專利名稱：電梯用驅動補償裝置及其方法
技術領域：
本發明涉及一種電梯用的驅動補償裝置及其方法，以能夠利用電梯按常速運行時的轉矩特性自動計算及存儲轎廂在零載荷和滿載荷狀態下的載荷分量轉矩值，從而更精確容易地實現對電梯的驅動補償。
圖1展示了一種用于電梯系統的傳統驅動補償裝置，電梯系統有乘客乘坐用的轎廂100，在轎廂100與纜繩110間有一個平衡轎廂100重量的平衡重103，一個支承連接平衡重103與轎廂100的纜繩110并傳送一個預定力的槽輪109，一個用于將三相電流R、S、T變為直流電流并平滑電流的變換器104，一個將變換器104輸出的直流電轉變為三相電流的逆變器106，一個檢測從逆變器106來的兩相電流用的電流互感器111，一個根據從遞變器106來的三相交流電產生一個與槽輪109一起作用使轎廂運行的轉矩的馬達107，一個用于檢測馬達107的速度并用于產生相應于被檢測速度的脈沖的編碼器108，一個置于轎廂100的預定部位用于檢測旅客載荷量的載荷檢測裝置101，及一個驅動補償裝置102，用于運算由電流互感器111檢測到的電流反饋值S3、由編碼器108檢測到的實際速度反饋值S2、載荷檢測裝置101的載荷檢測值S4以及外部加的速度命令值S1，然后用于產生控制馬達107轉矩的電壓命令值S13，以及一個根據驅動補償裝置102的電壓命令值S13變換逆變器106的輸出并控制馬達107的驅動用的驅動機構105。
如圖2所示，驅動補償裝置102包括一個用于獲得外加的速度命令值S1和由編碼器108實際檢測到的反饋值S2之間差值的第一減法單元102a，一個用于將由第一減法單元102a獲得的差值轉變為一個速度分量轉矩值S11的速度控制機構102c，根據在轎廂100為零載荷和滿載荷狀態時的載荷分量轉矩值S5，將由載荷檢測裝置101檢測到的載荷檢測值S4轉變為載荷分量轉矩值S10的一個載荷/轉矩變換機構102b，一個將從速度控制機構102c輸出的速度分量轉矩值S11與載荷/轉矩轉換機構102b輸出的載荷分量轉矩值S10相加，并用于輸出一實際轉矩值的加法器102d，一個用于將經加法器102d相加后的轉矩值轉變為轉矩分量電流值S12的轉矩/電流轉換機構102e，一個用于得到由轉矩/電流轉換機構102e轉換的轉矩分量電流值S12與由電流互感器111檢測到的電流反饋值S3之間差值的第二減法單元102f，以及一個根據由第二減法單元102f得到的電流差值輸出電壓命令值S13的電流控制機構102g。
下面結合附圖解釋電梯用的傳統驅動補償裝置的運作情況。
開始時，通過轉換器104，外加的三相交流電流R、S、T被轉換為直流電流并加以平滑然后輸出到逆變器106。
之后，逆變器106將由變換器104給其施加的直流電流轉變為交流電流，并將之輸送至馬達107。
馬達107由逆變器106施加的三相交流電驅動，因而支承連接于轎廂100與平衡重103之間的纜索110的槽輪109也被驅動，從而使轎廂100運動。與此同時，安裝于轎廂100預定部位的載荷檢測裝置101檢測相應于轎廂100內的旅客重量的載荷，并將相應于檢測到的載荷的載荷檢測值S4傳送至驅動補償裝置102。
此外，電流互感器111檢測由逆變器106轉變的三相交流電中的兩相電流，并將檢測過的兩相電流作為電流反饋值S3輸送至驅動補償機構102。編碼器108檢測馬達107的速度，并將相應于檢測到的速度的速度反饋值S2傳送至驅動補償裝置102。
之后，如圖3所示，驅動補償裝置102計算由電流互感器111檢測的電流反饋值S3、編碼器108的速度反饋值S2，載荷檢測裝置101的載荷檢測值S4，以及根據相應于在本電梯設計允許的零載和滿載情況所貯存的一載荷分量轉矩值S5的外加速度命令值S1，之后輸出電壓命令值S13。
亦即，根據在電梯安裝或保修時貯存的轎廂在空載和滿載狀態下的驅動補償裝置102的載荷分量轉矩值S5，由載荷/轉矩轉換機構102b將從載荷檢測裝置101輸出的載荷檢測值S4轉變為載荷分量轉矩值S10。并送至加法器120d。
同時，驅動補償裝置102的第一減法單元102a獲得外加速度命令值S1與馬達107的實際速度反饋值S2之間的差值，S2是由編碼器108得到的并被傳送至速度控制機構102c。之后，速度控制機構102c輸出相應于由第一減法單元102a獲得的差值的一速度分量轉矩值S11并傳送至加法器102d。
因此，加法器102d將載荷/轉矩變換機構102b輸出的載荷分量轉矩值S10與由速度控制機構102c輸出的速度分量轉矩值S11相加，并將相加得的值傳送至轉矩/電流轉換機構102e。
轉矩/電流轉換機構102e將載荷分量轉矩值S10與從加法器102d輸出的速度分量轉矩值S11之間的和轉換成轉矩分量電流值S12，并輸出到第二減法單元102f。
第二減法單元102f得到由轉矩/電流轉換機構102e輸出的轉矩分量電流值S12與馬達107的電流反饋值S3之間的差值，這是由電流互感器111檢測的并將此差值傳送至電流控制機構102g。
電流控制機構102g根據第二減法單元102f輸出的電流差值輸出一電壓命令值S13，而驅動機構105根據如此輸出的電壓命令值S13控制逆變器106，因而相應于轎廂100荷載狀態的馬達107的轉矩就被補償和控制。
如圖3所示，載荷/轉矩變換機構102b將在圖3中以G1至G4的各直線表示的載荷檢測值S4轉換，并將轉矩值S10作為一驅動補償值輸出。被表示為G1至G4各直線的零載荷和滿載荷在安裝或維護時被控制并被貯存。
亦即，雖然相同的載荷被施加于該轎廂100，按照電梯的內部裝飾或安裝條件，轎廂100的運行距離、各條直線的傾斜度是不同的。在轎廂零載荷或滿載荷狀態下的載荷分量轉矩值S5被控制，以便控制和驅動補償從載荷/轉矩轉換機構102b輸出的載荷分量轉矩值S10，而被控制的零載荷和滿載荷值的轉矩分量值貯存于存儲系統中。
在安裝或維護電梯時，該轎廂在零載荷和滿載荷狀態時的載荷分量轉矩值S5的控制根據圖4所示的流程圖進行。
此外，我們假定，在圖3中表示為直線G3的載荷分量轉矩值S10是精確的驅動補償值中的一個。亦即，載荷分量轉矩值S10被載荷/轉矩變換機構102b根據一現在輸入的載荷檢測值S4及貯存在存儲系統中的載荷分量轉矩值S5進行計算。因此電梯就根據計算出的載荷分量轉矩值S10進行操作(ST2)。與此同時，電梯操作者或安裝者判斷，是否有外加沖擊出現在該電梯上(ST3)。當系統內不存在驅動沖擊時，當前的載荷分量轉矩值S10就被判定為是正確的載荷/轉矩變換值，因而在零載荷和滿載荷狀態時的該載荷分量轉矩值S5的控制就得以實現(ST4)。
但是，當在圖3中以直線G2表示的轎廂在零載荷和滿載荷狀態下的載荷分量轉矩值S5被貯存在當前的存儲系統中時，就有一個驅動沖擊出現。因此操作員或安裝員要將轎廂在零載荷和滿載荷狀態下的載荷分量轉矩值S5修正到一定值，該值在圖3被用直線G4或G1來表示，并再次操作電梯(ST2)。即，操作員或安裝員只是根據其具體的感覺反復調整當前的載荷分量轉矩值S10，一直到值S10與在圖3中以直線G3表示的值一致為止(ST5)。
但是如上所述，此電梯驅動補償裝置的缺點在于，在安裝或維護電梯系統時，通過調整轎廂在零載荷狀態和滿載荷狀態下的載荷分量轉矩值S5驅動電梯之后，判斷有某種外加驅動沖擊存在，就根據操作員或安裝員的感覺，在電梯零載荷和滿載荷狀態下控制載荷分量轉矩值S5，一直到外加的驅動沖擊不出現為止。即，由于只是根據操作者或安裝者的感覺來補償電梯系統的驅動缺陷，要達到更精確的控制和調整是不可能的，要使之成為可能會增加制造成本。
因此，本發明的一個目的是提供一種電梯用的驅動補償裝置及其補償方法，它們能克服在電梯的傳統驅動裝置及其補償方法中所遇到的那些問題。
本發明的另一個目的是提供一種電梯用驅動補償裝置及其補償方法，它們能夠利用電梯在常速下運行時的轉矩特性，自動地計算轎廂在零載荷和滿載荷狀態下的載荷分量轉矩值并將之貯存起來，以便使電梯的驅動補償可以更精確更容易地實現。
為了達到上述目的，提供一種電梯用驅動補償裝置，它包括一個速度命令產生機構，用于在一種運行模式被設定時產生某個命令值，以便控制在電梯的轎廂處于零載狀態和滿載狀態時的載荷分量轉矩值；以及一個轉矩控制機構，用于在不考慮一運行模式中的載荷檢測值的情況下，根據速度命令值與一速度反饋值的差值，貯存在轎廂零載荷和滿載荷狀態情況下的載荷分量轉矩值，計算在該運行模式完成之后貯存的轉矩值及電梯的實際驅動補償值，產生一個相應于該計算的驅動補償值的一電壓命令值，并且控制馬達的轉矩以便控制該電梯的轎廂。
為了達到上述目的，還提供一種電梯用的驅動補償方法，它包括如下步驟，第一步驟確定一個速度命令值，以便控制電梯在該運行模式下的驅動補償，并驅動該電梯而不考慮相應于此電梯的一載荷檢測值的載荷分量轉矩值；第二步驟判斷在電梯被驅動經過一定時間后，電梯的速度反饋值與該速度命令值之間的差值是否對應于一定值；第三步驟，在判定該差值相應于該一定值時，通過將當前速度分量的轉矩值作為轎廂在零載荷或滿載荷狀態下的轉矩值貯存，來完成此運行模式；以及第四步驟，通過參照根據在轎廂零載荷和滿載荷狀態下的運行模式貯存的一轉矩值，產生一個根據電梯的一載荷檢測值計算出的驅動補償值。
對附圖簡要說明如下。
圖1是用于電梯系統的一傳統驅動補償裝置的示意性框圖。
圖2是圖1所示傳統驅動補償裝置的框圖。
圖3是載荷分量轉矩值與從圖1的一載荷/轉矩變換機構輸出的載荷之間的特性曲線。
圖4是圖1所示傳統驅動補償裝置的驅動補償方法流程圖。
圖5是是本發明的、用于電梯的一驅動補償裝置的框圖。
圖6A到6D是根據本發明，在電梯轎廂滿載狀態下正常爬升時的馬達速度與其轉矩之間的特性曲線。
圖7A、7B是根據本發明，在零載荷或滿載荷狀態下進行驅動補償控制的運行模式中電梯轎廂進行爬升時，圖5中的一轉矩值與速度反饋值之間的特性曲線。
圖8是根據本發明的、用于電梯的驅動補償裝置的驅動補償值控制方法流程圖。
圖5展示了本發明用于電梯的驅動補償裝置，它具有在某一定運行模式設定之后產生一定速度命令值S1′的一個微處理器的速度命令產生機構201，以便控制在轎廂零載荷與滿載荷狀態下的載荷分量轉矩值；以及一個轉矩控制機構200，用于根據由速度命令產生機構201輸出的一速度命令值S1′，從編碼器108輸出的速度反饋值S2及從電流互感器111輸出的電流反饋值S3計算出一個驅動補償值，并將相應于該計算出的驅動補償值的一個電壓命令值S13輸出，從而控制馬達107的轉矩。
這里，在附圖中，與傳統技術相同的構件給以相同的標號。
轉矩控制機構200有一個用于獲取從速度命令產生機構201輸出的速度命令值S1′與馬達107的速度反饋值S2之間差值的第一減法單元200a；一個速度控制機構200b，它用于通過轉換在該運行模式下由一減法單元200a獲得的差值根據速度反饋值S2，貯存在轎廂零載荷和滿載荷狀態下相應于轉矩值S11′的載荷分量轉矩值，根據在該運行模式完成之后在轎廂零載和滿載狀態下的載荷檢測值S4及載荷分量轉矩值實現載荷/轉矩轉換，根據速度反饋值S2計算轉換的載荷分量轉矩值和速度分量轉矩值，并將由計算得到的轉矩值S11′作為該電梯的驅動補償值輸出；一個轉矩/電流轉換機構200c，它用于將由速度控制機構200b獲得的轉矩值S11′轉換成轉矩分量電流值S12；一個第二減法單元200d，它用于獲取由轉矩/電流轉換機構200c轉換的轉矩分量電流值S12與由電流互感器111檢測到的電流反饋值S3之間的差值；以及一個電流控制機構200e，用于將相應于由第二減法單元200d獲得的差值的一電壓命令值S13輸送至驅動機構105。
下面結合附圖對本發明的用于電梯的驅動補償裝置的操作進行介紹。
在該運行模式完成之后，當電梯在其轎廂滿載狀態下被正常提升時，如圖6A所示，電梯經過加速階段，正常速度階段和減速階段而停在某一層處。此時，從速度控制機構200b輸出的轉矩值S11′如圖6B所示。此外，相應于在轎廂100與平衡重103之間有不平衡載荷的情況的轉矩的載荷分量轉矩值展示于圖6c。
圖6D示出輸入到轉矩/電流轉換機構200c的實際轉矩命令值，而在正常速度區間內的載荷分量轉矩值在不考慮摩擦時與實際轉矩命令變為相同。
然而，在載荷檢測裝置101有良好的性能時以及在載荷分量轉矩值被精確地控制時，可以獲得圖6中展示的特性曲線。
因此，利用如圖6D所示在正常速度區間內實際轉矩命令與載荷分量轉矩變成相同的這一原則，對驅動補償值加以控制。
亦即，在安裝或維護電梯時，如圖8所示，當在步驟ST100期間設定一運行模式時，速度命令產生機構201在步驟ST101內輸出某一命令值，而且，此速度命令值S1′可以是零(0)。
在步驟ST102期間，忽略相應于當前載荷檢測值S4的載荷分量轉矩而運行電梯，因而，電梯在零載荷和滿載狀態下的載荷分量轉矩值可自動地得到。
即，第一減法單元200a獲得速度命令產生機構201輸出的速度命令值S1′與馬達107的速度反饋值之間的差值，它是由編碼器108檢測到的，然后將此差值輸送至速度控制機構200b。速度控制機構200b忽略相應于載荷檢測值S4的載荷分量轉矩值，并將從第一減法單元200a輸出的差值轉換成被看作是驅動補償值的轉矩值S11′。
之后，如此變換得到的轉矩值S11′通過轉矩/電流變換器200c被變換成轉矩分量電流值S12，電流控制機構200e將由第二減法單元200d獲得的轉矩分量電流值S12和電流反饋值S3之間的差值變換成電壓命令值S13，并將此值輸送至驅動機構105。
之后，逆變器106根據驅動機構105的控制信號控制馬達107的轉矩，從而使得電梯根據該驅動補償值運行。
然而，如在步驟ST102所介紹的那樣，速度命令值S1′被假定為零，相應于載荷檢測值S4的轉矩值不予考慮，只有速度命令值S1′和速度反饋值S2之間的差值被轉換。當得到只包括此速度分量的轉矩值S11′時，就如圖7A所示那樣，根據電梯轎廂在零載荷或滿載荷狀態下的不平衡載荷暫時降下或提升轎廂100。
因此，相應于轎廂100速度的速度反饋值S2被作為不為零的差值檢測，這是在第一步驟ST101期間作為一速度命令值S1′被設定的。
在步驟ST103期間，如圖7B所示，速度控制機構200b輸出一速度分量轉矩值S11′，以便使得該速度命令值S1′和速度反饋值S2之間的差值能夠與在步驟ST101期間設定的速度命令S1′一樣(即為零)，遂使該電梯的速度得以控制。
在步驟ST104期間，速度控制機構200b判斷，速度反饋值S2是否與在步驟ST101中設定的速度命令值S1′一樣(即；為零)。結果，在速度反饋值S2與速度命令值S1′不一樣時，再次執行步驟ST103。
由于速度命令值S1′被設定為零，步驟ST103和ST104被重復執行有好幾秒(t1)，像圖7所示的那樣，速度反饋值S2幾乎變成速度命令值S1′，例如為零，而該轉矩值S11′則保持恒定。
因而在步驟ST105和ST106內，速度控制機構200b判斷轎廂100是在零載荷狀態還是在滿載荷狀態。
結果，轎廂100處于零載荷狀態，在步驟ST107中，速度控制機構200b將該當前轉矩值S11′作為在零載荷狀態下的載荷分量值貯存起來。此外，在轎廂處于滿載荷狀態時，在步驟ST108中，速度控制機構200b將現在的轉矩值S11′作為在滿載狀態下的載荷分量轉矩值加以貯存。
之后，在步驟ST109中，當判定該運行模式沒有完成時，重復執行步驟ST101至ST108。即上述的各步驟第二次實行，并得到作為載荷分量轉矩值的、在圖3中以直線G3表示的結果，因而此運行模式被完成。
完成了該運行模式，電梯則正常運行，在步驟ST110中，速度控制機構200b接收一個載荷檢測值S4，并通過運算按照在該運行模式下得到的圖3直線G3所示那些數值執行載荷/轉矩變換而得到的載荷分量的轉矩值，和由與速度反饋值S2所對應的一個速度分量轉矩值，輸出轉矩值S11′，由此該電梯的驅動補償可得以完成。
如上所述，本發明的用于電梯的驅動補償裝置及其補償方法是根據電梯操作員或安裝員設定的操作模式自動計算并貯存在滿載荷和零載荷狀態下載荷分量轉矩，以便使更精確地調整驅動補償值成為可能，并由此而使其制造成本與現有技術相比可顯著降低。
雖然，為了說明而介紹了本發明的優選實施例，但本領域的熟練技術人員會知道，在不背離在所附權利要求書中所描述的本發明的實質精神和范圍的情況下可以做出各種改型、補充和替換。
權利要求
1.一種電梯用的驅動補償裝置，它包含速度命令產生機構，用于在設定運行模式時產生一定的速度命令值，以使在電梯轎廂零載荷和滿載荷狀態下控制載荷分量轉矩值；和轉矩控制機構，它用于在一種運行模式中不考慮載荷檢測值，按照電梯速度反饋值與速度命令值之間的差值存儲在零載荷和滿載荷狀態下的載荷分量轉矩值，計算在該運行模式完成后所存儲的轉矩值及一個電梯實際驅動補償值，產生與該計算得到的驅動補償值所對應的一個電壓命令值并且控制馬達的轉矩，以實現電梯轎廂的控制。
2.如權利要求1所述的裝置，其特征在于所述轉矩控制機構包括第一減法單元，它用于獲取速度命令值與速度反饋值間的差值；速度控制機構，它用于通過判斷所述差值是否為在此運行模式中的一定值而存儲在滿載荷和零載荷狀態下的載荷轉矩值，并按照該運行模式完成后所存儲的載荷分量轉矩值產生驅動補償值，其中包含一個速度分量和一個載荷分量；轉矩/電流轉換機構，它用于將所述速度控制機構輸出的轉矩值轉換為轉矩分量電流值；一個第二減法單元，它用以獲得所述轉矩/電流轉換機構轉換的轉矩分量電流值與由電流互感器檢測到的電流反饋值之間的差值；和電流控制機構，它用于將相應于由所述第二減法單元所獲差值的電壓命令值輸出給驅動機構。
3.一種用于電梯驅動補償的方法，其特征為它具有以下步驟第一步驟，它選定一定的速度命令值，以便在此運行模式中控制電梯的驅動補償及驅動所述電梯而不考慮相應于電梯載荷檢測值的載荷分量轉矩值；第二步驟，它判定該速度命令值與電梯的速度反饋值之間的差值是否與該電梯被驅動經過一定時間后的某一值相對應；第三步驟，它用于在已判定該差值與所述某一值相對應時，通過將該當前速度分量的轉矩值作為在零載荷或滿載荷狀態下的轉矩值加以存儲而完成該運動模式；和第四步驟，乃是通過參照按該運行模式在零載荷和滿載荷狀態下所存儲的轉矩值，產生按照該電梯的載荷檢測值運算的驅動補償值。
4.按權利要求3的方法，其特征在于所述運行模式是在轎廂處于零載荷和滿載荷狀態時執行的。
5.按權利要求3的方法，其特征在于所述第四步驟乃是將相應于載荷檢測值的某一定載荷按照在第三步驟中電梯零載荷和滿載荷狀態下存儲的轉矩值轉換為載荷分量轉矩值，計算該轉換的載荷分量轉矩值和相應于所述速度反饋值的速度分量轉矩值，并產生驅動補償值。
6.按權利要求3的方法，其特征在于所述第一步驟乃是通過轉換所述速度反饋值產生當前速度分量的轉矩值。
全文摘要
一種電梯驅動補償裝置及方法，在電梯以正常速度運行時利用轉矩特性自動計算并貯存零和滿載狀態下的載荷分量轉矩值，使電梯驅動補償能更精確容易地實現，該裝置包括速度命令產生機構，在電梯轎廂零和滿載狀態時控制載荷分量轉矩值；及一轉矩控制機構，用于根據速度命令值與電梯速度反饋值之間差值貯存在零和滿載狀態的載荷分量轉矩值，計算貯存的轉矩值及電梯的實際驅動補償值，產生電壓命令值并控制馬達的轉矩以實現對電梯轎廂的控制。
文檔編號B66B1/28GK1133815SQ9610148
公開日1996年10月23日 申請日期1996年2月10日 優先權日1995年2月10日
發明者李得耆 申請人:Lg電子株式會社