交流电梯的控制装置 本发明涉及到一种用于交流电梯的控制装置，其中用于操纵电梯车箱的感应电动机是由可变频率电源驱动的。
交流电梯是这样的一种电梯：使用感应电动机作为驱动电梯车箱的电动机，而该感应电动机由一个可变频率电源的输出供电，从而通过变化转差频率（Slip frequeney）来实现其转矩控制。在这方面，已经提出了一种方法，该方法控制加到感应电动机上电源的频率和电压，以防止感应电动机在制动方式或卸载运行（重负载下降运行或轻负载上升运行）时产生再生功率。
图2是一个感应电动机简化了的等效电路图，用来解释上述防止产生再生功率的方法。图中，符号l1和l2分别表示感应电动机原边和付边的漏感，符号r1和r2分别表示原边和付边上的电阻。字母s表示滑差，字母V和I分别表示加到感应电动机上的电压和流过它的电流。
这里，假设滑差S为：
S＝-r2/r1…（1）
则机械输入（Mechanical imput）Pm为：
Pm＝ (1-S)/(S) r2·I2＝-（r1+r2）I2…（2）
另一方面，感应电动机消耗的电功率为：
PE＝（r1+r2）I2…（3）
以使机械输入和感应电动机中的功率消耗相等。因此，当感应电动机运行在满足等式（1）的滑差状态时，感应电动机不产生再生功率，电功率的提供不是必须的。同时，令Wr代表转子的旋转角速度，和WO代表输入角频率，则感应电动机产生由下式给定的转矩T：
T =Pmωr=1( 1 - s ) ω0·1 - ss· r2I2=roωosI2… ( 4 )]]>
把等式（1）代入等式（4）则
T = (r1)/(ωo) I2…（5）
另外，当等式（1）中指出的S＝-r2/r1应用于图2时，则得到下面的电压V和电流I之间的关系式：
V＝（l1+l2）ωOI …（6）
当将等式（6）代入等式（5）时，得到下列等式：
T = - 1/(ωO3) · ( (r1)/(l1+l2) )·V2…（7）
这样，通过基于转矩指令控制电压V，即可防止产生再生功率。
但是，就上述的控制方法而言，正如等式（7）所指出的，转矩T与输入角频率WO的三次方成反比，因此，其控制能力是很差的。另一个问题是，当滑差S根据转矩指令从运行转换到制动而逐步变到由等式（1）指出的值时，由于转子中存在剩余电流或剩余磁场，流过原边的电流会产生一个瞬时转矩，因此，使电梯乘坐者感到不舒服。
本发明旨在解决先有技术中的上述问题，并为提供这样一种用于交流电梯的控制装置作为其目标：这种装置防止了电梯在慢降方式和卸载运行时产生再生功率，并确保良好的控制能力及使乘坐舒适。
根据本发明用于交流电梯的控制装置，执行这样一种控制，以使在引起感应电动机产生控制转矩情况下，与电流指令值一致的电流可以加到感应电动机，该电流指令具有不致引起再生功率的频率和基于转矩指令的幅度。
用于交流电梯的控制装置具有这样的结构，以致电流本身是受控制的，因此，与先有技术相比，转矩的控制能力大为增强。此外，在从运行转换到制动时，不用担心会出现附加的转矩。因此，该电梯控制装置能够得上“乘坐舒适”。
图1是根据本发明的用作交流电梯控制装置的一个实施例的电路图;
图2是一个感应电动机的简化了的等效电路图，用以解释先有技术中交流电梯控制装置的控制方法的原理;
图3示出了一个控制补偿器的内部结构的电路图;
图4是图3中控制补偿器的输出的示意图;
图5是一个电路图，示出了选择开关的一个可实际操作的电路例子;
图6是一个感应电动机的等效电路图;
图7是一个电路方块图，示出了运行侧电流指令发生器的内部配置;
图8是一个电路方块图，示出了制动侧电流指令发生器的内部配置。
图1是根据本发明用于交流电梯控制装置的一个实施例的电路图。参照图1，数字1表示一个减法器，该减法器从角速度指令信号Wp中减去转速发生器14（下面要说明）提供的实际速度信号Wr。数字2是一个控制补偿器，该补偿器对减法器1的输出信号进行相位补偿。数字3是一个运行侧电流指令发生器，该发生器接收实际速度信号Wr和来自控制补偿器2的转矩指令信号T，从而导出一个运行方式的瞬时电流指令值IA。数字4表示制动侧瞬时电流指令发生器，该发生器接收转矩指令信号T和实际速度信号Wr，从而导出一个制动方式的电流指令值IB。开关5或是选择运行方式的电流指令值IA，或是选择制动方式的电流指令值IB，这是根据来自控制补偿器2的转矩指令信号T的符号来转换的。
该实施例还包括：减法器6，该减法器从由开关5所选择的电流指令值IA或IB中减去电流检测器15（下面要说明）的输出;一个脉冲宽度调制器7（它接收减法器6的输出信号，并对其进行脉冲宽度调制;以及一个由脉冲宽度调制器控制的变换器8。交流电梯包括一个感应电动机9，该电动机由一个可变电压和可变频率的电源驱动，一个由感应电动机9驱动的滑轮10，环绕滑轮的是钢绳13，其两端固定有电梯车箱11和重块12。转速发生器由数字14示出，数字15为电流检测器。
在上述结构的交流电梯控制装置中，当来自控制补偿器2输出的转矩指令信号T为正时，（控制补偿器2接收从角速度指令信号Wp中减去实际角速度信号Wr的输出信号），即，要产生运行转矩的情况，则开关5选择电流指令值IA，该值是由运行侧电流指令发生器3接收转矩指令信号T和实际速度信号Wr而产生的。开关5的输出信号在减法器6中与电流检测器15的输出信号相减，即，与实际电流相比较，随后把一个必要的电流指令加到脉冲宽度调制器7上。脉冲宽度调制器7根据所要求的电流指令控制变换器8，从而控制从变换器8加到感应电动机9的电流，以便控制要产生的转矩。
下面，说明来自控制补偿器2的转矩指令信号T为负时产生控制转矩的情况，根据下列方程可由实际速度信号Wr得到速度指令信号WO：
ωr＝（1-S）ωO…（8）
把S＝-r2/r1代入方程（8）
则
ωO＝ωr/（1+r2/r1） …（9）
另一方面，根据前述的方程（5），可以转矩指令信号T得到下式：
I = KT · ωO… ( 10 )]]>
从而，制动侧电流指令发生器4产生的瞬时电流指令值IB，（该值具有分别从方程10和方程9得到的幅度和角频率）通过开关5加到减法器6。减法器6得出瞬时电流指令值IB和由电流检测器15产生的实际测量值之间的差值，并通过脉冲宽度调制器7将其加到变换器8，从而把要加到感应电动机9的电流值控制到一个目标值。
对上述实施例，有关通过开关选择运行方式和制动方式各自的电流指令值IA和IB的情况已经作了说明，但本发明并不限于此。无需多说，假如使用微计算机或类似的装置，则用来产生电流指令值的计算可根据转矩指令信号的符号来改变。
下面，对图1所示电路的一些基本组成单元加以详细说明。
控制补偿器2用于提高速度反馈控制的控制性能。虽然根据被控制系统的特性，可以有各种各样的补偿方法，在实际中利用软件技术能获得所需要的功能，但这里仍以一种硬件设计为例来说明。
图3示出了控制补偿器2的一个例子，该补偿器包括一个运算放大器A，一个电容器C2和电阻R0，R1和R2。
该电路的传递函数F（S）由下式给出：
F(S)= (R1)/(RO) x (T2S+1)/(T1S+1)
这里T1＝（R1+R2）×C2和T2＝R2C2。该电路产生一个如图4所示的输出。速度指令与实际速度之间的偏差并不直接作为转矩指令来使用，而是使偏差随时间的变化是慢化的，以便稳定速度控制。
图3的补偿器用来提升低频区域的增益，以便减少一个固定的偏差。
控制补偿器2的输出变成转矩指令，并根据输出的符号改变必需的控制。该控制变化最好以软件的形式来实现。但是，这里为便于理解，仍参照图5的电路来加以说明。
在图5中，符号R表示一个电阻，符号RL是一个响应图1中的选择开关5的继电器，符号Tr是一个晶体管，及符号D为一个二极管。
当控制补偿器2的输出T为正时，晶体管Tr转为“导通”，使继电器RL通电，使图1中的该开关A-C相连。
另一方面，当输出T为负时，晶体管Tr转为“截止”，继电器RL不通电，使图1中的该开关B-C相连。
控制变化是由如此的操作来实现的。
现已提出了各种形式的运行侧电流指令发生器3，并常常采用软件技术来实现。但是，这里举例说明的是一个采用硬件电路的例子。
在描述一个可实用的电路之前，先说明一个感应电动机的等效电路。
图6中，符号LO表示感应电动机的激磁电感，符号r2是其付边的电阻。
电动机的输出PO为：
Po＝ (1-S)/(S) r2I2T…（11）
另一方面，当电动机的角速度由Wr表示时，输出转矩T由下式给定：
T =POωr=1ωo( 1 - s )·1 - ssr2IT2T =r2ωsIT2… ( 12 )]]>
这里，WS表示滑差频率，并由WO＝WOS表达。
其次，鉴于图6的等效电路，下式成立：
IOωOLO= (r2)/(s) IT
于是
IT= ωS· (LO)/(r2) ·IO… (13)
从方程（12）和（13）得：
T= (LO2)/(r2) ·IO2·ωS…（14）
因此，假定IO恒定，则
T＝K1·ωS…（15）
同样的，从方程（13）得：
IT＝K2·ωS…（16）
等式（15）和（16）指明：假设电流IO恒定，即，假设磁通量（φ＝IOLO）恒定，则转矩T与滑差频率成比例，而付边电流同样比例于W2。
因此，如图7所示，当根据转矩指令信号T＊，产生滑差频率指令信号WS＊和付边电流指令信号IT＊时，电动机就能产生所希望的转矩。
图7中，电路K1和电路K2分别依照方程（15）和（16）计算并输出WS＊和IT＊。要加到电动机上的一个角速度指令信号WO＊是通过把实际角速度Wr加到信号WS＊来得到的。信号WO＊输入到一个电压一频率变换器V/F，该变换器输出的脉冲频率随输入信号而变。这些脉冲被输入到一个计数器CWT，计数器的输出使存贮器ROM产生一个（如贮存其内的）代表单位正弦波的二进制信号。所产生的输出通过一个数-模转换器D/A，转换成单位正弦波的模拟信号。
另一方面，付边电流指令信号IT＊通过一个非线性放大器AMP而变成原边电压指令信号I1＊。信号I1＊对D-A转换器D/A的输出幅度进行调制，形成一个要加到电动机的原边电流指令i1＊的模拟值。
当在各个相位均配置这样的电路时，就能产生一个要加到电动机的三相电流指令。
制动边电流指令发生器4的配置示于图8。电路K3提供一个比例于实际角上速度Wr的频率指令信号WO＊，为进行比例计算的常数K3，由下式表示：
K3= 1/(1 + r2/r1)
同样，电路K4计算并产生电流指令I1＊，该电流指令比例于电动机的转矩指令信号T＊。
由于其它电路与图7中的相应电路相同，就不再详细说明了。
如上所述，作为根据本发明的交流电梯控制装置，流过感应电动机的电流本身是受控制的，因此，明显地增强了转矩的控制能力。另外的显著效果是，由于在从运行到制动的转换中防止了附加转矩的出现，交流电梯能受控的同时得到舒适乘坐。
更准确地说，本发明的电流控制型变换器不象先有技术的电压控制型变换器，在电压控制型变换器中，转矩指令从正变到负时，产生一个对应于负的转矩指令幅度的电压。然而，由正转矩指令产生的流过电动机转子的电流仍瞬时地存在，它引起电流流过电动机定子侧。该电流被加到主电流上，从而产生了瞬时转矩。
相反，就本发明描述的电流控制型变换器来说，流过的仅仅是对应于转矩指令的电流，而没有不必要的电流，因止，能防止产生瞬时转矩。