[发明专利]电梯系统的速度控制装置

说明书

本发明涉及电梯系统，特别是涉及电梯系统的一种速度控制装置，它可以适当地限制感应电动机的转矩波动，从而改善乘坐电梯轿厢的乘客的舒适性。

从80年代以来，电梯系统中的感应电动机就采用了逆变器，并且在感应电动机的速度控制中采用了相应的矢量控制理论，从而获得了与直流电动机等效的特性，这样就为乘坐采用电流的电梯轿厢的乘客改善了舒适性。此外，对这种交流电流电梯轿厢采用逆变器可以降低功率。

为了用矢量控制方法控制感应电动机的速度，基本的要求是要有一个电流控制器，速度控制器向电流控制器发出具有转矩分量的电流指令，以便使感应电动机的角速度跟随一个速度指令。在电流控制中需要检测感应电动机中实际流过的电流。此时需要从感应电动机的三相电流中检测两相电流，然后从中获得剩下的一相电流，并且反馈给电流控制器，由后者产生电压指令，使检测的电流跟随电流指令。

然而，由于电流检测装置的偏移，感应电动机的参数失衡，以及空载时间造成的转矩波动等各种原因，采用这种控制方式的感应电动机存在转矩波动。因此，当与转矩波动有关的频率对应或是接近机械系统的固有频率时，乘坐电梯厢的乘客的舒适性就会受到影响。

图1是电梯系统中一个普通速度控制装置的框图。如图中所示，速度控制装置包括：一个变换器11，用于将三相交流输入电压AC变换成直流电压；一个逆变器12用于将变换的直流电压变换成可变电压和可变频率的交流电压；一个感应电机14使用变换的交流电压产生用于驱动电梯轿厢15的驱动力；电流检测器13A和13B，用于检测来自感应电机14中流动的三相电流中的两相电流ia，ib；被感应电机14沿着各个楼层驱动的电梯轿厢15；一个速度检测器16用于检测感应电机14的角速度；一个驱动控制单元17用于产生感应电机14的驱动指令和速度指令Wd，以便响应门厅呼叫或是轿厢呼叫将电梯轿厢15驱动到所需的楼层；一个速度控制单元18用于对感应电机14实行电流控制或速度控制；一个放大器19用于放大速度控制单元18输出的速度控制信号，并且将放大的速度控制信号发送给设在逆变器12中的一个功率晶体管的基极。

图2中表示了图1的速度控制单元18的细节，这一速度控制单元18包括：第一减法器21，用于运算感应电机14的角速度Wr与从驱动控制单元17接收到的速度指令Wd之间的差；一个速度控制器22用于按照第一减法器21的运算值产生一个转矩分量电流指令Td；一个C-相电流算子26使用选自从感应电机14接收的三相电流中的两相电流ia，ib来运算剩下的一相电流ic；一个频率算子27使用速度控制器22产生的转矩分量电流指令Td和感应电机14的角速度Wr来运算准备提供给感应电机14的频率；一个2-相同步坐标变换器28用于将三相电流ia，ib，ic变换成转矩电流Tr和励磁电流；第二减法器23，用于运算2-相同步坐标变换器28产生的转矩电流Tr和速度控制器22产生的转矩分量电流指令Td之间的差；一个电流控制器24按照第二减法器23的运算值产生感应电机的电压指令；以及一个PWM(脉宽调制)信号发生器25，用于将电流控制器24产生的电压指令转换成PWM信号。

以下要说明按照现有技术构成的这种电梯系统速度控制装置的控制步骤。

首先，变换器11将输入的三相交流输入电压AC变换成预定电平的电流电压，用电容器C滤波，然后提供给逆变器12。

逆变器12将提供给它的直流电压变换成可变电压和可变频率的电压，并且将变换的值提供给感应电机14。

同时，驱动控制单元17向用于控制感应单元14速度的速度控制单元18输入用于驱动电梯轿厢15的速度指令Wd，以便按照提供给它的速度指令Wd来驱动电梯轿厢15。

具体地说，在速度控制单元18的第一减法器21中，如果算出从驱动控制单元17接收的速度指令Wd和速度检测器16检测到的实际速度Wr之间存在差别，速度控制器22就产生用于控制感应电机14的转矩分量电流指令Td。

当电流检测器13A，13B检测到选自流经感应电机14的三相电流中的两相电流ia，ib，并且将检测值提供给C-相电流算子26时，就能根据检测的电流ia，ib算出剩下的一相电流ic。

三相电流ia，ib，ic被输入到2-相同步坐标变换器28，并且被变换成转矩电流Tr和励磁电流。此时，采用速度检测器16检测的速度Wr和速度控制器22产生的转矩分量电流指令Td来运算同步坐标变换期间的同步频率。