基于永磁同步電機的電梯的溜車速度的控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于永磁同步電機的電梯的溜車速度的控制方法，在發(fā)生緊急情況時，電梯在打開抱閘后先開始溜車一段時間，通過檢測獲得永磁同步電機的轉(zhuǎn)向、轉(zhuǎn)速和電流有效值后；在電流有效值小于等于額定電流的1/20時，溜車速度過快，超級電容對永磁同步電機供電，通過開環(huán)V/F控制，將轎廂拖至平層；在電流有效值大于額定電流的1/20時，超級電容不供電，通過PWM控制，調(diào)節(jié)死區(qū)時間，加快轎廂溜車速度，在當(dāng)永磁同步電機實時轉(zhuǎn)速達(dá)到給定范圍后，保持死區(qū)時間不變直到轎廂溜至平層；最終在轎廂至平層后開門放人；本方法下轎廂溜車速度較快，溜至平層所花時間大幅縮短，所需消耗電能也較少，從而降低對超級電容容量配置的需求。
【專利說明】基于永磁同步電機的電梯的溜車速度的控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種應(yīng)急救援中電梯溜車速度的控制方法，尤其是涉及一種基于永磁同步電機的電梯的溜車速度的控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的電梯中均配備有電梯應(yīng)急電路設(shè)備及相應(yīng)方法，用于保證完成突發(fā)情況下電梯的應(yīng)急救援，使電梯乘客的生命安全得到保障。
[0003]其中，以永磁同步電機作為驅(qū)動主機的低速電梯，一般采用轎廂溜車至平層位置放人的方法來完成應(yīng)急救援。以蓄電池作為儲能元件的上述電梯中，采用變頻器三相下橋短路的方式達(dá)到電機封芯的效果，讓轎廂緩慢的溜車至平層，如公布號為CN101780906A的中國發(fā)明專利申請《電梯應(yīng)急運行自適應(yīng)控制方法》，在這種控制方法下，溜車速度一般低于0.05米/秒，完成一次救援至少需要I分鐘的時間，也即是說需要消耗大量電量。然而以超級電容作為儲能元件的上述電梯中，由于成本問題，還無法配備與蓄電池相近容量的電容，電容容量有限，因此必須盡快完成救援。
[0004]另外，采用三相直接短路封芯的做法，受電梯載重的影響較為明顯，甚至在極端情況下即電梯平衡載時，無法完成溜車；且即使在電梯空載情況下，電梯溜車速度也不會超過額定速度的1/5。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種能控制或加快溜車速度，減少溜車時間和電能損耗，從而降低超級電容容量配置需求的基于永磁同步電機的電梯的溜車速度的控制方法。
[0006]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為:一種基于永磁同步電機的電梯的溜車速度的控制方法，在三相全橋電路由于IGBT管獲得給定的脈沖寬度調(diào)制信號后短路的同時，打開抱閘，打開抱閘后溜車一段時間h，在時間h內(nèi)，電梯中央控制單元通過檢測三相全橋電路其中任意兩相的電流獲得永磁同步電機的轉(zhuǎn)向、轉(zhuǎn)速V1和電流有效值I1 ;
當(dāng)電流有效值I1小于等于額定電流Ie的1/20時,超級電容對永磁同步電機供電,采用開環(huán)V/F控制，根據(jù)時間h內(nèi)的溜車方向?qū)⑥I廂拖至平層；
當(dāng)電流有效值I1大于額定電流Ie的1/20時，超級電容不對永磁同步電機供電，采用PWM控制,通過對死區(qū)時間td的調(diào)節(jié),加快永磁同步電機實時轉(zhuǎn)速vt，當(dāng)永磁同步電機實時轉(zhuǎn)速Vt達(dá)到給定范圍Vtl '后，保持死區(qū)時間td不變直到轎廂溜至平層；
轎廂到達(dá)平層后打開電梯門，待乘客都離開電梯后關(guān)閉電梯門；
其中，所述PWM控制是指，三相全橋電路的三個上IGBT管的開關(guān)采用一相同驅(qū)動脈沖控制，三相全橋電路的三個下IGBT管的開關(guān)采用另一相同驅(qū)動脈沖控制，三相全橋電路所有IGBT管均關(guān)閉的時間為死區(qū)時間td，且三相全橋電路的上IGBT管與其相應(yīng)下IGBT管互補工作，在每個死區(qū)時間調(diào)整周期tp內(nèi)，永磁同步電機的實時轉(zhuǎn)速Vt沒有達(dá)到給定范圍Vtl 時，死區(qū)時間td增加一個Λ td ;時間ti為5iTlOs，死區(qū)時間td的取值范圍為h X/2,to為死區(qū)時間td的初值，t0=3.2us，ts為三相全橋電路的開關(guān)周期，Ve為永磁同步電機的額定轉(zhuǎn)速，v0=0.4ve, tp 為 Is?3s, Λ td 為 0.5us?lus。
[0007]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于在發(fā)生緊急情況時，電梯在打開抱閘后先開始溜車一段時間，通過檢測獲得永磁同步電機的轉(zhuǎn)向、轉(zhuǎn)速V1和電流有效值Ii后；在電流有效值I1小于等于額定電流Ie的1/20時，溜車速度過快，超級電容對永磁同步電機供電，通過開環(huán)V/F控制，將轎廂拖至平層；在電流有效值I1大于額定電流Ie的1/20時，溜車速度比較慢，超級電容不對永磁同步電機供電，通過PWM控制，加快轎廂溜車速度，在當(dāng)永磁同步電機實時轉(zhuǎn)速達(dá)到給定范圍％?\后，保持死區(qū)時間不變直到轎廂溜至平層；最終在轎廂至平層后開門放人；本方法下轎廂溜車速度較快，溜至平層所花時間較永磁同步電機封芯控制溜車方法所需時間大幅縮短，所需消耗電能也較少，從而降低對超級電容容量配置的需求。
[0008]作為優(yōu)選，所述PWM控制的頻率為2kHz?IOkHz。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1為本發(fā)明的三相全橋驅(qū)動電路圖。
[0010]圖2為本發(fā)明兩個互補工作的IGBT管在一個開關(guān)周期內(nèi)的給定的驅(qū)動脈沖的波形圖及經(jīng)死區(qū)時間調(diào)節(jié)的驅(qū)動脈沖的波形圖。
【具體實施方式】
[0011]以下結(jié)合附圖實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0012]本優(yōu)選實施例為一種基于永磁同步電機的電梯的溜車速度的控制方法，在三相全橋電路的IGBT管(Insulated Gate Bipolar Transistor,絕緣柵雙極型晶體管)獲得給定的PWM (Pulse Width Modulation，脈沖寬度調(diào)制)信號后短路的同時，打開抱閘，打開抱閘后溜車一段時間h，在時間h內(nèi)，電梯中央控制單元通過檢測三相全橋電路其中任意兩相的電流獲得永磁同步電機的轉(zhuǎn)向、轉(zhuǎn)速V1和電流有效值I1 ;
當(dāng)電流有效值I1小于等于永磁同步電機額定電流Ie的1/20時,超級電容對永磁同步電機供電，采用開環(huán)V/F控制，根據(jù)時間h內(nèi)的溜車方向?qū)⑥I廂拖至平層；
當(dāng)電流有效值I1大于永磁同步電機的額定電流Ie的1/20時,超級電容不對永磁同步電機供電，采用PWM控制,通過對死區(qū)時間td的調(diào)節(jié),加快永磁同步電機實時轉(zhuǎn)速vt，當(dāng)永磁同步電機實時轉(zhuǎn)速Vt達(dá)到給定范圍％?\后，保持死區(qū)時間td不變直到轎廂溜至平層；轎廂到達(dá)平層后打開電梯門，待乘客都離開電梯后關(guān)閉電梯門；
其中，PWM控制采用高頻斬波控制(high frequency chopping),頻率優(yōu)選為2k?10kHz，具體是指，三相全橋電路的三個上IGBT管(T1、T3、T5)的開關(guān)采用一相同驅(qū)動脈沖控制，三相全橋電路的三個下IGBT管(Τ2、Τ4、Τ6)的開關(guān)采用另一相同驅(qū)動脈沖控制，三相全橋電路所有IGBT管均關(guān)閉的時間也即相應(yīng)上、下IGBT管開關(guān)之間的間隙為死區(qū)時間td，且三相全橋電路的上IGBT管(Tl、T3、T5)與相應(yīng)下IGBT管(T2、T4、T6)互補工作，在每個死區(qū)時間調(diào)整周期tp內(nèi)，永磁同步電機實時轉(zhuǎn)速Vt沒有達(dá)到給定范圍Vtl?\時，死區(qū)時間td增加一個Λ td。[0013]在本實施例中，時間&為5iTlOS，死區(qū)時間td的取值范圍為tQ X/2, t0為死區(qū)時間初值，t0=3.2us, ts為PWM控制周期也即三相全橋電路的開關(guān)周期，Ve為永磁同步電機的額定轉(zhuǎn)速，Vtl=0.4ve，tp為I s~3s，A td為0.5us~lus。所有上IGBT管和下IGBT管均可用MOS管替代。以上IGBT管Tl和下IGBT管T2為例，給定的PWM控制的驅(qū)動脈沖一個開關(guān)周期ts的波形圖如圖2 (a)所示，其中，D為占空比，范圍為0.4^0.6，優(yōu)選為0.5 ;圖2(b)則為經(jīng)死區(qū)時間td調(diào)整后PWM控制的驅(qū)動脈沖一個開關(guān)周期ts的波形圖。
[0014]轎廂溜車相關(guān)原理:由于永磁同步電機反電勢與轉(zhuǎn)速成正比，轉(zhuǎn)速越高，反電勢越大；在采用PWM控制方式下，在IGBT管開通時，無論上橋還是下橋，永磁同步電機三相均相當(dāng)于短路，永磁同步電機模型等效為R-L負(fù)載，從而永磁同步電機電流在反電勢的作用下增加；當(dāng)所有IGBT管均關(guān)閉時，即在死區(qū)時間td時，此時永磁同步電機電流通過反并二極管續(xù)流，由于直流母線電壓的存在，使得永磁同步電機發(fā)電電流下降。而且，由于PWM控制采用了高頻斬波控制 方式，使得電流能夠平滑的下降，有效減少永磁同步電機的抖動。
【權(quán)利要求】
1.一種基于永磁同步電機的電梯的溜車速度的控制方法，其特征在于:在三相全橋電路由IGBT管獲得給定的脈沖寬度調(diào)制信號后短路的同時，打開抱閘，打開抱閘后溜車一段時間h，在時間h內(nèi)，電梯中央控制單元通過檢測三相全橋電路其中任意兩相的電流獲得永磁同步電機的轉(zhuǎn)向、轉(zhuǎn)速V1和電流有效值I1 ； 當(dāng)電流有效值I1小于等于額定電流Ie的1/20時,超級電容對永磁同步電機供電,采用開環(huán)V/F控制，根據(jù)時間h內(nèi)的溜車方向?qū)⑥I廂拖至平層； 當(dāng)電流有效值I1大于額定電流Ie的1/20時，超級電容不對永磁同步電機供電，采用PWM控制,通過對死區(qū)時間td的調(diào)節(jié),加快永磁同步電機實時轉(zhuǎn)速vt，當(dāng)永磁同步電機實時轉(zhuǎn)速Vt達(dá)到給定范圍Vtl '后，保持死區(qū)時間td不變直到轎廂溜至平層； 轎廂到達(dá)平層后打開電梯門，待乘客都離開電梯后關(guān)閉電梯門； 其中，所述PWM控制是指，三相全橋電路的三個上IGBT管(T1、T3、T5)的開關(guān)采用一相同驅(qū)動脈沖控制，三相全橋電路的三個下IGBT管(Τ2、Τ4、Τ6)的開關(guān)采用另一相同驅(qū)動脈沖控制，三相全橋電路所有IGBT管均關(guān)閉的時間為死區(qū)時間td，且三相全橋電路的上IGBT管(T1、T3、T5)與其相應(yīng)下IGBT管(Τ2、Τ4、Τ6)互補工作，在每個死區(qū)時間調(diào)整周期tp內(nèi)，永磁同步電機的實時轉(zhuǎn)速Vt沒有達(dá)到給定范圍VtI?Ve時，死區(qū)時間td增加一個Λ td ;時間ti為5s"10s,死區(qū)時間td的取值范圍為tQ J2,10為死區(qū)時間td的初值，tQ=3.2us,ts為三相全橋電路的開關(guān)周期，Ve為永磁同步電機的額定轉(zhuǎn)速，V0=0.4ve, tp為Is?3s, Λ td為0.5us?Ius0
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于永磁同步電機的電梯的溜車速度的控制方法，其特征在于:所述PWM控制的頻率為2kHz?10kHz。
【文檔編號】B66B1/06GK103964273SQ201410178490
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年4月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月29日
【發(fā)明者】胡慶波 申請人:寧波宏大電梯有限公司