CN102939255B - 电梯系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电梯系统，该电梯系统包括电梯轿厢（1）和电机驱动装置（2），该电机驱动装置（2）用于根据要针对电梯轿厢的移动确定的移动分布图（3）使电梯轿厢移动。通过当电梯轿厢的位置（7）改变时、改变电梯轿厢的移动分布图（3）中的电梯轿厢的移动量（5a、5b；6a、6b）的值，将所述电机驱动装置（2）的负载安排为限于最大允许负载的极限值（4）。

Description

电梯系统

技术领域

本发明涉及防止电梯系统的电机驱动装置的过载的解决方案。

背景技术

电梯系统包括用于使电梯轿厢移动的电机驱动装置。电机驱动装置通常包括电梯的升降机，还包括升降机的电源装置(例如变频器)。例如利用经由电梯的升降机的曳引轮行进的悬吊绳，使电梯轿厢在电梯井(hoistway)中移动。电梯轿厢和配重悬吊在曳引轮的不同侧，使得它们的重量差产生作用在曳引轮上的力差，该力差进而影响当驱动电梯时电梯电机所需的转矩的量。在平衡负载的情况下，电梯电机的转矩需求处于其最小值，而当将电梯轿厢装载为比平衡负载重或比平衡负载轻时，转矩需求增加。另一方面，不具有配重的电梯系统中包含的电梯电机的转矩需求与其中电梯轿厢被装载为比平衡负载重的具有配重的电梯系统的类型成比例。

当电梯电机的转矩需求增加时，电梯电机的电流增加。另一方面，电流增加增大了施加在电梯电机上的负载、以及例如施加在向电梯电机供电的变频器上的负载。当电流增加时，电梯电机的铜损增加；同样，当电梯电机的电流增加时，变频器的固态开关(例如IGBT晶体管)的电流增加。

当标注变频器和电梯电机的尺寸时，目的是将最大允许负载的值选择为尽可能接近由电梯要求的最大运输能力设置的值。这是因为变频器和电梯电机的超尺寸标注将引起额外费用；另外，在这种情况下，变频器、电梯电机和可能需要的任何冷却装置的大小将变得不必要的大，这将妨碍例如在电梯井中安置这些设备。

服从专家、并且在专家的指导下，申请人因此持续努力开发用于改进电梯电机和电梯电机的电源装置的性能的电梯电机的控制方法和操作方法。

发明内容

本发明的目的是公开一种具有电机驱动装置的电梯系统，利用该电梯系统，能将电梯驱动得与现有技术相比平均更接近由电机驱动装置的最大允许负载设置的电机驱动装置的性能上限。为了实现此目的，本发明公开了一种电梯系统。在本申请的描述部分和附图中还呈现了一些创造性实施例和各种实施例的创造性组合。

本发明涉及一种电梯系统，包括电梯轿厢和电机驱动装置，该电机驱动装置用于根据要针对电梯轿厢的移动确定的移动分布图(profile)使电梯轿厢移动。通过当电梯轿厢的位置改变时、改变电梯轿厢的移动分布图中的电梯轿厢的移动量的值，前述电机驱动装置的负载被安排为限于最大允许负载的极限值。在本发明的优选实施例中，通过当电梯轿厢的位置和/或电梯轿厢的负载改变时、改变电梯轿厢的移动分布图中的电梯轿厢的移动量的值，前述电机驱动装置的负载被安排为限于最大允许负载的极限值。本发明中所提到的电梯轿厢的移动量优选地为电梯轿厢的最大速度、电梯轿厢的加速度和/或电梯轿厢的减速度。加速度优选地指根据电梯轿厢的移动分布图的最大瞬时加速度；相应地，减速度优选地指根据电梯轿厢的移动分布图的最大瞬时减速度。

在本发明的优选实施例中，前述电梯轿厢的移动量优选地为电梯轿厢的加速度和/或电梯轿厢的减速度。在这种情况下，通过相对于位于较高位置时电梯轿厢的加速度/减速度、降低电梯轿厢的移动分布图中的电梯轿厢的加速度和/或电梯轿厢的减速度，电机驱动装置的负载被安排为优选地限于最大允许负载的极限值。

在本发明的优选实施例中，前述电梯轿厢的移动量是电梯轿厢的最大速度。在这种情况下，通过相对于位于较高位置时电梯轿厢的最大速度、降低电梯轿厢的移动分布图中的电梯轿厢的最大速度，电机驱动装置的负载被安排为优选地限于最大允许负载的极限值。

在本发明的优选实施例中，该电梯系统包括配重。在本发明的优选实施例中，在这种情况下，通过相对于当位于较高位置并且被装载到比平衡负载重时、电梯轿厢的加速度/减速度，降低以对应方式装载时、电梯轿厢的移动分布图中的电梯轿厢的加速度和/或电梯轿厢的减速度，将电机驱动装置的负载安排为限于最大允许负载的极限值。另外通过相对于位于较低位置并且被装载到比平衡负载轻时、电梯轿厢的加速度/减速度，降低以对应方式装载时、电梯轿厢的移动分布图中的电梯轿厢的加速度和/或电梯轿厢的减速度，将电机驱动装置的负载安排为优选地限于最大允许负载的极限值。平衡负载是指装载的电梯轿厢本质上与配重一样重的、电梯轿厢的负载类型。

在本发明的优选实施例中，通过相对于位于较高位置并且被装载到比平衡负载重时、电梯轿厢的最大速度，降低以对应方式装载时、电梯轿厢的移动分布图中的电梯轿厢的最大速度，将电机驱动装置的负载与具有配重的电梯系统相关地安排为限于最大允许负载的极限值。另外通过相对于位于较低位置并且被装载到比平衡负载轻时、电梯轿厢的最大速度，降低以对应方式装载时、电梯轿厢的移动分布图中的电梯轿厢的最大速度，将电机驱动装置的负载安排为优选地限于最大允许负载的极限值。

前述电机驱动装置优选地为电梯的电力驱动装置。电梯的电力驱动装置优选地包括交流电机，并且还包括应用于向交流电机供应电流的变频器。

当电梯轿厢的位置改变时，作用在布置在曳引轮和电梯轿厢之间的电梯绳上的力改变，作用在布置在曳引轮和配重之间的电梯绳上的力也改变。这是因为悬吊在电梯井顶部且布置在曳引轮/绳索轮与电梯轿厢之间的电梯绳的重量在电梯轿厢向上移动时减小而在电梯轿厢向下移动时增加。按照对应方式，悬吊在电梯井顶部且布置在曳引轮/绳索轮与配重之间的电梯绳的重量在电梯轿厢向上移动时增加而在电梯轿厢向下移动时减小。在这种情况下，当通过在电梯轿厢的位置改变时改变电梯轿厢的移动分布图中的电梯轿厢的移动量的值、将电机驱动装置的负载根据本发明限于最大允许负载的极限值时，能利用与现有技术相比更接近由电机驱动装置的最大允许负载设置的性能上限的电机驱动装置，来驱动电梯。例如能通过当电梯轿厢位于电梯井的、电梯电机加速期间的转矩需求将变得不必要的大的点时，减小根据电梯轿厢的移动分布图的加速度，来限制电梯电机的转矩需求，从而限制电梯的电力驱动装置的电流。另一方面，例如还能通过当电梯轿厢位于电梯井的、电梯电机的转矩需求足够小并且从而电梯的电力驱动装置的电流需求足够小以允许向电梯电机供应额外的弱磁电流的点时，增加电梯电机的弱磁，来增加根据电梯轿厢的移动分布图的电梯轿厢的最大速度。以这种方式，能增加电梯的运输能力，并且例如还能缩短电梯的门到门时间。

在那种无需补偿绳而实现电梯机构的电梯系统中，由电梯轿厢的位置变化导致的电梯电机的转矩需求的变化特别大，这另外能用于降低由电梯绳的重量变化导致的电梯电机的转矩需求的变化。然而，除了成本影响之外，由于增加了一条或多条补偿绳而在电梯机构中引起其它问题：补偿绳增加了要悬吊在电梯井中的总质量；此外，补偿绳可能由于地震而开始摇摆，并且由于风的影响而开始摇摆，尤其是在高层建筑中。

借助一些实施例的以下描述，将更好地理解前述概述以及下面呈现的本发明的附加特征和优点，所述描述并不限制本发明的应用范围。

附图说明

下面，将借助本发明实施例的一些示例参照附图来更详细地描述本发明，其中

图1呈现根据本发明的电梯系统作为框图，

图2呈现根据现有技术的以恒速和恒定加速度驱动的电梯电机的电流，

图3呈现根据本发明的电梯轿厢的移动分布图的一些可修改的移动量，

图4呈现根据本发明的电梯轿厢的一些移动分布图和根据这些移动分布图的电机电流。

具体实施方式

为了阐明本发明的基本思想，可以在附图中夸大要呈现的特定特征，例如电梯轿厢的速度/加速度/减速度和电流的变化。

图1的电梯系统包括电梯轿厢1和电力驱动装置2，电力驱动装置2用于根据电梯轿厢的移动分布图3在电梯井17中移动电梯轿厢，该分布图由电梯控制单元18形成。电力驱动装置2包括布置在电梯井17顶部的升降机19，该升降机19包括交流电机11作为功率产生部。此外，电力驱动装置2包括用于向交流电机11提供幅度可变并且频率可变的电流的变频器12。

利用经由升降机19的曳引轮穿过的诸如绳、带或类似物的悬吊部件，将电梯轿厢1悬吊在电梯井17中(下面，术语“电梯绳”将通常用于表示所述悬吊部件)。在本发明的此实施例中，升降机19在电梯轿厢的导轨(图中未示出)和电梯井17的墙壁之间的空间中固定到导轨。然而，升降机19也可以固定到机器底板，并且升降机也可以布置在电梯井的其它地方或机房中而非电梯井中。在本发明的此实施例中，在无需补偿绳的情况下实现电梯机构；然而，电梯机构也可以包括一条或多条补偿绳，在这种情况下补偿绳例如可以以图1中用虚线13标记的方式装配到电梯机构。

电梯控制单元18经由电梯控制单元18和变频器12之间的数据传送总线将它已形成的电梯轿厢的移动分布图3发送到变频器12。变频器12利用速度测量传感器20来测量电梯电机11的转子的转动速度，并通过调整电梯电机中流动的电流来设置电梯轿厢的转矩，使得电梯轿厢的转子的移动(以及由此电梯轿厢的移动)接近前述电梯轿厢的移动分布图3。

电梯控制单元18确定电梯轿厢1在电梯井17中的位置7。位置的确定例如能通过对电梯电机11的转子的转动速度进行积分来实现；该位置例如还能通过对与电梯轿厢1相关地装配的加速度传感器或速度传感器所表示的电梯轿厢的速度数据/加速度数据进行积分来确定。也可以在门区域21的地点处，进一步调整电梯轿厢1的位置7的确定。电梯控制单元18通过当电梯轿厢1的位置7改变时、以图3a、3b中呈现的方式、改变电梯轿厢的移动分布图中的、针对电梯轿厢的加速度/减速度5a、5b以及针对电梯轿厢的最大速度6a、6b的值，来确定电梯轿厢的移动分布图3。图3a呈现其中将电梯轿厢1装载到本质上比平衡负载重的情况。从电梯轿厢中的称重传感器获得关于电梯轿厢的负载8的信息，但是也可以例如基于电梯电机的电流来估计电梯轿厢的负载8。图3a呈现当电梯轿厢在电梯井17中的位置7从下向上改变时、电梯轿厢的移动分布图3中的、针对要使用的电梯轿厢的加速度/减速度的值。在本发明的第一实施例中，电梯控制单元18通过将在电梯井中下降时(例如，在点7a)电梯轿厢的移动分布图3中的要使用的电梯轿厢的加速度和/或减速度5a选择为比当在电梯井中上升时(例如，在点7b)要使用的电梯轿厢的加速度和/或减速度5b小，来将电力驱动装置2的负载限于最大允许负载的极限值。在本发明的第二实施例中，电梯控制单元18还选择电梯轿厢的移动分布图3中的要使用的电梯轿厢的最大速度，使得当在电梯井中下降时(例如，在点7a)使用比当在电梯井中上升时(例如，在点7b)要使用的电梯轿厢的最大速度6b小的最大速度6a。增加电梯轿厢1在电梯井17中从下向上的最大速度使得能够缩短电梯轿厢的门到门时间，并且同时电梯的运输能力也增加。这种类型的控制方法例如在货运电梯中是有利的，在货运电梯中，不必按照和乘客电梯中相同的方式需要考虑最大速度的变化对电梯的驱动风格的影响。这种类型的控制方法例如当驱动空电梯轿厢打算运输乘客时也可以是有利的。

在根据图3b的情况下，电梯轿厢1被装载为本质上比平衡负载轻。在本发明的第一实施例中，电梯控制单元18通过将在电梯井中下降时(例如，在点7a)电梯轿厢的移动分布图3中的要使用的电梯轿厢的加速度和/或减速度5a选择为比当在电梯井中上升时(例如，在点7b)要使用的电梯轿厢的加速度和/或减速度5b大，来将电力驱动装置2的负载限于最大允许负载的极限值。在本发明的第二实施例中，电梯控制单元18还选择电梯轿厢的移动分布图3中的要使用的电梯轿厢的最大速度，使得当在电梯井中下降时(例如，在点7a)使用比当在电梯井中上升时(例如，在点7b)要使用的电梯轿厢的最大速度6b大的最大速度6a。在这种情况下，增加电梯轿厢1在电梯井17中从下向上的最大速度使得能够缩短电梯轿厢的门到门时间，并同时电梯的运输能力也增加。

通过以图3a、3b中呈现的方式限制加速度和/或减速度5a、5b，能以与现有技术相比、电力驱动装置更接近由电力驱动装置的最大允许负载设置的性能的上限的方式，来驱动电梯。这是因为悬吊在电梯井顶部且布置在升降机19的曳引轮与电梯轿厢1之间的电梯绳的重量在电梯轿厢1向上移动时减小而在电梯轿厢1向下移动时增加。按照对应的方式，布置在升降机19的曳引轮与配重9之间的电梯绳的重量在电梯轿厢1向上移动时增加而在电梯轿厢1向下移动时减小。为了阐明情况，图2呈现了与时间相关地描述的、根据现有技术的以恒速和恒定加速度使电梯轿厢移动的电梯电机的电流。这里使用永磁同步电机作为电梯电机。在图2的情况下，本质上满载的电梯轿厢在电梯井中从下向上驱动，首先加速到最大速度，之后电梯轿厢以最大速度驱动一段时间，之后电梯轿厢减速，停在目的楼层。在这种情况下，在初始加速期间，电梯电机处于其最大状态，从而变频器向电梯电机提供的电流也处于其最大值；在恒速期间，由于前述布置在电梯轿厢与曳引轮之间以及配重与曳引轮之间的电梯绳的重量变化，所以电流逐渐减小。在本质上空的电梯轿厢在电梯井中从上向下驱动、首先加速到最大速度、之后电梯轿厢以最大速度驱动一段时间、之后电梯轿厢减速、停在目的楼层的情形下，电流量本质上以相同方式变化。

图4a和4b首先呈现与时间相关的电梯轿厢的移动分布图的根据本发明的图表3，而图4c、4d呈现电梯轿厢的对应电流。图4a呈现根据本发明的第一实施例的电梯轿厢的速度分布图3，在该速度分布图中，在电梯运行期间仅电梯轿厢的加速度/减速度改变。在这种情况下，电梯轿厢以有限加速度开始从井的底部移动，并且以大于该加速度的减速度停在井的顶部。图4b呈现根据本发明的第二实施例的电梯轿厢的速度分布图，在该速度分布图中，除了电梯轿厢的加速度/减速度之外，在电梯运行期间还改变电梯轿厢的最大速度，用于增加电梯的运输能力并缩短电梯的门到门时间。在根据图2的负载状态下呈现了图4a–4d的图表，使得可以彼此比较电机电流。图4d中标记的是弱磁电流10，该电流被供应到使电梯轿厢移动的永磁同步电机，用于削弱转子励磁。通过削弱转子励磁，永磁体在定子绕组中感应的源电压减少，这使得能够增加电梯电机的最大速度。如图4d中呈现的，当电梯轿厢从下向上移动时，逐级增加弱磁的数量。

通过比较图4a–4d和图2，可以看出，通过以本发明中呈现的方式在电梯轿厢的移动分布图中设置电梯轿厢的一个或多个移动量，能在电梯运行的全部时间内，将电机电流限于最大允许电流的极限值4。

电梯电机和/或变频器的最大允许电流的前述极限值4能例如基于电机的铜损确定，或基于变频器的IGBT晶体管的电流耐力确定。而且，电梯电机和/或变频器的冷却能影响最大允许电流的极限值，使得通过增强冷却，能增大最大允许电流的极限值。

本发明不限于应用于上述实施例，而是在所附权利要求限定的发明构思的范围内许多变型是可能的。

Claims (15)

1.一种电梯系统，包括：

电梯轿厢(1)；

配重(9)；

电机驱动装置(2)，用于根据要针对电梯轿厢的移动确定的移动分布图(3)使电梯轿厢移动；

其特征在于，通过相对于当位于较高位置并且被装载到比平衡负载重时、电梯轿厢的最大瞬时加速度/最大瞬时减速度，降低以对应方式装载时、电梯轿厢的移动分布图中的电梯轿厢的最大瞬时加速度和/或电梯轿厢的最大瞬时减速度，并且通过相对于位于较低位置并且被装载到比平衡负载轻时、电梯轿厢的最大瞬时加速度/最大瞬时减速度，降低以对应方式装载时、电梯轿厢的移动分布图中的电梯轿厢的最大瞬时加速度和/或电梯轿厢的最大瞬时减速度，将所述电机驱动装置(2)的负载安排为限于最大允许负载的极限值(4)。

2.根据权利要求1的电梯系统，其特征在于，通过当电梯轿厢的负载(8)改变时改变电梯轿厢的移动分布图(3)中的电梯轿厢的移动量(5a、5b；6a、6b)的值，将电机驱动装置的负载安排为限于最大允许负载的极限值(4)。

3.根据权利要求2的电梯系统，其特征在于，所述电梯轿厢的移动量是电梯轿厢的加速度和/或电梯轿厢的减速度(5a、5b)。

4.根据权利要求3的电梯系统，其特征在于，通过相对于当位于较高位置时电梯轿厢的加速度/减速度(5b)、降低电梯轿厢的移动分布图(3)中的电梯轿厢的加速度和/或电梯轿厢的减速度(5a)，将电机驱动装置的负载安排为限于最大允许负载的极限值(4)。

5.根据权利要求2的电梯系统，其特征在于，所述电梯轿厢的移动量是电梯轿厢的最大速度(6a、6b)。

6.根据权利要求5的电梯系统，其特征在于，通过相对于位于较高位置时电梯轿厢的最大速度(6b)、降低电梯轿厢的移动分布图(3)中的电梯轿厢的最大速度(6a)，将电机驱动装置的负载安排为限于最大允许负载的极限值(4)。

7.根据权利要求1的电梯系统，其特征在于，该电梯轿厢(1)为空，或者该电梯轿厢(1)被装载为比平衡负载轻或比平衡负载重。

8.根据权利要求7的电梯系统，其特征在于，通过相对于当位于较高位置并且装载为比平衡负载重时、电梯轿厢的加速度/减速度(5b)，降低以对应方式装载时、电梯轿厢的移动分布图(3)中的电梯轿厢的加速度和/或电梯轿厢的减速度(5a)，将电机驱动装置的负载安排为限于最大允许负载的极限值(4)。

9.根据权利要求1的电梯系统，其特征在于，通过相对于位于较低位置并且被装载为比平衡负载轻或者为空时、电梯轿厢的加速度/减速度(5a)，降低以对应方式装载时、电梯轿厢的移动分布图(3)中的电梯轿厢的加速度和/或电梯轿厢的减速度(5b)，将电机驱动装置的负载安排为限于最大允许负载的极限值(4)。

10.根据权利要求1的电梯系统，其特征在于，通过相对于位于较高位置并且被装载为比平衡负载重时、电梯轿厢的最大速度(6b)，降低以对应方式装载时、电梯轿厢的移动分布图(3)中的电梯轿厢的最大速度(6a)，将电机驱动装置的负载安排为限于最大允许负载的极限值(4)。

11.根据权利要求1的电梯系统，其特征在于，通过相对于位于较低位置并且被装载为比平衡负载轻或者为空时、电梯轿厢的最大速度(6a)，降低以对应方式装载时电梯轿厢的移动分布图(3)中的电梯轿厢的最大速度(6b)，将电机驱动装置的负载安排为限于最大允许负载的极限值(4)。

12.根据权利要求5的电梯系统，其特征在于，该电机驱动装置(2)被安排为增加电梯电机的弱磁(10)，用于增加电梯轿厢的最大速度(6a、6b)。

13.根据权利要求1的电梯系统，其特征在于，所述电机驱动装置(2)是电梯的电力驱动装置。

14.根据权利要求13的电梯系统，其特征在于，电梯的该电力驱动装置包括交流电机(11)，并且还包括应用于向交流电机供应电流的变频器(12)。

15.根据权利要求1的电梯系统，其特征在于，电梯机构在无需补偿绳(13)的情况下实现。