一种电梯启动控制方法和系统与流程

本发明涉及电梯控制技术领域，具体涉及一种电梯启动控制方法和系统。

背景技术：

电梯在启动时，由于电梯轿厢侧和电梯对重侧的重量不同，在电梯抱闸打开瞬间，由于重量差别的关系，电梯轿厢会有一段距离的溜车，这会造成电梯运行舒适感变差，影响乘坐体验。

为了解决溜车问题，现有的电梯控制系统一般加入一个模拟量称重装置，在电梯运行前，通过称重传感器来测量出轿厢的重量，然后通过一系列参数来输出一个初始力矩，该力矩在抱闸打开前施加到电机上，以便克服溜车的影响。然而这种方案除了增加系统成本外，由于称重装置的精度问题，很难保证启动效果的一致性。

近年来随着正余弦编码器在电梯的广泛应用，现在已经不用模拟量称重装置实现称重补偿，而是采用一定的算法来实现启动力矩的补偿计算。然而由于控制系统需要一定的过程才能建立起足够力矩以达到力矩平衡，现有技术中针对电梯在不同的负载情况下均采用相同的控制策略来控制电梯启动，但实际上可能电梯在过程中力矩已经达到平衡，但是仍需要等控制策略执行完才能开始运行，这样就需要等待的时间会变长，影响运行效率；或者是当电梯负载较大时，按照预设的控制策略执行完毕后电梯仍然未达到力矩平衡状态，这样电梯启动时就会发生溜车现象。

技术实现要素：

本申请提供一种电梯动控制方法和系统，旨在保证电梯在稳定运行的同时能提高运行效率，具体通过以下技术方案予以实现：

一种电梯启动控制方法，包括：

在电梯抱闸打开后对电机力矩进行补偿；

检测所述电机力矩是否达到力矩平衡，若是则结束对电机力矩的补偿。

其中，所述检测所述电机力矩是否达到力矩平衡，包括：

检测所述电机输出的转矩电流信息和编码器脉冲变化信息，若在第一预设时长内所述转矩电流变化均在第一预设范围内且所述编码器脉冲维持不变，则表示所述电机力矩达到力矩平衡。

进一步的，若在第一预设力矩建立时间内未检测到所述电机力矩达到力矩平衡，则结束对电机力矩的补偿。

其中，所述第一预设力矩建立时间通过以下方法获取：

在电梯空载状态下启动电梯并同时对电机力矩进行补偿，若在第二预设时长内所述转矩电流变化均在第一预设范围内且所述编码器脉冲维持不变，则认为所述电机力矩达到稳定状态，记录电梯从开始力矩补偿到达到稳定状态的时长；

所述第一预设力矩建立时间大于等于所述记录的时长。

其中，所述第一预设力矩建立时间通过以下方法获取：

在电梯满载状态下启动电梯并同时对电机力矩进行补偿，若在第二预设时长内所述转矩电流变化均在第一预设范围内且所述编码器脉冲维持不变，则认为所述电机力矩达到稳定状态，记录电梯从开始力矩补偿到达到稳定状态的时长；

所述第一预设力矩建立时间大于等于所述记录的时长。

进一步的，所述结束对电机力矩的补偿后，还包括：启用电梯加减速控制模式控制电梯运行。

优选地，所述电流变化的第一预设范围为零到电机额定转矩电流的百分之五；

所述第一预设时长为0.2s，所述第二预设时长为0.1s。

一种电梯启动控制系统，包括电机和控制器；

所述控制器用于在电梯抱闸打开后对所述电机力矩进行补偿，并检测所述电机力矩是否达到力矩平衡，且在检测到所述电机力矩达到力矩平衡时结束对电机力矩的补偿。

其中，所述力矩平衡状态通过以下方法检测：

检测所述电机输出的转矩电流信息和编码器脉冲变化信息，若在第一预设时长内所述转矩电流变化均在第一预设范围内且所述编码器脉冲维持不变，则表示所述电机力矩达到力矩平衡。

进一步的，所述控制器还用于在第一预设力矩建立时间内未检测到所述电机力矩达到力矩平衡，则结束对电机力矩的补偿。

其中，所述第一预设力矩建立时间通过以下方法获取：

在电梯空载状态下启动电梯并同时对电机力矩进行补偿，若在第二预设时长内所述转矩电流变化均在第一预设范围内且所述编码器脉冲维持不变，则认为所述电机力矩达到稳定状态，记录电梯从开始力矩补偿到达到稳定状态的时长；

所述第一预设力矩建立时间大于等于所述记录的时长。

其中，所述第一预设力矩建立时间通过以下方法获取：

在电梯满载状态下启动电梯并同时对电机力矩进行补偿，若在第二预设时长内所述转矩电流变化均在第一预设范围内且所述编码器脉冲维持不变，则认为所述电机力矩达到稳定状态，记录电梯从开始力矩补偿到达到稳定状态的时长；

所述第一预设力矩建立时间大于等于所述记录的时长。

进一步的，所述控制器还用于在结束对电机力矩的补偿后，启用电梯加减速控制模式控制电梯运行。

优选地，所述电流变化的第一预设范围为零到电机额定转矩电流的百分之五；

所述第一预设时长为0.2s，所述第二预设时长为0.1s。

依据上述实施例的电梯启动控制方法和系统，在电梯启动时对电梯进行力矩补偿使电机力矩尽快达到平衡，这样保证了电梯运行时的稳定性，防止溜车问题，提高了乘坐的舒适性；同时当检测到电梯控制系统达到力矩平衡后立刻结束对电机力矩的补偿，即可采用加减速控制模式控制电梯立即进入正常加减速模式开始运行，提高了运行效率。

附图说明

图1为本申请实施例电梯启动控制方法流程图；

图2为本申请实施例电梯启动控制系统结构框图；

图3为本申请实施例电梯在启动和运行时电机速度变化示意图；

图4为本申请实施例提供的电机转矩电流补偿环路示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。

电梯启动过程一般依次包括：电梯运行到位并关门、门锁闭合、电梯抱闸打开、零速运行、加减速运行。在采用正余弦编码器实现电梯控制过程中，电梯控制系统需要一定时间才能建立起足够力矩以达到力矩平衡，其中编码器安装在电机转轴上，用于测量电机的转速和转过的角度。该时间一般定义为启动零速时间t0，在t0时间内，控制系统控制电机输出力矩来达到力矩平衡，然而如果该时间参数t0如果过小，控制系统可能还没有输出足够的力矩，则电梯即开始运行，这样电梯就会发生溜车使得乘客乘坐舒适感变差，如果该时间设置过长，则电梯需要等待较长时间才能运行，就会降低电梯的运行效率，增加乘客的等待时间。为此，本发明在电梯启动时就开始对电机力矩进行补偿，并且实时检测电梯是否达到力矩平衡，如果达到平衡后立即结束对电机力矩的补偿并采用加减速控制模式控制电梯运行，这样既能确保启动时电梯能够建立起足够的力矩防止溜车，同时能够提高系统的运行效率。

实施例1：

请参考图1，本实施例提供一种电梯启动控制方法，包括以下步骤：

步骤101：在电梯抱闸打开后对电机力矩进行补偿；

步骤102：检测电梯的电机力矩是否达到力矩平衡，若是则结束对电机力矩的补偿。

电梯在不同的负载状态下，力矩平衡的建立时间不同，一般情况下，电梯负载越大则力矩平衡的建立时间越长，但是根据电梯的种类和控制方法的不同，也有时候反而是在电梯空载时力矩平衡的建立时间较长，因此如果采用一种控制策略来控制电梯的启动过程，有时会因为电梯力矩未建立平衡而发生溜车现象，有时候会由于电机力矩已经建立平衡但仍要等到控制策略执行完才能开始运行。其中，在电梯抱闸打开后，采用预设的力矩补偿模式对电机力矩进行补偿，变频器输出适当的力矩与负载力矩保持平衡，达到平衡后维持该转矩电流不变，保证电梯处于稳定状态。通过本实施例提供的电梯启动控制方法，可以根据电梯的不同负载状态，在电梯启动时采用预设的力矩补偿模式对电机力矩进行补偿，使电机力矩尽快达到平衡防止溜车，同时在力矩补偿过程中，实时检测电梯的控制系统是否达到力矩平衡，如果达到则立即退出力矩补偿模式，采用正常的加减速模式控制电梯运行，提高了运行效率。采用本实施例的控制方法，电梯每次运行时根据负载的不同力矩平衡建立的时间不同，当桥厢与对重的重量较为接近时立即开始运行，节约了等待时间，保证了电梯稳定运行不溜车的同时减少了等待时间，提高了电梯运行效率。

一般的电梯达到负载平衡时，转矩电流维持在一个较小的范围内波动，编码器的脉冲也基本维持不变。本实施例中实时判断电梯控制系统的电机力矩是否达到力矩平衡的方法为：实时的检测电机输出的脉冲电流信息和编码器脉冲变化信息，若在第一预设时长内转矩电流变化均在第一预设范围内且编码器脉冲维持不变，则表示电梯的控制系统达到力矩平衡。具体的，可以通过定时器来进行计时，在电梯启动并进入力矩补偿模式时开始一个定时器timer1,实时检测电机输出的转矩电流以及编码器脉冲变化，若检测到电机输出转矩电流变化在第一预设范围内，同时编码器脉冲维持不变，当这两个状态同时满足且持续时间达到第一预设时长时，则认为电梯控制系统达到了稳定，即电机达到了力矩平衡。电梯达到稳定后立即退出力矩补偿模式，采用正常的加减速模式控制电梯运行。其中第一预设时长根据电梯的自重和电机力矩的大小以及补偿算法有关，技术人员可根据实际情况自行设定，本实施例第一预设时长设置为0.2s。其中转矩电流变化的第一预设范围一般设置在电机额定转矩电流的3％～5％，本实施例中设置的转矩电流变化的第一预设范围为零到转矩电流的5％。

进一步的，该控制方法还包括，若在第一预设力矩建立时间内未检测到电梯控制系统的电机力矩达到力矩平衡，则退出力矩补偿模式，结束对电机力矩的补偿。这是由于在某些情况下电梯的负载较大或者电梯在满负载的情况下，建立力矩平衡所需时长过长，则在第一预设力矩建立时间内没有检测到控制系统的电机力矩达到力矩平衡的状态，此时控制力矩补偿模式经过第一预设力矩建立时间后退出，其中第一预设力矩建立时间为预先测得的电梯的建立力矩平衡所需的最长时间，通过该第一预设力矩建立时间后退出力矩补偿模式可以保证电梯在任何负载下的电机力矩均达到平衡，从而使得在采用加减速模式控制电梯运行时电梯状态稳定不会发生溜车现象。

其中，由于电梯建立力矩平衡所需的最长时间可能在其空载或满载情况下，因此第一预设力矩建立时间通过以下方法获取：

方法一：在电梯满载状态下启动电梯并同时对电机力矩进行补偿，若在第二预设时长内转矩电流变化均在第一预设范围内且编码器脉冲维持不变，则认为电机力矩达到稳定状态，记录电梯从开始力矩补偿到达到稳定状态的时长，第一预设力矩建立时间设置为大于或者等于记录的时长。

方法二：在电梯空载状态下启动电梯并同时对电机力矩进行补偿，若在第二预设时长内转矩电流变化均在第一预设范围内且编码器脉冲维持不变，则认为电机力矩达到稳定状态，记录电梯从开始力矩补偿到达到稳定状态的时长，第一预设力矩建立时间设置为大于或者等于记录的时长。

在其他实施例中，在通过上述方法一或方法二获取第一预设力矩建立时间时，当电梯控制系统初次达到稳定状态后，为了保证检测的更加准确，还进一步检测若该稳定状态继续保持第三预设时长时，才将记录的时长作为设置第一预设力矩建立时间的基准，其中第三预设时长可以设置为和第二预设时长相同。

优选的，本实施例采用方法三：分别在电梯空载和满载状态下启动电梯并同时对电机力矩进行补偿，分别记录电梯从在空载和满载状态下的力矩平衡建立时间，选取两个力矩平衡建立时间中较大的作为第一预设力矩建立时间，以确保该第一预设力矩建立时间为电梯在任何负载情况下建立力矩平衡所需的最大时长，可以保证电梯在任何负载下通过该第一预设力矩建立时间后都能达到力矩平衡的状态，避免电梯发生溜车现象。

进一步的，在其他实施例中，第一预设力矩建立时间还可以设置为大于力矩平衡建立时间，但是为了节约电梯运行效率，通常情况下，将第一预设力矩建立时间设置为等于力矩平衡建立时间。具体的，本实施例中，在空载或满载状态下启动电梯的同时开始一个定时器timer2，当检测到转矩电流变化均在第一预设范围内且编码器脉冲维持不变这两个条件均满足时，则认为电梯控制系统达到稳定状态，记录定时器当前的时间，继续计时，当检测到该稳定状态继续持续第三预设时长时，则认为电机力矩建立平衡，然后将电梯控制系统达到稳定状态时计时器timer2的记录的时长作为空载或满载状态下的力矩平衡建立时间。

进一步的，为了提高电梯的运行效率，当检测到电梯达到力矩平衡，保证电梯达到稳定状态后，控制系统立即退出力矩补偿模式并启动正常加减速控制模式控制电梯进行正常的加减速运行。

如图3，to时段为电机力矩平衡建立阶段，t1时间段为电梯正常加减速运行阶段，当经过to时间电梯控制系统的电机力矩经过力矩补偿达到平衡状态，然后在t1时间内在加减速控制模式的控制下做加减速运动

其中，对电机力矩进行补偿通过pi调节完成。具体的，如图4为本实施例的电机力矩补偿环路，从电梯抱闸打开前开始，实时获取编码器当前的反馈速度，将反馈速度和预设的给定速度经过第一pi调节器的输入，将第一pi调节器的输入输出的电流值作为电机的转矩电流，本实施例中预设的给定速度为零。在电梯抱闸打开后实时检测电梯移动是否超过预设的第一阈值，若在某个检测周期内检测到电梯移动超过预设的第一阈值时，说明电力力矩的调节速度太慢，不能满足电梯的所需的力矩的补偿，则同时启动第二pi调节器同时对电机力矩进行补偿，该第二pi调节器以编码器当前输出的角度和前次补偿时的角度为输入，将其输出量与第一pi调节器的输出量相加作为当前电机的转矩电流，以实现对电机力矩进行补偿。其中，还可以根据电梯的移动量以及电梯的状态调整第一pi调节器和第二pi调节器的pi调节参数，例如当检测到电梯移动在某个周期内移动量超过预设的第一阈值时，则说明电力力矩的调节速度太慢，在启动第二pi调节器的同时，增大第一pi调节器的pi调节参数，如果当检测到电梯发生震荡时，说明当前第一pi调节器和第二pi调节器的pi调节参数设置过大，电机力矩变化过快，则需要减小当前的pi调节参数，以抑制电梯震荡，否则保持第一pi调节器和第二pi调节器当前的调节参数直到启动过程结束。其中电机力矩补偿是周期性的，具体的，电机力矩补偿是周期即为变频器的载波频率周期，本实施例中变频器载波频率为8k，其载波频率周期为125us，因此电机力矩补偿是周期也为125us。通过pi调节可以实时的实现对电机力矩进行补偿，使得电机的力矩逐渐接近电梯的自重，进而达到平衡状态。

通过本实施例的控制方法，根据电梯的不同负载状态，采用力矩补偿模式实时对电机力矩进补偿使其尽快达到平衡状态，当达到平衡状态后立即退出力矩补偿模式，采用正常的加减速控制模式控制电梯运动，如此在保证了电梯系统稳定不溜车的同时提高了电梯的运行效率。

实施例2：

电梯至少包括轿厢、导向系统、曳引系统、重量平衡系统、电力拖动系统。其中，导向系统的主要功能是限制轿厢和对重的活动自由度，使轿厢和对重只能沿着导轨作升降运动。曳引系统的主要功能是输出与传递动力，使电梯运行。曳引系统主要由曳引机、曳引钢丝绳，导向轮，反绳轮组成。重量平衡系统的主要功能是相对平衡轿厢重量，在电梯工作中能使轿厢与对重间的重量差保持在限额之内，保证电梯的曳引传动正常；该系统主要由对重和重量补偿装置组成。电力拖动系统的功能是提供动力，实行电梯速度控制。电力拖动系统由曳引电动机，供电系统，速度反馈装置，电动机调速装置等组成。请参考图2，本实施例提供一种电梯启动控制系统，该控制系统包括电机201和控制器202，控制器202与电机201通过线缆连接，其中电机201用于曳引系统中，用于输出动力以曳引住电梯轿厢运行，控制器202主要用于控制曳引系统和电力拖动系统以实现对电梯的控制。

其中，控制器202包括力矩补偿模块2021，控制器202用于在电梯启动时启动力矩补偿模块2021对电机201力矩进行补偿，使得电机201力矩尽快达到平衡，此时电梯的自重和电机的力矩相等，保证电梯达到稳定不溜车的状态。并且控制器202还用于在检测到电梯达到力矩平衡状态时关闭力矩补偿模块2021，结束对电机201力矩的补偿。其中，对电机力矩的调节通过变频器来调节电机的转矩电流实现。

其中，本实施例中检测电梯控制系统是否达到力矩平衡的方法与上述实施例1中相同，此处不再赘述。

其中，对电机201力矩进行补偿通过pi调节完成，具体的补偿方法和实施例1相同，此处不再赘述。

进一步的，控制器202还用于在第一预设力矩建立时间内未检测到电梯的控制系统达到力矩平衡时，则结束对电机力矩的补偿。如果在第一预设力矩建立时间内未检测到电梯达到力矩平衡状态时，则说明电机建立力矩平衡的时间接近或等于第一预设力矩建立时间，这样就控制器就默认电机建立力矩平衡的时间等于第一预设力矩建立时间，则从电梯启动到经过第一预设力矩建立时间后关闭力矩补偿模块2021，结束对电机201力矩的补偿。

其中，第一预设力矩建立时间为预先测试得到的电机201力矩建立平衡时所需的最长时间。当电梯的负载接近满载时，电机201力矩平衡的建立时间比较长，几乎接近于预先测试得到的电机201力矩建立平衡所需的最长时间，此时电梯经过第一预设力矩建立时间后保证了其力矩达到平衡，并且在经过第一预设力矩建立时间后关闭力矩补偿模块2021结束对电机201力矩的补偿。

其中，第一预设力矩建立时间获取的方法与上述实施例1中相同，此处不再赘述。

进一步的，控制器202还包括加减速控制模块2022，该模块的控制方式和现有的电梯加减速控制方式相同，用于控制电梯加减速运行。其中，当控制器202关闭力矩补偿模块2021后立即启用加减速控制模块2022控制电梯进行正常加减速运行，这样可以提高电梯的运行效率。

通过本实施例提供的电梯启动控制系统，根据电梯的不同负载状态，采用力矩补偿模块2021实时对电机201力矩进补偿使其尽快达到平衡状态，防止电梯启动时发生溜车现象；当达到平衡状态后立即关闭力矩补偿模块2021，采用加减速控制模块2022控制电梯运动，在保证了电梯系统稳定不溜车的同时提高了电梯的运行效率。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。