电梯控制装置及其控制方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201010276204.X

申请日:

2010.09.06

公开号:

CN102009881A

公开日:

2011.04.13

当前法律状态:

驳回

有效性:

无权

法律详情:

发明专利申请公布后的驳回IPC(主分类):B66B 1/28申请公布日:20110413|||实质审查的生效IPC(主分类):B66B 1/28申请日:20100906|||公开

IPC分类号:

B66B1/28

主分类号:

B66B1/28

申请人:

株式会社安川电机

发明人:

大屋广明; 田中正城; 山本阳一

地址:

日本福冈县

优先权:

2009.09.08 JP 2009-206603

专利代理机构:

北京信慧永光知识产权代理有限责任公司 11290

代理人:

李雪春;武玉琴

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内容摘要

本发明提供一种电梯控制装置及其控制方法,通过根据运行状况使载波频率自动下降,降低开关元件中产生的损耗,不会影响寿命。具体为,一种电梯控制装置,利用载波频率信号进行PWM控制,控制交流电动机(3)驱动电梯轿厢(22),其中,载波频率切换电路(8)在驱动交流电动机(3)的转矩指令值达到规定的极限转矩值时变更载波信号的频率。

权利要求书

1: 一种电梯控制装置,其具备 :矢量控制器,运算通过交流电动机驱动电梯轿厢所 需的电压指令 ;载波频率切换电路,输出载波频率信号 ;及功率转换器,根据所述电压 指令及所述载波频率信号进行 PWM 控制,产生交流电力并供给到所述交流电动机,其特 征在于, 所述载波频率切换电路变更所述载波频率,以便驱动所述交流电动机的转矩指令处 在极限范围内。
2: 根据权利要求 1 所述的电梯控制装置,其特征在于, 还具备对加速时的所述转矩指令进行预测运算的上位控制器, 所述上位控制器在驱动电梯之前,预测所述转矩指令达到极限转矩值的时刻, 所述载波频率切换电路在所述预测的时刻变更所述载波频率。
3: 根据权利要求 1 或 2 所述的电梯控制装置,其特征在于, 所述载波频率切换电路利用转矩和载波频率的关系来确定载波频率信号。
4: 根据权利要求 3 所述的电梯控制装置,其特征在于, 所述载波频率切换电路将与所述确定后的载波频率相对应的极限转矩值作为新的极 限转矩值。
5: 一种电梯控制装置,其具备 :V/f 控制器,运算通过交流电动机驱动电梯轿厢所需 的电压指令 ;载波频率切换电路,输出载波频率信号 ;及功率转换器,根据所述电压指 令及所述载波频率信号进行 PWM 控制,产生交流电力并供给到所述交流电动机,其特征 在于, 所述载波频率切换电路变更所述载波频率,以便所述功率转换器的输出电流处在极 限范围内。
6: 根据权利要求 5 所述的电梯控制装置,其特征在于, 所述载波频率切换电路利用输出电流和载波频率的关系来确定载波频率信号。
7: 一种电梯控制装置,其具备 :矢量控制器,运算通过交流电动机驱动电梯轿厢所 需的电压指令 ;载波频率切换电路,输出载波频率信号 ;及功率转换器,根据所述电压 指令及所述载波频率信号进行 PWM 控制,产生交流电力并供给到所述交流电动机,其特 征在于, 还具备对加速时的转矩指令进行预测运算的上位控制器, 所述上位控制器在驱动电梯之前,利用所述电梯轿厢的载重和所述转矩指令,预测 所述转矩指令值达到极限转矩值的时刻, 所述载波频率切换电路在电梯驱动中所述功率转换器的输出电流达到极限电流值 时,变更所述载波频率, 可监控所述预测时刻和所述变更时刻的对比数据。
8: 根据权利要求 7 所述的电梯控制装置,其特征在于, 所述对比数据至少包括使所述载波频率下降的次数的差或变更时刻的偏差时间。
9: 根据权利要求 1 或 5 所述的电梯控制装置,其特征在于, 可监控使所述载波频率下降的次数。
10: 一种电梯的控制方法,其为根据来自载波频率切换电路的信号来确定载波频率并 进行 PWM 控制,以产生交流电力并供给到交流电动机的功率转换器以及通过所述交流电 2 动机驱动电梯轿厢的电梯的控制方法,其特征在于, 当驱动所述交流电动机的转矩指令值达到极限转矩值时,或流过所述交流电动机的 电流值达到极限电流值时,变更所述载波频率。
11: 一种电梯的控制方法,其为根据来自载波频率切换电路的信号来确定载波频率并 进行 PWM 控制,以产生交流电力并供给到交流电动机的功率转换器以及通过所述交流电 动机驱动电梯轿厢的电梯的控制方法,其特征在于, 在驱动电梯之前,利用所述电梯轿厢的载重和所述转矩指令,预测转矩指令值达到 极限转矩值的时刻, 在电梯驱动中,当流过所述交流电动机的电流值达到极限电流值时,变更所述载波 频率, 对比所述预测时刻和变更所述载波频率的时刻, 至少监控显示所述两个时刻发生的次数的差或者所述两个时刻的偏差时间。

说明书


电梯控制装置及其控制方法

    【技术领域】
     本发明涉及一种电梯控制装置及其控制方法。背景技术 现有的电梯控制装置采用使用变频器装置驱动交流电动机 ( 以下也只称为电动 机 ) 的方式。 变频器装置对功率晶体管、 IGBT 等开关元件进行 PWM 控制。 如果以产 生电梯通常运行所需的转矩这样的观点来选定变频器装置,则在电梯竣工时或性能确认 时所进行的过载情况下的试验运行中会变为容量不足。 如果考虑上述试验来进行选定, 则变频器装置的成本、尺寸会增大。
     因此,如过载情况下的试验运行这样,需要比电梯通常运行大的转矩、电流 时,将特定的运行信号输入到变频器装置,使 PWM 控制中的载波频率比通常运行时下 降,抑制了开关元件中产生的损耗 ( 例如参照专利文献 1)。 而且,也有根据变频器装置 的运行速度使载波频率可变的技术 ( 例如参照专利文献 2)。 而且,还有切换马达绕组并 使载波频率下降的技术 ( 例如参照专利文献 3)。
     另外,虽然众所周知由于使载波频率下降时可抑制开关元件中产生的损耗,所 以可输出较大的转矩、电流,但是电梯多用于住宅用、办公场所用,通常提高载波频率 来使用,以便呈现低噪音。
     如此,现有的电梯控制装置如下运行,对处于特定的运行状态这一情况,向变 频器装置输入信号,或使用所给予的指令速度,使载波频率下降。
     专利文献 1 :日本国特开昭 63-225083 号公报
     专利文献 2 :日本国特开平 6-9165 号公报
     专利文献 3 :日本国特开 2005-162376 号公报
     但是,现有的电梯控制装置存在如下问题,所输入的信号或指令速度在处于特 定的试验运行中的条件下使载波频率下降,因此,在不需要时也使载波频率下降,与希 望低噪音的要求无法取得良好的平衡,或者需要可切换绕组的电动机、切换用电路。
     发明内容
     本发明是鉴于上述问题而进行的,其目的在于提供一种电梯控制装置及其控制 方法,通过判断运行状态并使载波频率自动下降,来降低开关元件中产生的损耗,使电 梯控制装置寿命长,而且可尽量在低噪音下使用。
     为解决上述问题,本发明是如下构成的。
     方案 1 所述的发明是一种电梯控制装置,其具备 :矢量控制器,运算通过交流 电动机驱动电梯轿厢所需的电压指令 ;载波频率切换电路,输出载波频率信号 ;及功率 转换器,根据所述电压指令及所述载波频率信号进行 PWM 控制,产生交流电力并供给到 所述交流电动机,其中,所述载波频率切换电路变更所述载波频率,以便驱动所述交流 电动机的转矩指令处在极限范围内。方案 2 所述的发明为,在方案 1 所述的发明中,还具备对加速时的所述转矩指令 进行预测运算的上位控制器,所述上位控制器在驱动电梯之前,预测所述转矩指令达到 极限转矩值的时刻,所述载波频率切换电路在所述预测的时刻变更所述载波频率。
     方案 3 所述的发明为,在方案 1 或 2 所述的发明中,所述载波频率切换电路利用 转矩和载波频率的关系来确定载波频率信号。
     方案 4 所述的发明为,在方案 3 所述的发明中,所述载波频率切换电路将与所述 确定后的载波频率相对应的极限转矩值作为新的极限转矩值。
     方案 5 所述的发明是一种电梯控制装置,其具备 :V/f 控制器,运算通过交流电 动机驱动电梯轿厢所需的电压指令 ;载波频率切换电路,输出载波频率信号 ;及功率转 换器,根据所述电压指令及所述载波频率信号进行 PWM 控制,产生交流电力并供给到所 述交流电动机,其中,所述载波频率切换电路变更所述载波频率,以便所述功率转换器 的输出电流处在极限范围内。
     方案 6 所述的发明为,在方案 5 所述的发明中,所述载波频率切换电路利用输出 电流和载波频率的关系来确定载波频率信号。
     方案 7 所述的发明是一种电梯控制装置,其具备 :矢量控制器,运算通过交流 电动机驱动电梯轿厢所需的电压指令 ;载波频率切换电路,输出载波频率信号 ;及功率 转换器,根据所述电压指令及所述载波频率信号进行 PWM 控制,产生交流电力并供给到 所述交流电动机,其中,还具备对加速时的转矩指令进行预测运算的上位控制器,所述 上位控制器在驱动电梯之前,利用所述电梯轿厢的载重和所述转矩指令,预测所述转矩 指令值达到极限转矩值的时刻,所述载波频率切换电路在电梯驱动中所述功率转换器的 输出电流达到极限电流值时,变更所述载波频率,可监控所述预测时刻和所述变更时刻 的对比数据。
     方案 8 所述的发明为,在方案 7 所述的发明中,所述对比数据至少包括使所述载 波频率下降的次数的差或变更时刻的偏差时间。
     方案 9 所述的发明为,在方案 1 或 5 所述的发明中,可监控使所述载波频率下降 的次数。
     为了解决上述问题,本发明是如下构成的。
     方案 10 所述的发明是一种电梯的控制方法,其为根据来自载波频率切换电路的 信号来确定载波频率并进行 PWM 控制,以产生交流电力并供给到交流电动机的功率转换 器以及通过所述交流电动机驱动电梯轿厢的电梯的控制方法,其中,当驱动所述交流电 动机的转矩指令值达到极限转矩值时,或流过所述交流电动机的电流值达到极限电流值 时,变更所述载波频率。
     方案 11 所述的发明是一种电梯的控制方法,其为根据来自载波频率切换电路的 信号来确定载波频率并进行 PWM 控制,以产生交流电力并供给到交流电动机的功率转换 器以及通过所述交流电动机驱动电梯轿厢的电梯的控制方法,其中,在驱动电梯之前, 利用所述电梯轿厢的载重和所述转矩指令,预测转矩指令值达到极限转矩值的时刻,在 电梯驱动中,当流过所述交流电动机的电流值达到极限电流值时,变更所述载波频率, 对比所述预测时刻和变更所述载波频率的时刻,至少监控显示所述两个时刻发生的次数 的差或者所述两个时刻的偏差时间。由于当驱动交流电动机的转矩指令或流过交流电动机的电流达到极限水平而变 为过载状态时,载波频率自动下降,所以能够防止损坏开关元件,因此,能够使电梯控 制装置寿命长,同时可掌握变为过载状态的频度、经年变化,因此,可切实地进行定期 检查等维护。 附图说明
     图 1 是表示本发明第 1 实施方式所涉及的电梯控制装置 I 的结构的框图。 图 2 是图 1 所示的电梯控制装置中的矢量控制器 6 的详细框图。 图 3A 是转矩和容许载波频率的关系图。 图 3B 是输出电流和容许载波频率的关系图。 图 4 是表示本发明第 2 实施方式所涉及的电梯控制装置 J 的结构的框图。 图 5 是表示本发明第 3 实施方式所涉及的电梯控制装置 K 的结构的框图。 图 6 是说明电梯驱动时转矩指令的变化情况的时间图。 图 7 是表示本发明第 4 实施方式所涉及的电梯控制装置 L 的结构的框图。 符号说明1- 交流电源 ;2- 功率转换器 ;3- 交流电动机 ;4- 基极驱动电路 ;5、5’、 5”- 上位控制器 ;6- 矢量控制器 ;7-V/f 控制器 ;8、8’、9、10- 载波频率切换电路 ; 11- 电流检测器 ;12- 编码器 ;21- 曳引轮 ;22- 电梯轿厢 ;23- 配重 ;24- 负荷传感器 ; 31- 速度控制器 ;32- 速度运算器 ;33- 转矩限制器 ;34- 电流指令运算器 ;35- 电流控制 器 (q 轴 ) ;36- 电流控制器 (d 轴 ) ;37、38- 坐标变换器 ;39、40、41- 减法器 ;42- 加 法器。具体实施方式
     下面,参照附图对本发明的实施方式进行说明。
     实施例 1
     图 1 是本发明第 1 实施方式所涉及的电梯控制装置 I 的框图。 电梯控制装置 I 具 备交流电源 1、功率转换器 2、交流电动机 3、基极驱动电路 4、上位控制器 5、矢量控制 器 6、载波频率切换电路 8、电流检测器 11、编码器 12、曳引轮 21、电梯轿厢 22、配重 23、负荷传感器 24,通过后述的动作介由交流电动机 3 将电梯轿厢 22 控制于目标位置来 进行定位。
     功率转换器 2 具有如下功能,为了驱动电梯轿厢 22 而根据电压指令及载波频率 信号进行 PWM 控制,向交流电动机 3 供给交流电力。 即,功率转换器 2 对交流电源 1 进行整流并转换为直流电压,利用基于来自基极驱动电路 4 的电压指令的基极信号进行 PWM 控制,对内置的多个开关元件进行基极驱动,并外加在交流电动机 3 上进行驱动。
     基极驱动电路 4 向功率转换器 2 输出基极信号,其响应于来自矢量控制器 6 的电 压指令 (V) 和来自载波频率切换电路 8 的载波频率信号例如三角波载波频率信号 (Fc 信 号 )。
     曳引轮 21 与交流电动机 3 连结,悬吊电梯轿厢 22 及配重 23。 另外,电梯轿厢 22 根据需要具备负荷传感器 24,检测出电梯轿厢 22 的负荷,将检测量作为 Load 信号发送给上位控制器 5。
     上位控制器 5 根据输入的目标楼层信息得到目标位置,利用来自编码器 12 的位 置信号 θ、预先设定的加减速率、曳引轮 21 的直径等信息变换为速度指令 ωr* 并输出, 同时根据来自负荷传感器 24 的 Load 信号输出起动转矩补偿 Tload。
     载波频率切换电路 8 根据输入的转矩指令 Tref 确定载波信号的频率 Fc 指令和转 矩极限值 Tlim。 载波信号的频率 (Fc 信号 ) 被发送至基极驱动电路 4,转矩极限值 Tlim 被发送至矢量控制器 6。 在后面说明该确定处理。
     电流检测器 11 检测出流过交流电动机 3 的 3 相电流 (iu、 iv、 iw),将其作为电 流信号 (I)。
     编码器 12 与交流电动机 3 连接并检测出交流电动机 3 的位置信号 θ。
     图 2 是矢量控制器 6 的详细框图。 矢量控制器 6 具有如下功能,在下述处理中 运算通过交流电动机 3 驱动电梯轿厢 22 所需的电压指令 (V),并进行输出。
     矢量控制器 6 是具备速度控制器 31、速度运算器 32、转矩限制器 33、电流指令 运算器 34、电流控制器 (q 轴 )35、电流控制器 (d 轴 )36、坐标变换器 37、坐标变换器 38、减法器 39 ~ 41、加法器 42 的电动机控制器。 速度控制器 31 控制为,由减法器 39 计算出的速度指令 ωr* 与后述的速度检测信 号 ωr 的差 ( 速度偏差 Δωr) 为零。 加法器 42 对速度控制器 31 的输出和起动转矩补偿 Tload 进行加法运算并作为转矩指令 Tref,将转矩指令 Tref 输出至转矩限制器 33 和载波频 率切换电路 8。
     速度运算器 32 计算出编码器 12 的输出信号的单位时间内的变化量,将其作为速 度检测信号 ωr。
     转矩限制器 33 用事先设定的转矩极限值和来自载波频率切换电路 8 的转矩极限 值 Tlim 中的较小的一个来限制转矩指令 Tref。 将限制后的转矩指令 Tref 输出至电流指令 运算器 34。
     电流指令运算器 34 利用输入的转矩指令 Tref 计算出电流指令 (Idref、 Iqref)。
     电流控制器 (q 轴 )35 控制为,由减法器 40 计算出的电流指令 Iqref 与后述的电 流 Iq 的差 ( 电流偏差 ΔIq) 为零,并计算出电压指令 Vqref。
     同样,电流控制器 (d 轴 )36 控制为,由减法器 41 计算出电流偏差 ΔId,使电流 偏差 ΔId 为零,并计算出电流指令 Vdref。
     坐标变换器 37 将电流信号 (I) 变换为旋转坐标系的 2 相电流 (Id、Iq)。 坐标变 换器 38 将电压指令 (Vdref、 Vqref) 变换为 3 相电压指令 (Vu*、 Vv*、 Vw*),并作为电压 指令 (V) 输出。
     如此,矢量控制器 6 将来自上位控制器 5 的速度指令 ωr*、来自载波频率切换电 路 8 的转矩极限 Tlim、来自电流检测器 11 的电流信号 (I)、来自编码器 12 的位置信号 θ 作为输入,进行矢量控制并输出电压指令 (V)。
     下面,对载波频率切换电路 8 进行说明。 载波频率切换电路 8 具有如下功能, 输出响应于驱动交流电动机 3 的转矩指令 Tref 的载波频率信号 (Fc 信号 )。 图 3A 是本实 施例的转矩和容许载波频率的关系图,载波频率切换电路 8 在转矩指令 Tref 达到图 3A 所 示的转矩 ( 极限转矩 ) 时,变更载波频率信号 (Fc 信号 )。
     图中,载波频率 Fc1、Fc2 和极限转矩 Tlim1、Tlim2 是为了保护构成功率转换器 2 的开关元件而确定的值。 用户无法对上述值进行设定变更。 另外,该关系通常由开关 元件的损耗大小来决定,只要在由这两点所确定的范围内使用,就能够使给予开关元件 的损害在容许的范围内。
     另外,如果将载波频率 Fc1、 Fc2 的值分别确定为用户可以确定的载波频率 F 的 最大值、最小值,则即使不是在过载的状况下,也能在该范围内运行。 虽然并不局限于 此,但是例如可将 Fc1 设定为 15kHz,Tlim1 为 150% × 变频器额定转矩,将 Fc2 设定为 2kHz, Tlim2 为 190% × 变频器额定转矩的值。 变频器额定转矩将相当于变频器装置额 定电流的值流过交流电动机 3 时的电动机产生转矩作为额定转矩 (100% ),其用变频器装 置的额定电流和交流电动机 3 的马达常数等来确定。
     在电梯控制装置 I 中,在运行开始前,载波频率 F、转矩极限值 Tlim 分别被设定 为由用户所设定的值。
     在电梯运行中,由速度控制器 31 运算的转矩指令 Tref 被输入至载波频率切换电 路 8。 如果此时设定的载波频率值在图 3A 的范围内,则载波频率切换电路 8 将与前次值 相同的值作为 Fc 信号、 Tlim 分别发送给基极驱动电路 4、转矩限制器 33。 如果在范围 外,则将 Fc 信号、 Tlim 此时都被容许的最大值,也就是说图 3A 所示的图线上的极限值 分别发送给基极驱动电路 4、转矩限制器 33。 如此,载波频率切换电路 8 使所输入的转矩指令 Tref 和载波信号的频率 Fc 的关 系处在图 3A 所示的范围内。 另外,在没有载波信号的频率 Fc 的设定分辨率时,例如也 可以在上述范围的内侧量化使用。
     如上所述,由于载波频率切换电路 8 输出响应于转矩指令 Tref 的载波信号的频率 Fc 指令和转矩极限值 Tlim,所以转矩指令 Tref 变大时载波信号的频率 Fc 自动下降。
     虽然说明了因载波信号的频率 Fc 下降的部分而使构成功率转换器 2 的开关元件 的保护水平上升,因而提高了转矩极限值,但是也可以使载波信号的频率 Fc 可变而不变 更转矩极限值,以便更充裕地保护开关元件。
     如此,本发明第 1 实施方式所涉及的电梯控制装置 I 可使载波频率自动下降,以 便驱动交流电动机的转矩指令处在可容许的范围内,可不损伤开关元件地持续运行。
     实施例 2
     图 4 是第 2 实施方式的电梯控制装置 J 的框图。 与电梯控制装置 I 将矢量控制器 6 用作电动机控制器相对,电梯控制装置 J 是使用 V/f 控制器 7 的结构,将载波频率切换 电路 8 变更为 8’。 对于上述以外的部位使用相同符号,省略说明。
     V/f 控制器 7 具有如下功能,进行使输出电压与频率大致成比例地上升的控制, 即控制为电压 / 频率为一定 (V/f =一定 ),运算通过交流电动机 3 驱动电梯轿厢 22 所需 的电压指令 (V),并进行输出。 该电压指令 (V) 是对大致与频率指令成比例的 Vqref 以 及为零的 Vdref 进行坐标变换而得到的值。 由于得到它们的运算式众所周知,因此在此 省略其说明。
     下面,对载波频率切换电路 8’的具体动作进行说明。 载波频率切换电路 8’具 有根据流过交流电动机 3 的电流,即功率转换器 2 的输出电流而输出载波频率信号 (Fc 信 号的 ) 功能。 图 3B 是本实施例的输出电流和容许载波频率的关系图,载波频率切换电路
     8’ 在输出电流达到图 3B 所示的电流 ( 极限电流 ) 时,变更载波频率信号 (Fc 信号 )。
     图中,载波信号的频率 Fc1、 Fc2 和变频器输出电流的极限电流值 Ilim1、 Ilim2 是为了保护构成功率转换器 2 的开关元件而确定的值,用户无法对上述值进行设定变 更。 另外,该关系通常由开关元件的损耗大小来决定,只要在由这两点所确定的范围内 使用,就能够使给予开关元件的损害在容许的范围内。 虽然并不局限于此,但是例如可 将 Fc1 设定为 15kHz, Ilim1 为 150% × 变频器额定电流,将 Fc2 设定为 2kHz, Ilim2 为 190% × 变频器额定电流的值。
     在电梯控制装置 J 中,在运行开始前,载波频率被设定为由用户所设定的值 F。
     在电梯运行中,由电流检测器 11 检测出的电流信号 (I) 被输入至载波频率切换 电路 8’,载波频率切换电路 8’ 运算电流信号 (I) 的大小,将其作为 Iout。 如果此时设 定的载波频率 F 在图 3B 的范围内,则向基极驱动电路 4 发送与前次值相同的 Fc 信号。 如果在范围外,则向基极驱动电路 4 发送此时容许的最大值,也就是说图 3B 所示的图线 上的值。
     如此,载波频率切换电路 8’ 使载波信号的频率 Fc 和输出电流的大小 Iout 的关 系处在图 3B 所示的由容许函数确定的范围内。 另外,在没有载波信号的频率 Fc 的设定 分辨率时,例如也可以在上述范围的内侧量化使用。
     如此,由于载波频率切换电路 8’输出与变频器输出电流的大小 Iout 相对应的载 波信号的频率 Fc 指令,所以变频器输出电流 Iout 变大时载波信号的频率 Fc 自动下降。
     而且在上述说明中,虽然说明了当载波信号的频率 Fc 下降时,构成功率转换器 2 的开关元件的保护水平上升,与此相应地提高了电流极限值,但是也可以使载波信号的 频率 Fc 可变而不变更电流极限值,以便更充裕地保护开关元件。
     而且虽未图示,但是在 V/f 控制中存在具有抑制变频器输出电流 Iout 的失速防止 功能的情况,此时与实施例 1 的通过矢量控制使 Tlim 可变时一样,也可以参照由载波频 率切换电路 8’ 确定的 Ilim 的值来变更失速防止功能的失速水平。
     本发明第 2 实施方式所涉及的电梯控制装置 J 即使在电动机控制为 V/f 控制时, 也能够在变为过载状态时使载波频率自动下降,可不损伤开关元件地持续运行。
     实施例 3
     图 5 是说明本发明第 3 实施方式的电梯控制装置 K 的结构的框图。 电梯控制装 置 K 与电梯控制装置 I 相比,将上位控制器 5 变更为 5’,将载波频率切换电路 8 变更为 9。 对于上述以外的部位使用相同符号,省略说明。
     第 3 实施方式基于如下想法,通常电梯具有如下特性,即加减速率在试运行时 一旦确定则其后不再变更而是一定,在运行中途负荷不发生变化,而且转矩变为最大是 在加减速时,因此,只要知道开始运行时的载重,就能够掌握转矩指令 Tref 在运行中的 什么时刻达到极限转矩。
     上位控制器 5’ 内存有图 3A 所示的转矩和容许载波频率的关系。 上位控制器 5’ 具有如下功能,在驱动电梯之前,对加速时的交流电动机 3 的转矩指令 Tref 进行预测 运算,预测转矩指令 Tref 达到图 3A 所示的转矩 ( 极限转矩 ) 的时刻。 利用图 6 说明上 位控制器 5’ 所预测运算的加速时的转矩指令 Tref。
     图 6 将电梯上升时的转矩指令 Tref 的变化与下述各信号一起表示在时间图中。9CN 102009881 A CN 102009882 A
     *说明书7/9 页图中示出 (a) 目标楼层指令、 (b) 运行指令、 (c) 制动器指令、 (d) 速度指令 ωr 、 (e) 加速度指令、 (f) 转矩指令 Tref、 (g)Fc 信号。
     虽未图示,但是通过位于电梯轿厢 22 内的指示器输入目标楼层指令后,上位控 制器 5’ 便确定与该目标位置相符的指令。 此后,电梯门关闭,电梯的运行指令 (b) 变 为开。 此时,根据来自负荷传感器 24 的 Load 信号运算出起动转矩补偿 Tload,并输出至 矢量控制器 6。 另外,表示 (f) 转矩指令 Tref 的 (1) 的部分是相当于起动转矩补偿 Tload 的值。
     之后,当转矩指令 Tref 达到起动转矩补偿 Tload 的值时,开始速度控制,输出 (c) 的松开制动器的指令, (d) 的速度指令 ωr* 跟随所设定的包括 S 字的加速率从零逐 渐变大。 与此相伴, (f) 的转矩指令 Tref 上升,随着加速率变缓,转矩指令 Tref 变小。 此时,根据电梯轿厢 22 的负荷、加速率的设定,转矩指令 Tref 产生到达极限转矩的区间 (5) 的部分。
     速度指令 ωr* 变为一定时,转矩指令 Tref 变为仅基于电梯轿厢 22 的负荷的值, 随着变为减速,转矩指令 Tref 趋向零,根据情况转矩指令 Tref 变为负值,进而产生到达 极限转矩的区间。 该部分未图示。 当电梯轿厢 22 达到目标位置,速度指令 ωr* 变为零时,输出闭合制动器的指 令,速度控制结束。 如此,电梯驱动时的各信号发生变化。
     虽然说明了从上位控制器 5’ 输出的速度指令 ωr* 跟随所设定的包括 S 字的加 速率进行变化,但是也可以首先确定 (e) 加速度指令,对该值进行积分,并运算速度指令 ωr*。
     参考图 6 的时间图可知,如果确定了目标楼层则加速度指令也被确定。 而且, 运行中的转矩指令 Tref 是加速度指令加上基于来自负荷传感器 24 的 Load 信号的起动转矩 补偿 Tload 而得到的,加速时和减速时的转矩指令 Tref 的大小仅向上方偏移起动转矩补偿 Tload[(1) 的部分 ][ 图中 (2)(3) 的大小相同 ]。
     因而,如果确定了目标楼层和起动开始时的 Load 信号,则能够判断转矩指令 Tref 在什么时刻到达极限转矩。
     另外,由于在转矩指令 Tref 到达极限转矩 Tlim1 的时刻,可以使载波频率从 Fc1 下降并使极限转矩增大,因此在实际的运行中成为不会到达转矩极限的运行。
     于是,只要存储由目标楼层所确定的加速度指令加上起动开始时的 Load 信号的 值变为大于极限转矩的时刻,例如以速度指令 ωr* 从零开始上升的点或者开始减速的点 为基准,由 (4) 所图示的时间,就能够掌握转矩指令 Tref 在什么时刻到达极限转矩。 另 外,对于 (g) 的 Fc 信号变化的倾斜部分,也能够事先掌握达到最大转矩的时间及其值、 此时的容许载波频率,因此也可以利用上述值来确定。
     如此,由于上位控制器 5’能够事先通过距速度指令 ωr* 变化时刻的时间来确定 载波信号的频率,因此可事先知道变为过载状态的时刻,从而实施避免过载的运行。
     而且,在电梯驱动中,上位控制器 5’ 将如上确定的载波信号的频率 (Fc 信号 ) 发送至载波频率切换电路 9,载波频率切换电路 9 利用该 Fc 信号的值和图 3A 的关系图计 算出转矩极限值 Tlim,输出至矢量控制器 6。
     另外,虽然在上述说明中说明了转矩指令 Tref 由如下值来确定,即由目标楼层
     确定的加速度指令加上起动开始时的 Load 信号的值,但是如果预先测定电梯的机械效 率,将其加上加速度指令来进行参照,则能够更精准地实施。
     而且,由于每次负荷传感器 24 的输出发生变化时都需要进行该电梯驱动前的动 作,因此在进入关闭电梯门的动作之后进行是较为合适的。
     而且,即使载波频率切换电路 9 使载波信号的频率 Fc 在容许范围内可变,上位 控制器 5’ 也能够事先知道转矩指令 Tref 到达极限转矩的情况。 在这种情况下,只要不 驱动电梯,例如使安装在电梯轿厢 22 上的蜂鸣器鸣响等并采取联锁,就能够提供安全的 电梯用变频器装置。
     虽然在上述说明中对电动机控制器是矢量控制器 6 的情况进行了说明,但是如 果是使用 V/f 控制器 7 的电梯控制装置 J,则也可以使其具有在上位控制器内存有图 3B 所 示的输出电流和容许载波频率的关系,在驱动电梯之前预测输出电流 Iout 达到图 3B 的电 流 ( 极限电流 ) 的时刻的功能,而载波频率切换电路在该预测的时刻变更载波频率。
     本发明第 3 实施方式所涉及的电梯控制装置 K 事先预测转矩指令 Tref 达到极限 转矩的情况,而且能够使载波频率自动下降,以便转矩指令处在可容许的范围内。
     如上所述,根据第 1 至第 3 实施方式,能够判断运行状况并仅在需要时使载波频 率自动下降,能够很好地取得如电梯用途这样想要在低噪音下使用的要求和想要确保变 频器装置的电流容量的要求的平衡。 实施例 4
     图 7 是说明本发明第 4 实施方式的电梯控制装置 L 的结构的框图。 电梯控制装 置 L 与电梯控制装置 J 的不同之处在于,将上位控制器 5 变更为 5”,将载波频率切换电 路 8’变更为 10。 即,电动机控制器为 V/f 控制器 7。 对于上述以外的部位使用相同符 号,省略说明。
     载波频率切换电路 10 通过与电梯控制装置 J 同样的动作,在电梯驱动中输出电 流达到图 3B 所示的电流 ( 极限电流 ) 时变更载波信号的频率 (Fc 信号 ),将 Fc 信号发送 至基极驱动电路 4 和上位控制器 5”。
     上位控制器 5” 内存有图 3A 所示的转矩和容许载波频率的关系。 上位控制器 5” 通过与电梯控制装置 K 的上位控制器 5’ 同样的动作,在驱动电梯之前,利用电梯轿 厢的载重预测加速时的转矩指令,作为 Fc’ 信号的变化预测转矩指令值达到极限转矩的 时刻。
     可监控上位控制器 5”对比来自载波频率切换电路 10 的 Fc 信号和自身事先运算 的 Fc’信号后的对比数据。 作为此时对比的数据,例如有过载的次数之差,过载的时刻 之差,如果监控上述数据,则能够知道电梯控制装置的经年变化。
     上位控制器 5”可将过载状况显示或发送至其它设备,可作为电梯装置的异常数 据加以利用。
     而且,在设想电梯负荷状况不会发生变化的用途中,也可以仅统计来自载波频 率切换电路 10 的 Fc’ 信号,并进行显示或发送。
     本发明第 4 实施方式所涉及的电梯控制装置 L 能够知道电梯控制装置的异常状 态,在定期检查这样的维护时非常有效。
     本发明并不局限于上述实施方式,可适当变化。
     例如,也可以将由载波频率切换电路 8 或 8’ 确定的 Fc 信号发送至上位控制器 5,进行使用了载波频率的其它补偿。
     而且,虽然是使用了负荷传感器的结构,但是也可以在起动时使用在零速下运 行时的转矩指令值等来得到电梯轿厢的负荷。 而且,在变频器装置的矢量控制的例子 中,虽然是使用了编码器的结构,但是也可以是使用磁通观测器等得到速度、位置信息 的结构来进行实施。

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1、10申请公布号CN102009881A43申请公布日20110413CN102009881ACN102009881A21申请号201010276204X22申请日20100906200920660320090908JPB66B1/2820060171申请人株式会社安川电机地址日本福冈县72发明人大屋广明田中正城山本阳一74专利代理机构北京信慧永光知识产权代理有限责任公司11290代理人李雪春武玉琴54发明名称电梯控制装置及其控制方法57摘要本发明提供一种电梯控制装置及其控制方法,通过根据运行状况使载波频率自动下降,降低开关元件中产生的损耗,不会影响寿命。具体为,一种电梯控制装置,利用载波频率信。

2、号进行PWM控制,控制交流电动机3驱动电梯轿厢22,其中,载波频率切换电路8在驱动交流电动机3的转矩指令值达到规定的极限转矩值时变更载波信号的频率。30优先权数据51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书9页附图7页CN102009882A1/2页21一种电梯控制装置,其具备矢量控制器,运算通过交流电动机驱动电梯轿厢所需的电压指令;载波频率切换电路,输出载波频率信号;及功率转换器,根据所述电压指令及所述载波频率信号进行PWM控制,产生交流电力并供给到所述交流电动机,其特征在于,所述载波频率切换电路变更所述载波频率,以便驱动所述交流电动机的转矩指令处在极限。

3、范围内。2根据权利要求1所述的电梯控制装置,其特征在于,还具备对加速时的所述转矩指令进行预测运算的上位控制器,所述上位控制器在驱动电梯之前,预测所述转矩指令达到极限转矩值的时刻,所述载波频率切换电路在所述预测的时刻变更所述载波频率。3根据权利要求1或2所述的电梯控制装置,其特征在于,所述载波频率切换电路利用转矩和载波频率的关系来确定载波频率信号。4根据权利要求3所述的电梯控制装置,其特征在于,所述载波频率切换电路将与所述确定后的载波频率相对应的极限转矩值作为新的极限转矩值。5一种电梯控制装置,其具备V/F控制器,运算通过交流电动机驱动电梯轿厢所需的电压指令;载波频率切换电路,输出载波频率信号;。

4、及功率转换器,根据所述电压指令及所述载波频率信号进行PWM控制,产生交流电力并供给到所述交流电动机,其特征在于,所述载波频率切换电路变更所述载波频率,以便所述功率转换器的输出电流处在极限范围内。6根据权利要求5所述的电梯控制装置,其特征在于,所述载波频率切换电路利用输出电流和载波频率的关系来确定载波频率信号。7一种电梯控制装置,其具备矢量控制器,运算通过交流电动机驱动电梯轿厢所需的电压指令;载波频率切换电路,输出载波频率信号;及功率转换器,根据所述电压指令及所述载波频率信号进行PWM控制,产生交流电力并供给到所述交流电动机,其特征在于,还具备对加速时的转矩指令进行预测运算的上位控制器,所述上位。

5、控制器在驱动电梯之前,利用所述电梯轿厢的载重和所述转矩指令,预测所述转矩指令值达到极限转矩值的时刻,所述载波频率切换电路在电梯驱动中所述功率转换器的输出电流达到极限电流值时,变更所述载波频率,可监控所述预测时刻和所述变更时刻的对比数据。8根据权利要求7所述的电梯控制装置,其特征在于,所述对比数据至少包括使所述载波频率下降的次数的差或变更时刻的偏差时间。9根据权利要求1或5所述的电梯控制装置,其特征在于,可监控使所述载波频率下降的次数。10一种电梯的控制方法,其为根据来自载波频率切换电路的信号来确定载波频率并进行PWM控制,以产生交流电力并供给到交流电动机的功率转换器以及通过所述交流电权利要求书。

6、CN102009881ACN102009882A2/2页3动机驱动电梯轿厢的电梯的控制方法,其特征在于,当驱动所述交流电动机的转矩指令值达到极限转矩值时,或流过所述交流电动机的电流值达到极限电流值时,变更所述载波频率。11一种电梯的控制方法,其为根据来自载波频率切换电路的信号来确定载波频率并进行PWM控制,以产生交流电力并供给到交流电动机的功率转换器以及通过所述交流电动机驱动电梯轿厢的电梯的控制方法,其特征在于,在驱动电梯之前,利用所述电梯轿厢的载重和所述转矩指令,预测转矩指令值达到极限转矩值的时刻,在电梯驱动中,当流过所述交流电动机的电流值达到极限电流值时,变更所述载波频率,对比所述预测时刻。

7、和变更所述载波频率的时刻,至少监控显示所述两个时刻发生的次数的差或者所述两个时刻的偏差时间。权利要求书CN102009881ACN102009882A1/9页4电梯控制装置及其控制方法技术领域0001本发明涉及一种电梯控制装置及其控制方法。背景技术0002现有的电梯控制装置采用使用变频器装置驱动交流电动机以下也只称为电动机的方式。变频器装置对功率晶体管、IGBT等开关元件进行PWM控制。如果以产生电梯通常运行所需的转矩这样的观点来选定变频器装置,则在电梯竣工时或性能确认时所进行的过载情况下的试验运行中会变为容量不足。如果考虑上述试验来进行选定,则变频器装置的成本、尺寸会增大。0003因此,如过。

8、载情况下的试验运行这样,需要比电梯通常运行大的转矩、电流时,将特定的运行信号输入到变频器装置,使PWM控制中的载波频率比通常运行时下降,抑制了开关元件中产生的损耗例如参照专利文献1。而且,也有根据变频器装置的运行速度使载波频率可变的技术例如参照专利文献2。而且,还有切换马达绕组并使载波频率下降的技术例如参照专利文献3。0004另外,虽然众所周知由于使载波频率下降时可抑制开关元件中产生的损耗,所以可输出较大的转矩、电流,但是电梯多用于住宅用、办公场所用,通常提高载波频率来使用,以便呈现低噪音。0005如此,现有的电梯控制装置如下运行,对处于特定的运行状态这一情况,向变频器装置输入信号,或使用所给。

9、予的指令速度,使载波频率下降。0006专利文献1日本国特开昭63225083号公报0007专利文献2日本国特开平69165号公报0008专利文献3日本国特开2005162376号公报0009但是,现有的电梯控制装置存在如下问题,所输入的信号或指令速度在处于特定的试验运行中的条件下使载波频率下降,因此,在不需要时也使载波频率下降,与希望低噪音的要求无法取得良好的平衡,或者需要可切换绕组的电动机、切换用电路。发明内容0010本发明是鉴于上述问题而进行的,其目的在于提供一种电梯控制装置及其控制方法,通过判断运行状态并使载波频率自动下降,来降低开关元件中产生的损耗,使电梯控制装置寿命长,而且可尽量在低。

10、噪音下使用。0011为解决上述问题,本发明是如下构成的。0012方案1所述的发明是一种电梯控制装置,其具备矢量控制器,运算通过交流电动机驱动电梯轿厢所需的电压指令;载波频率切换电路,输出载波频率信号;及功率转换器,根据所述电压指令及所述载波频率信号进行PWM控制,产生交流电力并供给到所述交流电动机,其中,所述载波频率切换电路变更所述载波频率,以便驱动所述交流电动机的转矩指令处在极限范围内。说明书CN102009881ACN102009882A2/9页50013方案2所述的发明为,在方案1所述的发明中,还具备对加速时的所述转矩指令进行预测运算的上位控制器,所述上位控制器在驱动电梯之前,预测所述转。

11、矩指令达到极限转矩值的时刻,所述载波频率切换电路在所述预测的时刻变更所述载波频率。0014方案3所述的发明为,在方案1或2所述的发明中,所述载波频率切换电路利用转矩和载波频率的关系来确定载波频率信号。0015方案4所述的发明为,在方案3所述的发明中,所述载波频率切换电路将与所述确定后的载波频率相对应的极限转矩值作为新的极限转矩值。0016方案5所述的发明是一种电梯控制装置,其具备V/F控制器,运算通过交流电动机驱动电梯轿厢所需的电压指令;载波频率切换电路,输出载波频率信号;及功率转换器,根据所述电压指令及所述载波频率信号进行PWM控制,产生交流电力并供给到所述交流电动机,其中,所述载波频率切换。

12、电路变更所述载波频率,以便所述功率转换器的输出电流处在极限范围内。0017方案6所述的发明为,在方案5所述的发明中,所述载波频率切换电路利用输出电流和载波频率的关系来确定载波频率信号。0018方案7所述的发明是一种电梯控制装置,其具备矢量控制器,运算通过交流电动机驱动电梯轿厢所需的电压指令;载波频率切换电路,输出载波频率信号;及功率转换器,根据所述电压指令及所述载波频率信号进行PWM控制,产生交流电力并供给到所述交流电动机,其中,还具备对加速时的转矩指令进行预测运算的上位控制器,所述上位控制器在驱动电梯之前,利用所述电梯轿厢的载重和所述转矩指令,预测所述转矩指令值达到极限转矩值的时刻,所述载波。

13、频率切换电路在电梯驱动中所述功率转换器的输出电流达到极限电流值时,变更所述载波频率,可监控所述预测时刻和所述变更时刻的对比数据。0019方案8所述的发明为,在方案7所述的发明中,所述对比数据至少包括使所述载波频率下降的次数的差或变更时刻的偏差时间。0020方案9所述的发明为,在方案1或5所述的发明中,可监控使所述载波频率下降的次数。0021为了解决上述问题,本发明是如下构成的。0022方案10所述的发明是一种电梯的控制方法,其为根据来自载波频率切换电路的信号来确定载波频率并进行PWM控制,以产生交流电力并供给到交流电动机的功率转换器以及通过所述交流电动机驱动电梯轿厢的电梯的控制方法,其中,当驱。

14、动所述交流电动机的转矩指令值达到极限转矩值时,或流过所述交流电动机的电流值达到极限电流值时,变更所述载波频率。0023方案11所述的发明是一种电梯的控制方法,其为根据来自载波频率切换电路的信号来确定载波频率并进行PWM控制,以产生交流电力并供给到交流电动机的功率转换器以及通过所述交流电动机驱动电梯轿厢的电梯的控制方法,其中,在驱动电梯之前,利用所述电梯轿厢的载重和所述转矩指令,预测转矩指令值达到极限转矩值的时刻,在电梯驱动中,当流过所述交流电动机的电流值达到极限电流值时,变更所述载波频率,对比所述预测时刻和变更所述载波频率的时刻,至少监控显示所述两个时刻发生的次数的差或者所述两个时刻的偏差时间。

15、。说明书CN102009881ACN102009882A3/9页60024由于当驱动交流电动机的转矩指令或流过交流电动机的电流达到极限水平而变为过载状态时,载波频率自动下降,所以能够防止损坏开关元件,因此,能够使电梯控制装置寿命长,同时可掌握变为过载状态的频度、经年变化,因此,可切实地进行定期检查等维护。附图说明0025图1是表示本发明第1实施方式所涉及的电梯控制装置I的结构的框图。0026图2是图1所示的电梯控制装置中的矢量控制器6的详细框图。0027图3A是转矩和容许载波频率的关系图。0028图3B是输出电流和容许载波频率的关系图。0029图4是表示本发明第2实施方式所涉及的电梯控制装置J。

16、的结构的框图。0030图5是表示本发明第3实施方式所涉及的电梯控制装置K的结构的框图。0031图6是说明电梯驱动时转矩指令的变化情况的时间图。0032图7是表示本发明第4实施方式所涉及的电梯控制装置L的结构的框图。0033符号说明00341交流电源;2功率转换器;3交流电动机;4基极驱动电路;5、5、5”上位控制器;6矢量控制器;7V/F控制器;8、8、9、10载波频率切换电路;11电流检测器;12编码器;21曳引轮;22电梯轿厢;23配重;24负荷传感器;31速度控制器;32速度运算器;33转矩限制器;34电流指令运算器;35电流控制器Q轴;36电流控制器D轴;37、38坐标变换器;39、4。

17、0、41减法器;42加法器。具体实施方式0035下面,参照附图对本发明的实施方式进行说明。0036实施例10037图1是本发明第1实施方式所涉及的电梯控制装置I的框图。电梯控制装置I具备交流电源1、功率转换器2、交流电动机3、基极驱动电路4、上位控制器5、矢量控制器6、载波频率切换电路8、电流检测器11、编码器12、曳引轮21、电梯轿厢22、配重23、负荷传感器24,通过后述的动作介由交流电动机3将电梯轿厢22控制于目标位置来进行定位。0038功率转换器2具有如下功能,为了驱动电梯轿厢22而根据电压指令及载波频率信号进行PWM控制,向交流电动机3供给交流电力。即,功率转换器2对交流电源1进行整。

18、流并转换为直流电压,利用基于来自基极驱动电路4的电压指令的基极信号进行PWM控制,对内置的多个开关元件进行基极驱动,并外加在交流电动机3上进行驱动。0039基极驱动电路4向功率转换器2输出基极信号,其响应于来自矢量控制器6的电压指令V和来自载波频率切换电路8的载波频率信号例如三角波载波频率信号FC信号。0040曳引轮21与交流电动机3连结,悬吊电梯轿厢22及配重23。另外,电梯轿厢22根据需要具备负荷传感器24,检测出电梯轿厢22的负荷,将检测量作为LOAD信号发说明书CN102009881ACN102009882A4/9页7送给上位控制器5。0041上位控制器5根据输入的目标楼层信息得到目标。

19、位置,利用来自编码器12的位置信号、预先设定的加减速率、曳引轮21的直径等信息变换为速度指令R并输出,同时根据来自负荷传感器24的LOAD信号输出起动转矩补偿TLOAD。0042载波频率切换电路8根据输入的转矩指令TREF确定载波信号的频率FC指令和转矩极限值TLIM。载波信号的频率FC信号被发送至基极驱动电路4,转矩极限值TLIM被发送至矢量控制器6。在后面说明该确定处理。0043电流检测器11检测出流过交流电动机3的3相电流IU、IV、IW,将其作为电流信号I。0044编码器12与交流电动机3连接并检测出交流电动机3的位置信号。0045图2是矢量控制器6的详细框图。矢量控制器6具有如下功能。

20、,在下述处理中运算通过交流电动机3驱动电梯轿厢22所需的电压指令V,并进行输出。0046矢量控制器6是具备速度控制器31、速度运算器32、转矩限制器33、电流指令运算器34、电流控制器Q轴35、电流控制器D轴36、坐标变换器37、坐标变换器38、减法器3941、加法器42的电动机控制器。0047速度控制器31控制为,由减法器39计算出的速度指令R与后述的速度检测信号R的差速度偏差R为零。加法器42对速度控制器31的输出和起动转矩补偿TLOAD进行加法运算并作为转矩指令TREF,将转矩指令TREF输出至转矩限制器33和载波频率切换电路8。0048速度运算器32计算出编码器12的输出信号的单位时间。

21、内的变化量,将其作为速度检测信号R。0049转矩限制器33用事先设定的转矩极限值和来自载波频率切换电路8的转矩极限值TLIM中的较小的一个来限制转矩指令TREF。将限制后的转矩指令TREF输出至电流指令运算器34。0050电流指令运算器34利用输入的转矩指令TREF计算出电流指令IDREF、IQREF。0051电流控制器Q轴35控制为,由减法器40计算出的电流指令IQREF与后述的电流IQ的差电流偏差IQ为零,并计算出电压指令VQREF。0052同样,电流控制器D轴36控制为,由减法器41计算出电流偏差ID,使电流偏差ID为零,并计算出电流指令VDREF。0053坐标变换器37将电流信号I变换。

22、为旋转坐标系的2相电流ID、IQ。坐标变换器38将电压指令VDREF、VQREF变换为3相电压指令VU、VV、VW,并作为电压指令V输出。0054如此,矢量控制器6将来自上位控制器5的速度指令R、来自载波频率切换电路8的转矩极限TLIM、来自电流检测器11的电流信号I、来自编码器12的位置信号作为输入,进行矢量控制并输出电压指令V。0055下面,对载波频率切换电路8进行说明。载波频率切换电路8具有如下功能,输出响应于驱动交流电动机3的转矩指令TREF的载波频率信号FC信号。图3A是本实施例的转矩和容许载波频率的关系图,载波频率切换电路8在转矩指令TREF达到图3A所示的转矩极限转矩时,变更载波。

23、频率信号FC信号。说明书CN102009881ACN102009882A5/9页80056图中,载波频率FC1、FC2和极限转矩TLIM1、TLIM2是为了保护构成功率转换器2的开关元件而确定的值。用户无法对上述值进行设定变更。另外,该关系通常由开关元件的损耗大小来决定,只要在由这两点所确定的范围内使用,就能够使给予开关元件的损害在容许的范围内。0057另外,如果将载波频率FC1、FC2的值分别确定为用户可以确定的载波频率F的最大值、最小值,则即使不是在过载的状况下,也能在该范围内运行。虽然并不局限于此,但是例如可将FC1设定为15KHZ,TLIM1为150变频器额定转矩,将FC2设定为2KH。

24、Z,TLIM2为190变频器额定转矩的值。变频器额定转矩将相当于变频器装置额定电流的值流过交流电动机3时的电动机产生转矩作为额定转矩100,其用变频器装置的额定电流和交流电动机3的马达常数等来确定。0058在电梯控制装置I中,在运行开始前,载波频率F、转矩极限值TLIM分别被设定为由用户所设定的值。0059在电梯运行中,由速度控制器31运算的转矩指令TREF被输入至载波频率切换电路8。如果此时设定的载波频率值在图3A的范围内,则载波频率切换电路8将与前次值相同的值作为FC信号、TLIM分别发送给基极驱动电路4、转矩限制器33。如果在范围外,则将FC信号、TLIM此时都被容许的最大值,也就是说图。

25、3A所示的图线上的极限值分别发送给基极驱动电路4、转矩限制器33。0060如此,载波频率切换电路8使所输入的转矩指令TREF和载波信号的频率FC的关系处在图3A所示的范围内。另外,在没有载波信号的频率FC的设定分辨率时,例如也可以在上述范围的内侧量化使用。0061如上所述,由于载波频率切换电路8输出响应于转矩指令TREF的载波信号的频率FC指令和转矩极限值TLIM,所以转矩指令TREF变大时载波信号的频率FC自动下降。0062虽然说明了因载波信号的频率FC下降的部分而使构成功率转换器2的开关元件的保护水平上升,因而提高了转矩极限值,但是也可以使载波信号的频率FC可变而不变更转矩极限值,以便更充。

26、裕地保护开关元件。0063如此,本发明第1实施方式所涉及的电梯控制装置I可使载波频率自动下降,以便驱动交流电动机的转矩指令处在可容许的范围内,可不损伤开关元件地持续运行。0064实施例20065图4是第2实施方式的电梯控制装置J的框图。与电梯控制装置I将矢量控制器6用作电动机控制器相对,电梯控制装置J是使用V/F控制器7的结构,将载波频率切换电路8变更为8。对于上述以外的部位使用相同符号,省略说明。0066V/F控制器7具有如下功能,进行使输出电压与频率大致成比例地上升的控制,即控制为电压/频率为一定V/F一定,运算通过交流电动机3驱动电梯轿厢22所需的电压指令V,并进行输出。该电压指令V是对。

27、大致与频率指令成比例的VQREF以及为零的VDREF进行坐标变换而得到的值。由于得到它们的运算式众所周知,因此在此省略其说明。0067下面,对载波频率切换电路8的具体动作进行说明。载波频率切换电路8具有根据流过交流电动机3的电流,即功率转换器2的输出电流而输出载波频率信号FC信号的功能。图3B是本实施例的输出电流和容许载波频率的关系图,载波频率切换电路说明书CN102009881ACN102009882A6/9页98在输出电流达到图3B所示的电流极限电流时,变更载波频率信号FC信号。0068图中,载波信号的频率FC1、FC2和变频器输出电流的极限电流值ILIM1、ILIM2是为了保护构成功率转。

28、换器2的开关元件而确定的值,用户无法对上述值进行设定变更。另外,该关系通常由开关元件的损耗大小来决定,只要在由这两点所确定的范围内使用,就能够使给予开关元件的损害在容许的范围内。虽然并不局限于此,但是例如可将FC1设定为15KHZ,ILIM1为150变频器额定电流,将FC2设定为2KHZ,ILIM2为190变频器额定电流的值。0069在电梯控制装置J中,在运行开始前,载波频率被设定为由用户所设定的值F。0070在电梯运行中,由电流检测器11检测出的电流信号I被输入至载波频率切换电路8,载波频率切换电路8运算电流信号I的大小,将其作为IOUT。如果此时设定的载波频率F在图3B的范围内,则向基极驱。

29、动电路4发送与前次值相同的FC信号。如果在范围外,则向基极驱动电路4发送此时容许的最大值,也就是说图3B所示的图线上的值。0071如此,载波频率切换电路8使载波信号的频率FC和输出电流的大小IOUT的关系处在图3B所示的由容许函数确定的范围内。另外,在没有载波信号的频率FC的设定分辨率时,例如也可以在上述范围的内侧量化使用。0072如此,由于载波频率切换电路8输出与变频器输出电流的大小IOUT相对应的载波信号的频率FC指令,所以变频器输出电流IOUT变大时载波信号的频率FC自动下降。0073而且在上述说明中,虽然说明了当载波信号的频率FC下降时,构成功率转换器2的开关元件的保护水平上升,与此相。

30、应地提高了电流极限值,但是也可以使载波信号的频率FC可变而不变更电流极限值,以便更充裕地保护开关元件。0074而且虽未图示,但是在V/F控制中存在具有抑制变频器输出电流IOUT的失速防止功能的情况,此时与实施例1的通过矢量控制使TLIM可变时一样,也可以参照由载波频率切换电路8确定的ILIM的值来变更失速防止功能的失速水平。0075本发明第2实施方式所涉及的电梯控制装置J即使在电动机控制为V/F控制时,也能够在变为过载状态时使载波频率自动下降,可不损伤开关元件地持续运行。0076实施例30077图5是说明本发明第3实施方式的电梯控制装置K的结构的框图。电梯控制装置K与电梯控制装置I相比,将上位。

31、控制器5变更为5,将载波频率切换电路8变更为9。对于上述以外的部位使用相同符号,省略说明。0078第3实施方式基于如下想法,通常电梯具有如下特性,即加减速率在试运行时一旦确定则其后不再变更而是一定,在运行中途负荷不发生变化,而且转矩变为最大是在加减速时,因此,只要知道开始运行时的载重,就能够掌握转矩指令TREF在运行中的什么时刻达到极限转矩。0079上位控制器5内存有图3A所示的转矩和容许载波频率的关系。上位控制器5具有如下功能,在驱动电梯之前,对加速时的交流电动机3的转矩指令TREF进行预测运算,预测转矩指令TREF达到图3A所示的转矩极限转矩的时刻。利用图6说明上位控制器5所预测运算的加速。

32、时的转矩指令TREF。0080图6将电梯上升时的转矩指令TREF的变化与下述各信号一起表示在时间图中。说明书CN102009881ACN102009882A7/9页100081图中示出A目标楼层指令、B运行指令、C制动器指令、D速度指令R、E加速度指令、F转矩指令TREF、GFC信号。0082虽未图示,但是通过位于电梯轿厢22内的指示器输入目标楼层指令后,上位控制器5便确定与该目标位置相符的指令。此后,电梯门关闭,电梯的运行指令B变为开。此时,根据来自负荷传感器24的LOAD信号运算出起动转矩补偿TLOAD,并输出至矢量控制器6。另外,表示F转矩指令TREF的1的部分是相当于起动转矩补偿TLO。

33、AD的值。0083之后,当转矩指令TREF达到起动转矩补偿TLOAD的值时,开始速度控制,输出C的松开制动器的指令,D的速度指令R跟随所设定的包括S字的加速率从零逐渐变大。与此相伴,F的转矩指令TREF上升,随着加速率变缓,转矩指令TREF变小。此时,根据电梯轿厢22的负荷、加速率的设定,转矩指令TREF产生到达极限转矩的区间5的部分。0084速度指令R变为一定时,转矩指令TREF变为仅基于电梯轿厢22的负荷的值,随着变为减速,转矩指令TREF趋向零,根据情况转矩指令TREF变为负值,进而产生到达极限转矩的区间。该部分未图示。0085当电梯轿厢22达到目标位置,速度指令R变为零时,输出闭合制动。

34、器的指令,速度控制结束。如此,电梯驱动时的各信号发生变化。0086虽然说明了从上位控制器5输出的速度指令R跟随所设定的包括S字的加速率进行变化,但是也可以首先确定E加速度指令,对该值进行积分,并运算速度指令R。0087参考图6的时间图可知,如果确定了目标楼层则加速度指令也被确定。而且,运行中的转矩指令TREF是加速度指令加上基于来自负荷传感器24的LOAD信号的起动转矩补偿TLOAD而得到的,加速时和减速时的转矩指令TREF的大小仅向上方偏移起动转矩补偿TLOAD1的部分图中23的大小相同。0088因而,如果确定了目标楼层和起动开始时的LOAD信号,则能够判断转矩指令TREF在什么时刻到达极限。

35、转矩。0089另外,由于在转矩指令TREF到达极限转矩TLIM1的时刻,可以使载波频率从FC1下降并使极限转矩增大,因此在实际的运行中成为不会到达转矩极限的运行。0090于是,只要存储由目标楼层所确定的加速度指令加上起动开始时的LOAD信号的值变为大于极限转矩的时刻,例如以速度指令R从零开始上升的点或者开始减速的点为基准,由4所图示的时间,就能够掌握转矩指令TREF在什么时刻到达极限转矩。另外,对于G的FC信号变化的倾斜部分,也能够事先掌握达到最大转矩的时间及其值、此时的容许载波频率,因此也可以利用上述值来确定。0091如此,由于上位控制器5能够事先通过距速度指令R变化时刻的时间来确定载波信号。

36、的频率,因此可事先知道变为过载状态的时刻,从而实施避免过载的运行。0092而且,在电梯驱动中,上位控制器5将如上确定的载波信号的频率FC信号发送至载波频率切换电路9,载波频率切换电路9利用该FC信号的值和图3A的关系图计算出转矩极限值TLIM,输出至矢量控制器6。0093另外,虽然在上述说明中说明了转矩指令TREF由如下值来确定,即由目标楼层说明书CN102009881ACN102009882A8/9页11确定的加速度指令加上起动开始时的LOAD信号的值,但是如果预先测定电梯的机械效率,将其加上加速度指令来进行参照,则能够更精准地实施。0094而且,由于每次负荷传感器24的输出发生变化时都需要。

37、进行该电梯驱动前的动作,因此在进入关闭电梯门的动作之后进行是较为合适的。0095而且,即使载波频率切换电路9使载波信号的频率FC在容许范围内可变,上位控制器5也能够事先知道转矩指令TREF到达极限转矩的情况。在这种情况下,只要不驱动电梯,例如使安装在电梯轿厢22上的蜂鸣器鸣响等并采取联锁,就能够提供安全的电梯用变频器装置。0096虽然在上述说明中对电动机控制器是矢量控制器6的情况进行了说明,但是如果是使用V/F控制器7的电梯控制装置J,则也可以使其具有在上位控制器内存有图3B所示的输出电流和容许载波频率的关系,在驱动电梯之前预测输出电流IOUT达到图3B的电流极限电流的时刻的功能,而载波频率切。

38、换电路在该预测的时刻变更载波频率。0097本发明第3实施方式所涉及的电梯控制装置K事先预测转矩指令TREF达到极限转矩的情况,而且能够使载波频率自动下降,以便转矩指令处在可容许的范围内。0098如上所述,根据第1至第3实施方式,能够判断运行状况并仅在需要时使载波频率自动下降,能够很好地取得如电梯用途这样想要在低噪音下使用的要求和想要确保变频器装置的电流容量的要求的平衡。0099实施例40100图7是说明本发明第4实施方式的电梯控制装置L的结构的框图。电梯控制装置L与电梯控制装置J的不同之处在于,将上位控制器5变更为5”,将载波频率切换电路8变更为10。即,电动机控制器为V/F控制器7。对于上述。

39、以外的部位使用相同符号,省略说明。0101载波频率切换电路10通过与电梯控制装置J同样的动作,在电梯驱动中输出电流达到图3B所示的电流极限电流时变更载波信号的频率FC信号,将FC信号发送至基极驱动电路4和上位控制器5”。0102上位控制器5”内存有图3A所示的转矩和容许载波频率的关系。上位控制器5”通过与电梯控制装置K的上位控制器5同样的动作,在驱动电梯之前,利用电梯轿厢的载重预测加速时的转矩指令,作为FC信号的变化预测转矩指令值达到极限转矩的时刻。0103可监控上位控制器5”对比来自载波频率切换电路10的FC信号和自身事先运算的FC信号后的对比数据。作为此时对比的数据,例如有过载的次数之差,。

40、过载的时刻之差,如果监控上述数据,则能够知道电梯控制装置的经年变化。0104上位控制器5”可将过载状况显示或发送至其它设备,可作为电梯装置的异常数据加以利用。0105而且,在设想电梯负荷状况不会发生变化的用途中,也可以仅统计来自载波频率切换电路10的FC信号,并进行显示或发送。0106本发明第4实施方式所涉及的电梯控制装置L能够知道电梯控制装置的异常状态,在定期检查这样的维护时非常有效。0107本发明并不局限于上述实施方式,可适当变化。说明书CN102009881ACN102009882A9/9页120108例如,也可以将由载波频率切换电路8或8确定的FC信号发送至上位控制器5,进行使用了载波。

41、频率的其它补偿。0109而且,虽然是使用了负荷传感器的结构,但是也可以在起动时使用在零速下运行时的转矩指令值等来得到电梯轿厢的负荷。而且,在变频器装置的矢量控制的例子中,虽然是使用了编码器的结构,但是也可以是使用磁通观测器等得到速度、位置信息的结构来进行实施。说明书CN102009881ACN102009882A1/7页13图1说明书附图CN102009881ACN102009882A2/7页14图2说明书附图CN102009881ACN102009882A3/7页15图3A图3B说明书附图CN102009881ACN102009882A4/7页16图4说明书附图CN102009881ACN102009882A5/7页17图5说明书附图CN102009881ACN102009882A6/7页18图6说明书附图CN102009881ACN102009882A7/7页19图7说明书附图CN102009881A。

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