jī)控制PWM調(diào)速裝置。
由于采用電力功率模塊和單片微計算機(jī)并做在一個殼體，所以體積小重量輕，斬波頻率達(dá)幾千赫到幾十千赫，所以調(diào)速過程平穩(wěn)，電流及轉(zhuǎn)矩脈動?。挥捎陔娫磦?cè)采用二極管整流濾波，所以功率因數(shù)高，對電網(wǎng)干擾小，供電容量??；由于它是一種靜止型調(diào)速系統(tǒng)，所以噪聲小，其轉(zhuǎn)換效率在95％以上，比同功率的發(fā)電機(jī)-電動機(jī)組節(jié)能40％以上；由于采用微型計算機(jī)進(jìn)行控制，其加速過程采用時間原則，減速過程采用距離原則，實現(xiàn)了電梯減速過程的直接平層，比傳統(tǒng)的直流電梯提高了運(yùn)行效率；加減速過程采取參數(shù)自適應(yīng)，提高了平層精度和舒適感；用本裝置自帶的鍵盤顯示器就可以設(shè)置調(diào)速裝置的各種參數(shù)，顯示運(yùn)行參數(shù)及故障狀態(tài)，方便減化了調(diào)整過程；對斬波調(diào)壓開關(guān)器件采用檢測集電極電壓和霍爾電流傳感器檢測直流母線電流的雙重作用，并在短路時驅(qū)動電路采取一種相對慢的關(guān)斷方式，以免產(chǎn)生過大的電流和電壓變化率，使開關(guān)器件工作于安全工作區(qū)，以免損壞器件；本裝置具有故障記性功能，防止在故障情況下工作，并將故障狀態(tài)由顯示器顯示出來，在負(fù)載過載及短路時不損壞開關(guān)器件、無勵磁、散熱器過熱、電網(wǎng)欠壓、制動過電壓時也停止工作，防止事故發(fā)生。
本發(fā)明的原理及具體實施例通過如下附圖進(jìn)行說明

圖1本發(fā)明的系統(tǒng)原理框2本發(fā)明的實施例電原理圖參考圖1本發(fā)明主要由整流濾波部件(1)、泵升電壓抑制部件(2)、斬波調(diào)壓部件(3)、微機(jī)系統(tǒng)控制部件(4)、鍵盤顯示部件(5)、驅(qū)動保護(hù)部件(6)組成。
其中(1)將交流電源整流成直流、并具有抑制濾波電容浪涌充電電路；(2)用于防止制動過程中濾波電容二端電壓過高；(3)由自關(guān)斷的IGBT或GTR等組成可工作在電動與制動狀態(tài)的T型或H型斬波調(diào)壓電路，由于其工作頻率是交流電源頻率的幾十到幾百倍，所以具有反應(yīng)速度快，轉(zhuǎn)矩波動小，電流連續(xù)易控制的特點；微機(jī)系統(tǒng)控制部件(4)是本裝置的控制中心，它由微機(jī)和其他附屬電路組成它主要由中央處理器、程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器、定時器、I/O接口、A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器、運(yùn)算放大器等組成。用來產(chǎn)生加速曲線、減速曲線、PWM脈沖調(diào)寬信號、測量并調(diào)節(jié)電梯速度、檢測控制本裝置的狀態(tài)，與電梯邏輯控制部分聯(lián)絡(luò)等；(5)是鍵盤顯示器，它由數(shù)碼管、發(fā)光二極管、8279接口電路和按鍵組成。用來修改設(shè)置參數(shù)、顯示工作狀態(tài)、設(shè)置的參數(shù)放在微機(jī)系統(tǒng)控制部件(4)中的EEPROM中；(6)是驅(qū)動保護(hù)電路，它采用專用的驅(qū)動保護(hù)模塊，用來驅(qū)動斬波調(diào)壓開關(guān)，在故障時保護(hù)開關(guān)不損壞。
參考圖2D1是三相整流橋，R1是防止開機(jī)電流沖擊的限流電阻，S1是工作時的短接可控硅，C1、C2是濾波電容，它們組成整流濾波部件；R2是無感的能耗制動電阻，N3是能耗制動開關(guān)管，可采用GTR或IGBT，它們組成泵升電壓抑制部件；N1、N2是IGBT開關(guān)管，這里采用能工作在電動與制動狀態(tài)的T型開關(guān)電路，它與吸收電路組成斬波調(diào)壓部件；電梯的方向由外部接觸器切換。U1是將中央處理器、程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器、定時器、I/O接口、A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器等集于一體的1 6位單片機(jī)Inte18798，U2是保存設(shè)置參數(shù)的I2C總線EEPROM，-B1—B9是具有光電隔離作用的放大器，用來放大信號并將主電路與控制部分電隔離，它們組成微機(jī)系統(tǒng)控制部件；K是鍵盤顯示器，它由接口芯片Inte18279、數(shù)碼管和按鍵組成。A1、A2是專用驅(qū)動模塊，如富士電機(jī)公司生產(chǎn)的EXB851，它通過D1、D2檢測N1、N2在導(dǎo)通時的集電極電壓，在N1或N2導(dǎo)通時如遇到負(fù)載短路，它的集電極電壓會迅速升高，此時A1、A2會采取慢關(guān)斷方式將N1、N2關(guān)斷，同時將狀態(tài)回送U1，這樣限制了電流和電壓的變化率，保護(hù)N1、N2工作在安全工作區(qū)，A1、A2、D1、D2組成了驅(qū)動保護(hù)電路；E1、E2是霍爾電流傳感器，其中E1主要用于N1、N2直通，負(fù)載短路、接地等保護(hù)。E2主要用于電流調(diào)節(jié)和電流限制，它們都送入8798進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。M是直流電動機(jī)。BM是于電動機(jī)同軸的光電編碼器，產(chǎn)生轉(zhuǎn)速信號和測距脈沖。DC是本裝置的控制電源。
控制過程如下接通電源時，由R1給C1、C2充電，幾百毫秒后U1產(chǎn)生觸發(fā)信號經(jīng)B4隔離放大使S1導(dǎo)通。C1、C2兩端的電壓由B1線性隔離放大經(jīng)U1作A/D轉(zhuǎn)換，作為判定欠壓、過壓的依據(jù)，在電壓達(dá)到能耗制動點時，U1產(chǎn)生能耗脈沖經(jīng)B2隔離放大驅(qū)動N3進(jìn)行能耗制動。E2測得的電流經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換作為電流環(huán)的反饋信號，BM產(chǎn)生的測速脈沖以中斷方式計數(shù)，并用M/T法測電機(jī)轉(zhuǎn)速。
速度給定由U1用軟件生成，加速過程采取時間原則，即每一時間增量產(chǎn)生一個相應(yīng)的速度給定值。減速過程采取距離原則，即電梯每運(yùn)動一段距離產(chǎn)生一個相應(yīng)的速度給定值。加速、減速過程是一個拋物—直線—拋物的S形曲線，能做到運(yùn)動過程加速度、加速度變化量、速度、運(yùn)行效率的優(yōu)化。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器、電流調(diào)節(jié)器是由U1用軟件實現(xiàn)的自適應(yīng)PI或PID調(diào)節(jié)器。B5—B9是光電隔離放大器，用來與電梯邏輯控制部分聯(lián)絡(luò)。本發(fā)明的工作過程如下當(dāng)本裝置接收到邏輯控制部分發(fā)來的啟動信號后，給出應(yīng)答信號同時單片微機(jī)按時間原則產(chǎn)生加速曲線，微機(jī)系統(tǒng)控制部件(4)接收光碼盤發(fā)來的電脈沖，由此計算出此時的電梯的速度值，并按其與加速曲線的速度差進(jìn)行調(diào)節(jié)，使電梯按照加速曲線變化，速度調(diào)節(jié)器是由單片機(jī)由軟件實現(xiàn)的，它具有參數(shù)自適應(yīng)功能，速度調(diào)節(jié)器的輸出作為電流調(diào)節(jié)器的給定；由霍爾電流傳感器測得的電樞電流作為電流反饋信號送入電流調(diào)節(jié)器進(jìn)行調(diào)節(jié)，以提高調(diào)速系統(tǒng)的快速性，同時減小電網(wǎng)等對速度的影響，電流調(diào)節(jié)器的限流作用可防止過流。電流調(diào)節(jié)器可由軟件或運(yùn)算放大器組成。電流調(diào)節(jié)器的輸出決定了PWM信號的占寬比，即決定了斬波調(diào)壓電路輸出到直流電動機(jī)電樞上的電壓。當(dāng)接收到減速信號時，微機(jī)系統(tǒng)控制部件(4)將開始累計減速距離，并求出此時的速度值送入速度調(diào)節(jié)器進(jìn)行速度調(diào)節(jié)，其過程與加速時同，當(dāng)電梯嚴(yán)格按照減速曲線運(yùn)行到平層位置時，其速度正好是零，將發(fā)出零速信號給電梯邏輯控制部分。由于本裝置的調(diào)速比大，它還具有微再平層功能。如果運(yùn)行過程中出現(xiàn)電網(wǎng)電壓過高，欠壓，缺相，無勵磁或本裝置自身過熱，過流，自檢錯誤及負(fù)載過流，短路時將發(fā)出故障信號給電梯邏輯控制部分，同時停止運(yùn)行并將故障原因由顯示器顯示出來。
權(quán)利要求
1.一種直流電梯微機(jī)控制PWM調(diào)速裝置，其特征在于用PWM斬波調(diào)壓部件(3)調(diào)節(jié)拖動直流電動機(jī)的電樞電壓，微型計算機(jī)控制部件(4)進(jìn)行系統(tǒng)的調(diào)節(jié)與控制，驅(qū)動保護(hù)部件(7)驅(qū)動斬波調(diào)壓開關(guān)，并在負(fù)載過流及短路時保護(hù)其不損壞。
2.按權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所說的PWM斬波調(diào)壓部件(3)由自關(guān)斷的電力電子器件如IGBT、GTR等接成能在電動與制動狀態(tài)工作的T型或H型開關(guān)電路。
3.按權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所說的微型計算機(jī)控制部件(4)由中央處理器、程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器、定時器、I/O接口、A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器、接口電路及相關(guān)的其他電子器件組成。
4.按權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所說的微型計算機(jī)控制部件(4)接有鍵盤顯示器(5)。
5.按權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所說的驅(qū)動保護(hù)電路(7)是通過檢測斬波開關(guān)器件的集電極電壓和霍爾電流傳感器檢測直流母線電流的雙重作用來實現(xiàn)的，并采用慢關(guān)斷方式使開關(guān)器件工作在安全區(qū)。
6.按權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于所說的程序存儲器中存有按時間原則的加速曲線和按距離原則直接平層的減速曲線。
全文摘要
一種直流電梯微機(jī)控制調(diào)速裝置，它由自關(guān)斷電力電子器件進(jìn)行PWM斬波調(diào)壓，單片微機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)控制，鍵盤顯示器設(shè)置運(yùn)行參數(shù)，顯示運(yùn)行狀態(tài)。具有體積小、節(jié)能、調(diào)試方便、舒適感好、運(yùn)行效率高、功率因數(shù)高等特點，是老式發(fā)電機(jī)-電動機(jī)組控制系統(tǒng)的理想換代產(chǎn)品。
文檔編號H02P7/18GK1126904SQ9510105
公開日1996年7月17日 申請日期1995年1月12日 優(yōu)先權(quán)日1995年1月12日
發(fā)明者孫文林 申請人:孫文林