專利名稱：電梯驅(qū)動系統(tǒng)、電梯運行速度控制裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電梯技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電梯驅(qū)動系統(tǒng)、電梯運 行速度控制裝置以其方法。
背景技術(shù)：
目前，電梯驅(qū)動系統(tǒng)中采用可變頻變壓的驅(qū)動器實現(xiàn)無級變速功
能，系統(tǒng)以電動機額定負載下的額定速度為最高速度；當電梯工作在 平衡載荷情況下，電動機在最高速度下的輸出功率只為額定功率的 10-20%,剩余的功率沒有使用，造成了能源的浪費。
另外，變頻器在啟動時需要獲得負載的方向和大小，以便施加適 當?shù)霓D(zhuǎn)矩，以防止出現(xiàn)溜車，這種轉(zhuǎn)矩稱為預(yù)轉(zhuǎn)矩，這個力矩施加的 過程稱為力矩補償。負載的大小和方向采用稱重傳感器的方法獲得， 系統(tǒng)的速度反饋采用旋轉(zhuǎn)編碼器的方式獲得，而稱重傳感器在長時間 使用后靈敏度下降，經(jīng)常誤動作，造成舒適感降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的^^供一種電梯驅(qū)動系統(tǒng)、電梯運行速度控制裝置及 其方法，以提高電梯驅(qū)動電動機功率的利用率。
為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，實現(xiàn)上迷發(fā)明目的，本發(fā)明提供一 種電梯驅(qū)動系統(tǒng)，其包括電動機，用于驅(qū)動電梯上下運行；
傳感器，用于在電梯加載啟動時反饋所述電動機按照預(yù)設(shè)位移啟
動的4立移、速度；
電動機控制裝置，用于在電梯加載啟動時根據(jù)來自所述傳感裝置 的反饋位移、速度確定與負載的大小和方向?qū)?yīng)的第一最高速度以及 與運行距離對應(yīng)的第二最高速度，以所述第一最高速度與第二最高速 度中較小的速度作為電梯的最高運行速度，并在電梯加載運行過程中 以功率控制方式根據(jù)所述電梯的最高運行速度以及負載的大小控制 電動機運轉(zhuǎn)。
相應(yīng)的，本發(fā)明還提供一種電梯運行速度控制裝置，其包括 位移、速度檢測單元，用于在電梯加載啟動時，獲取傳感器反饋 的電動扭 f立移、速度；
中心處理單元，用于在電梯加載啟動時根據(jù)所述反饋的位移、速 度確定與負載的大小和方向?qū)?yīng)的第一最高速度以及與運行距離對 應(yīng)的第二最高速度，以所述第一最高速度與第二最高速度中較小的速 度作為電梯的最高運行速度，并根據(jù)所述電梯的最高運行速度以及負 載的大小產(chǎn)生脈寬調(diào)制信號；或在電梯加載運行過程中，根據(jù)檢測到 的(直流母線電壓)確定電動機的工作狀態(tài)，并根據(jù)所述電動機工作 狀態(tài)輸出相應(yīng)的脈寬調(diào)制信號；
驅(qū)動單元，用于根據(jù)來自所述中心處理單元的脈寬調(diào)制信號驅(qū)動 電動機的運轉(zhuǎn)。
相應(yīng)的本發(fā)明還提供一種電梯運行速度控制方法，其包括a、 在電梯加載啟動時，獲取傳感器反饋的電動機4主移、速度；
b、 根據(jù)所述反饋的位移、速度確定與負載的大小和方向?qū)?yīng)的 第一最高速度以及與運行距離對應(yīng)的第二最高速度，以所述第一最高 速度與第二最高速度中較小的速度作為電梯的最高運行速度；
c、 根據(jù)所述電梯的最高運行速度以及負載的大小產(chǎn)生脈寬調(diào)制 信號以控制電梯的啟動速度；
d、 在電梯加載運行過程中，根據(jù)檢測到的直流母線電壓確定電 動機的工作狀態(tài)，并根據(jù)所述電動機工作狀態(tài)以及所述電梯的最高運 行速度輸出相應(yīng)的脈寬調(diào)制信號，以控制電梯運行過程中的速度。
由于本發(fā)明電梯驅(qū)動系統(tǒng)的電動機控制裝置首先在電梯加栽啟 動時根據(jù)來自傳感裝置的反饋位移、速度確定與負載的大小和方向?qū)?應(yīng)的第一最高速度以及與運行距離對應(yīng)的第二最高速度，以所述第一 最高速度與第二最髙速度中較小的速度作為電梯的最髙運行速度，然 后，在電梯加載運行過程中在電梯加載運行過程中以功率控制方式根 據(jù)所述電梯的最高運行速度以及負載的大小控制電動機運轉(zhuǎn)。由于在 電梯加載運行的過程中使用功率控制方式對電動機進行控制，在電梯 載荷與對重處于平衡或相差不大時，提高了電梯最高速度以及功率利 用率。


圖1是本發(fā)明電梯驅(qū)動系統(tǒng)的第一實施例示意圖； 圖2是本發(fā)明電梯驅(qū)動系統(tǒng)的第二實施例示意圖；圖3是本發(fā)明電梯驅(qū)動系統(tǒng)的第三實施例示意圖4是本發(fā)明電動機控制裝置的中心處理單元的處理流程示意
圖5是本發(fā)明電梯驅(qū)動系統(tǒng)的負載、功率、速度曲線。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細說明。其中相同或 相似的附圖標號表示相同或相似的部件。下述參照附圖對本發(fā)明的說 明旨在對本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思進行解釋，而不能理解為對本發(fā)明保護范 圍的一種限制。
需要說明的，本發(fā)明采用功率控制的方式控制電動機，從而實現(xiàn) 對電梯速度的控制，在電梯載荷與對重處于平衡或相差不大時，提升 了電梯最高速度，提高了電動機功率的利用率和電梯運行時間的效率。
另外，功率控制方式為電機工程技術(shù)通用的控制方式，在此不再 詳細i兌明。
參考圖l，該圖為本發(fā)明電梯驅(qū)動系統(tǒng)的示意圖，其包括 電動機ll，用于驅(qū)動電梯上下運行，其可為感應(yīng)電動機(IM)或
者永磁同步電動機(PM);
傳感器12，用于在電梯加載啟動時反饋所述電動機按照預(yù)設(shè)位移
啟動的位移、速度，具體實現(xiàn)時，其可為模擬量的正余弦編碼器、旋
轉(zhuǎn)編碼器，脈沖數(shù)為2048等；電動機控制裝置13，用于在電梯加載啟動時根據(jù)來自所述傳感 裝置的反饋位移、速度確定與負載的大小和方向?qū)?yīng)的第一最高速度 以及與運行距離對應(yīng)的第二最高速度，以所述第一最高速度與第二最 高速度中較小的速度作為電梯的最高運行速度，并在電梯加載運行過 程中以恒定的功率根據(jù)所述電梯的最髙運行速度以及負載的大小控 制電動機運轉(zhuǎn)，其中，運行距離可以由電梯邏輯控制器給出目的樓層 進行確定，即當獲取了目的樓層就可根據(jù)該目的樓層確定運行距離 了。
下面對電動機控制裝置13進行詳細說明，參考圖2所示，包括 位移、速度檢測單元21，在電梯加載啟動時，獲取傳感器反饋的 電動機位移、速度；
中心處理單元22，在具體實現(xiàn)時，由電梯加載啟動處理單元221， 在電梯加載啟動時根據(jù)所述反饋的位移、速度確定與負載的大小和方 向?qū)?yīng)的第一最高速度以及與運行距離對應(yīng)的第二最高速度，以所述 第一最高速度與第二最高速度中較小的速度作為電梯的最高運行速 度，.然后，由脈寬調(diào)制信號產(chǎn)生單元222在電梯加載啟動時根據(jù)所述 電梯的最高運行速度以負載的大小產(chǎn)生相應(yīng)的脈寬調(diào)制信號；然后， 由電梯加載運行處理單元223在電梯加載運行過程中，才艮據(jù)檢測到的 直流母線電壓確定驅(qū)動電梯運轉(zhuǎn)的電動機的工作狀態(tài)，再由脈寬調(diào)制 信號產(chǎn)生單元222在電梯加載運行過程中，根據(jù)所述電動機的工作狀 態(tài)輸出相應(yīng)的脈寬調(diào)制信號，其中，所迷的直流母線電壓為變頻控制 領(lǐng)域的通用術(shù)語，在此不再進行詳細說明。驅(qū)動單元23，用于根據(jù)來自所述中心處理單元的脈寬調(diào)制信號
驅(qū)動電動機的運轉(zhuǎn)。
需要說明的，具體實現(xiàn)時，另外，中心處理單元22可采用數(shù)字 信號處理器(DSP)實現(xiàn)，驅(qū)動單元23可采用具體的電路實現(xiàn)，如 圖3所示，包括
整流器31 ，用于將三相交流電變換成直流電或者把直流電變換成 交流電的；
逆變器32,將直流電變換成頻率與電壓可變的交流電的，
電流檢測電路33、 36;
脈寬調(diào)制電路(PWM) 35、 34;
32位DSP處理電路37;
直流濾波電容器38;
傳感器12;
速度位移檢測電路21; 電壓檢測電路40;
電動機ll。
當系統(tǒng)啟動時，DSP37的處理流程為如圖4所示 步驟sl，預(yù)設(shè)位移量A，本實施例中以A的值取零為例進行說明， 但不限于此；
步驟s2，獲取傳感器12經(jīng)速度位移檢測電路21實際反饋的電動 機位移量為①，則可獲得系統(tǒng)位移量P: P=(D*2048*4096，其中2048 為編碼器脈沖數(shù),4096為電路的分辨率；步驟s3，將系統(tǒng)位移量P與預(yù)設(shè)位移量A進行比較，例如對A、 P 進行減法運算，確定位移量的偏移差，并根據(jù)該偏移差進行相應(yīng)的調(diào) 整確定修正的偏移差，例如經(jīng)過比例微分調(diào)節(jié)(PI)調(diào)節(jié)后得出修正 的偏移差；
步驟s4， ^^艮據(jù)該修正的偏移差確定補償力矩的大?。?br> 步驟s5 ，根據(jù)獲得的負載的大小和方向確定這種負載下的最高速 度Va，具體的確定過程為現(xiàn)有技術(shù)在此不再進行詳細說明；
步驟s6,才艮據(jù)運行距離確定運行最高速度Vb;
步驟s7，以Va、 Vb中較小的為運行最高速度。
DSP3 7執(zhí)行完上面的步驟后，根據(jù)負載大小及運行速度生成相應(yīng) 的脈寬調(diào)制信號，由脈寬調(diào)制電路34輸出該脈寬調(diào)制信號，逆變器 32才艮據(jù)該脈寬調(diào)制信號控制電動機11運轉(zhuǎn)；相應(yīng)的，速度位移檢測 電路21將電動機ll的當前運轉(zhuǎn)速度反饋給DSP37，DSP37修正脈寬
調(diào)制信號，使電動機保持平衡運行。
然后，在電梯加載運行過程中，電壓檢測電路40檢測直流濾波 電容器38兩端的電壓，反饋給DSP37， DSP37分析后確定電動機ll 運行在電動狀態(tài)還是制動狀態(tài)。若運行在電動狀態(tài)，DSP37進行計算， 生成脈寬調(diào)制信號，由脈寬調(diào)制電路35輸出，控制整流器31，把三 相交流電變換成直流電；若運行在制動狀態(tài)，DSP37進行運算，生成 脈寬調(diào)制信號，由脈寬調(diào)制電路35輸出，控制整流器31，把直流電 逆變成交流電，反饋回公共電網(wǎng)，并由電流檢測電路36將電流反饋 給DSP37;另外，電流檢測電路33將輸出電流反饋給DSP37，修正脈寬調(diào)制信號，使直流電壓保持平穩(wěn)。
需要說明的，本發(fā)明電梯驅(qū)動系統(tǒng)可設(shè)有多個運行速度，分別對 應(yīng)多個負載，如圖5所示，不同的負載對應(yīng)不同的速度，負載T1對
應(yīng)功率P1、速度V1;負載T2對應(yīng)功率P2、速度V2;負載T3對應(yīng) 功率P3、速度V3。
另外，本發(fā)明的電梯驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)合力矩、電流、速度運算結(jié)果產(chǎn) 生l^沖寬度調(diào)制(Pulse Width Modulation)命令，控制電動機運行，實 現(xiàn)力矩補償。另外，本發(fā)明通過啟動時力矩補償獲得力矩大小與方向， 確定最高速度，實現(xiàn)功率控制。本發(fā)明的整流部分可控，可將直流電 逆變反饋回公共電網(wǎng)，節(jié)省大量能源，減少能源消耗。
以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域 的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若 干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1. 一種電梯驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，包括電動機，用于驅(qū)動電梯上下運行；傳感器，用于在電梯加載啟動時反饋所述電動機按照預(yù)設(shè)位移啟動的位移、速度；電動機控制裝置，用于在電梯加載啟動時根據(jù)來自所述傳感裝置的反饋位移、速度確定與負載的大小和方向?qū)?yīng)的第一最高速度以及與運行距離對應(yīng)的第二最高速度，以所述第一最高速度與第二最高速度中較小的速度作為電梯的最高運行速度，并在電梯加載運行過程中以功率控制方式根據(jù)所述電梯的最高運行速度以及負載的大小控制電動機運轉(zhuǎn)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電梯驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，所述電 動機控制裝置包括位移檢測單元，用于在電梯加載啟動時，獲取傳感器反饋的電動 機位移、速度；中心處理單元，用于在電梯加載啟動時根據(jù)所述反饋的位移、速度確定與負載的大小和方向?qū)?yīng)的第一最高速度以及與運行距離對 應(yīng)的第二最高速度，以所述第一最高速度與第二最高速度中較小的速度作為電梯的最高運行速度，并根據(jù)所述電梯的最高運行速度以及負 載的大小產(chǎn)生脈寬調(diào)制信號，以及在電梯加載運行過程中，根據(jù)檢測 到的(直流母線電壓)確定電動機的工作狀態(tài)，并根據(jù)所述電動機工 作狀態(tài)輸出相應(yīng)的脈寬調(diào)制信號；驅(qū)動單元，用于根據(jù)來自所述中心處理單元的脈寬調(diào)制信號'驅(qū)動電動4幾。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電梯驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，所迷中 心處理單元包括電梯加載啟動處理單元，用于在電梯加載啟動時根據(jù)所述反饋的 位移、速度確定與負載的大小和方向?qū)?yīng)的第一最高速度以及與運行 距離對應(yīng)的第二最高速度，以所述第一最高速度與第二最高速度中較 小的速度作為電梯的最高運行速度；電梯加載運行處理單元，用于在電梯加載運行過程中，根據(jù)檢測 到的直流母線電壓確定驅(qū)動電動機運行的工作狀態(tài)；脈寬調(diào)制信號產(chǎn)生單元，用于在電梯加載啟動時根據(jù)所述電梯的 最高運行速度和負載的大小產(chǎn)生相應(yīng)的脈寬調(diào)制信號，并在電梯加載 運行過程中，根據(jù)所迷電動機的工作狀態(tài)輸出相應(yīng)的脈寬調(diào)制信號。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電梯驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，所述電 梯加載啟動處理單元包括補償力矩確定單元，用于根據(jù)反饋位移確定補償力矩的大小和方向；負載確定單元，用于根據(jù)所述力矩的大小和方向確定負載的大小 以及方向；運行速度確定單元，根據(jù)所述負載的大小和方向確定與所述負載 對應(yīng)的第一速度，并根據(jù)用戶選定的運行距離確定與所述用戶選定的 運行距離對應(yīng)的第二速度，比較所述第一速度與第二速度的大小，若 第一速度大于第二速度，則以第二速度為最高運行速度,否則，'以第一速度為最髙運行速度。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的電梯驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在 于，所述傳感器為模擬量的正余弦編碼器，所述電動機為感應(yīng)電動機 IM或者永磁同步電動機PM。
6、 一種電動機控制裝置，其特征在于，包括位移、速度檢測單元，用于在電梯加載啟動時，獲取傳感器反饋 的電動枳/f立移、速度；中心處理單元，用于在電梯加載啟動時根據(jù)所述反饋的位移、速度確定與負載的大小和方向?qū)?yīng)的第一最高速度以及與運行距離對 應(yīng)的第二最高速度，以所述第一最髙速度與第二最高速度中較小的速度作為電梯的最高運行速度，并才艮據(jù)所述電梯的最高運行速度以及負 載的大小產(chǎn)生脈寬調(diào)制信號；或在電梯加載運行過程中，根據(jù)檢測到 的(直流母線電壓)確定電動機的工作狀態(tài)，并根據(jù)所述電動機工作 狀態(tài)輸出相應(yīng)的脈寬調(diào)制信號；驅(qū)動單元，用于根據(jù)來自所述中心處理單元的脈寬調(diào)制信號驅(qū)動 電動機的運轉(zhuǎn)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的電動機控制裝置，其特征在于，所述 中心處理單元包括電梯加載啟動處理單元，用于在電梯加載啟動時根據(jù)所述反饋的 位移、速度確定與負載的大小和方向?qū)?yīng)的第一最高速度以及與運行 距離對應(yīng)的第二最高速度，以所述第一最高速度與第二最高速度中較 小的速度作為電梯的最高運行速度；電梯加載運行處理單元，用于在電梯加載運行過程中，根據(jù)檢測到的直流母線電壓確定驅(qū)動電梯運轉(zhuǎn)的電動機的工作狀態(tài)；脈寬調(diào)制信號產(chǎn)生單元，用于在電梯加載啟動時根據(jù)所述電梯的 最高運行速度以負載的大小產(chǎn)生相應(yīng)的脈寬調(diào)制信號；或在電梯加載 運行過程中，根據(jù)所述電動機的工作狀態(tài)輸出相應(yīng)的脈寬調(diào)制信號。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的電動機控制裝置，其特征在于，所述 電梯加載啟動處理單元包括補償力矩確定單元，用于根據(jù)反饋位移確定補償力矩的大小和方向；負載確定單元，用于根據(jù)所述力矩的大小和方向確定負載的大小 以及方向；運行速度確定單元，根據(jù)所述負載的大小和方向確定與所述負載 對應(yīng)的第一速度，并根據(jù)用戶選定的運行距離確定與所述用戶選定的 運行距離對應(yīng)的第二速度，比較所迷第一速度與第二速度的大小，若 第一速度大于第二速度，則以第二速度為最高運行速度，否則，以第 一速度為最高運行速度。
9、 一種電梯運行速度控制方法，其特征在于，包括a、 在電梯加載啟動時，獲取傳感器反々貪的電動機位移、速度；b、 根據(jù)所述反饋的位移、速度確定與負載的大小和方向?qū)?yīng)的第一最高速度以及與運行距離對應(yīng)的第二最髙速度，以所述第一最高 速度與第二最高速度中較小的速度作為電梯的最高運行速度；c、 根據(jù)所述電梯的最高運行速度以及負載的大小產(chǎn)生脈寬調(diào)制信號以控制電梯的啟動速度；d、在電梯加栽運行過程中，根據(jù)檢測到的直流母線電壓確定電 動機的工作狀態(tài)，并^L據(jù)所述電動機工作狀態(tài)以及所述電梯的最高運 行速度輸出相應(yīng)的脈寬調(diào)制信號，以控制電梯運行過程中的速度。
10、根據(jù)權(quán)利要求9所述的電梯運行速度控制方法，其特征在于， 所述步驟b包括根據(jù)反饋位移確定補償力矩的大小和方向； 才艮據(jù)所述力矩的大小和方向確定負載的大小以及方向； 根據(jù)所述負載的大小和方向確定與所述負載對應(yīng)的第一速度，并 根據(jù)用戶選定的運行距離確定與所迷用戶選定的運行距離對應(yīng)的第 二速度，比較所迷第一速度與第二速度的大小，若第一速度大于第二 速度，則以第二速度為最高運行速度，否則，以第一速度為最高運行 速度。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電梯驅(qū)動系統(tǒng)，包括驅(qū)動電梯上下運行的電動機；在電梯加載啟動時反饋所述電動機按照預(yù)設(shè)位移啟動的位移、速度的傳感器；電動機控制裝置，用于在電梯加載啟動時根據(jù)來自所述傳感裝置的反饋位移、速度確定與負載的大小和方向?qū)?yīng)的第一最高速度以及與運行距離對應(yīng)的第二最高速度，以所述第一最高速度與第二最高速度中較小的速度作為電梯的最高運行速度，并在電梯加載運行過程中以功率控制方式根據(jù)所述電梯的最高運行速度以及負載的大小驅(qū)動電動機運轉(zhuǎn)。另外，本發(fā)明還公開了一種電動機控制裝置以及電梯運行控制系統(tǒng)。采用本發(fā)明，提高了電梯最高速度以及功率利用率。
文檔編號B66B1/30GK101279687SQ20081006182
公開日2008年10月8日 申請日期2008年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月16日
發(fā)明者李慧勛, 王支強, 錢冬清 申請人:杭州西子孚信科技有限公司