基于永磁同步电机的电梯的溜车速度的控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于永磁同步电机的电梯的溜车速度的控制方法，在发生紧急情况时，电梯在打开抱闸后先开始溜车一段时间，通过检测获得永磁同步电机的转向、转速和电流有效值后；在电流有效值小于等于额定电流的1/20时，溜车速度过快，超级电容对永磁同步电机供电，通过开环V/F控制，将轿厢拖至平层；在电流有效值大于额定电流的1/20时，超级电容不供电，通过PWM控制，调节死区时间，加快轿厢溜车速度，在当永磁同步电机实时转速达到给定范围后，保持死区时间不变直到轿厢溜至平层；最终在轿厢至平层后开门放人；本方法下轿厢溜车速度较快，溜至平层所花时间大幅缩短，所需消耗电能也较少，从而降低对超级电容容量配置的需求。
【专利说明】基于永磁同步电机的电梯的溜车速度的控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种应急救援中电梯溜车速度的控制方法，尤其是涉及一种基于永磁同步电机的电梯的溜车速度的控制方法。
【背景技术】
[0002]现有的电梯中均配备有电梯应急电路设备及相应方法，用于保证完成突发情况下电梯的应急救援，使电梯乘客的生命安全得到保障。
[0003]其中，以永磁同步电机作为驱动主机的低速电梯，一般采用轿厢溜车至平层位置放人的方法来完成应急救援。以蓄电池作为储能元件的上述电梯中，采用变频器三相下桥短路的方式达到电机封芯的效果，让轿厢缓慢的溜车至平层，如公布号为CN101780906A的中国发明专利申请《电梯应急运行自适应控制方法》，在这种控制方法下，溜车速度一般低于0.05米/秒，完成一次救援至少需要I分钟的时间，也即是说需要消耗大量电量。然而以超级电容作为储能元件的上述电梯中，由于成本问题，还无法配备与蓄电池相近容量的电容，电容容量有限，因此必须尽快完成救援。
[0004]另外，采用三相直接短路封芯的做法，受电梯载重的影响较为明显，甚至在极端情况下即电梯平衡载时，无法完成溜车；且即使在电梯空载情况下，电梯溜车速度也不会超过额定速度的1/5。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是提供一种能控制或加快溜车速度，减少溜车时间和电能损耗，从而降低超级电容容量配置需求的基于永磁同步电机的电梯的溜车速度的控制方法。
[0006]本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为:一种基于永磁同步电机的电梯的溜车速度的控制方法，在三相全桥电路由于IGBT管获得给定的脉冲宽度调制信号后短路的同时，打开抱闸，打开抱闸后溜车一段时间h，在时间h内，电梯中央控制单元通过检测三相全桥电路其中任意两相的电流获得永磁同步电机的转向、转速V1和电流有效值I1 ;
当电流有效值I1小于等于额定电流Ie的1/20时,超级电容对永磁同步电机供电,采用开环V/F控制，根据时间h内的溜车方向将轿厢拖至平层；
当电流有效值I1大于额定电流Ie的1/20时，超级电容不对永磁同步电机供电，采用PWM控制,通过对死区时间td的调节,加快永磁同步电机实时转速vt，当永磁同步电机实时转速Vt达到给定范围Vtl '后，保持死区时间td不变直到轿厢溜至平层；
轿厢到达平层后打开电梯门，待乘客都离开电梯后关闭电梯门；
其中，所述PWM控制是指，三相全桥电路的三个上IGBT管的开关采用一相同驱动脉冲控制，三相全桥电路的三个下IGBT管的开关采用另一相同驱动脉冲控制，三相全桥电路所有IGBT管均关闭的时间为死区时间td，且三相全桥电路的上IGBT管与其相应下IGBT管互补工作，在每个死区时间调整周期tp内，永磁同步电机的实时转速Vt没有达到给定范围Vtl 时，死区时间td增加一个Λ td ;时间ti为5iTlOs，死区时间td的取值范围为h X/2,to为死区时间td的初值，t0=3.2us，ts为三相全桥电路的开关周期，Ve为永磁同步电机的额定转速，v0=0.4ve, tp 为 Is?3s, Λ td 为 0.5us?lus。
[0007]与现有技术相比，本发明的优点在于在发生紧急情况时，电梯在打开抱闸后先开始溜车一段时间，通过检测获得永磁同步电机的转向、转速V1和电流有效值Ii后；在电流有效值I1小于等于额定电流Ie的1/20时，溜车速度过快，超级电容对永磁同步电机供电，通过开环V/F控制，将轿厢拖至平层；在电流有效值I1大于额定电流Ie的1/20时，溜车速度比较慢，超级电容不对永磁同步电机供电，通过PWM控制，加快轿厢溜车速度，在当永磁同步电机实时转速达到给定范围％?\后，保持死区时间不变直到轿厢溜至平层；最终在轿厢至平层后开门放人；本方法下轿厢溜车速度较快，溜至平层所花时间较永磁同步电机封芯控制溜车方法所需时间大幅缩短，所需消耗电能也较少，从而降低对超级电容容量配置的需求。
[0008]作为优选，所述PWM控制的频率为2kHz?IOkHz。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1为本发明的三相全桥驱动电路图。
[0010]图2为本发明两个互补工作的IGBT管在一个开关周期内的给定的驱动脉冲的波形图及经死区时间调节的驱动脉冲的波形图。
【具体实施方式】
[0011]以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
[0012]本优选实施例为一种基于永磁同步电机的电梯的溜车速度的控制方法，在三相全桥电路的IGBT管(Insulated Gate Bipolar Transistor,绝缘栅双极型晶体管)获得给定的PWM (Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)信号后短路的同时，打开抱闸，打开抱闸后溜车一段时间h，在时间h内，电梯中央控制单元通过检测三相全桥电路其中任意两相的电流获得永磁同步电机的转向、转速V1和电流有效值I1 ;
当电流有效值I1小于等于永磁同步电机额定电流Ie的1/20时,超级电容对永磁同步电机供电，采用开环V/F控制，根据时间h内的溜车方向将轿厢拖至平层；
当电流有效值I1大于永磁同步电机的额定电流Ie的1/20时,超级电容不对永磁同步电机供电，采用PWM控制,通过对死区时间td的调节,加快永磁同步电机实时转速vt，当永磁同步电机实时转速Vt达到给定范围％?\后，保持死区时间td不变直到轿厢溜至平层；轿厢到达平层后打开电梯门，待乘客都离开电梯后关闭电梯门；
其中，PWM控制采用高频斩波控制(high frequency chopping),频率优选为2k?10kHz，具体是指，三相全桥电路的三个上IGBT管(T1、T3、T5)的开关采用一相同驱动脉冲控制，三相全桥电路的三个下IGBT管(Τ2、Τ4、Τ6)的开关采用另一相同驱动脉冲控制，三相全桥电路所有IGBT管均关闭的时间也即相应上、下IGBT管开关之间的间隙为死区时间td，且三相全桥电路的上IGBT管(Tl、T3、T5)与相应下IGBT管(T2、T4、T6)互补工作，在每个死区时间调整周期tp内，永磁同步电机实时转速Vt没有达到给定范围Vtl?\时，死区时间td增加一个Λ td。[0013]在本实施例中，时间&为5iTlOS，死区时间td的取值范围为tQ X/2, t0为死区时间初值，t0=3.2us, ts为PWM控制周期也即三相全桥电路的开关周期，Ve为永磁同步电机的额定转速，Vtl=0.4ve，tp为I s~3s，A td为0.5us~lus。所有上IGBT管和下IGBT管均可用MOS管替代。以上IGBT管Tl和下IGBT管T2为例，给定的PWM控制的驱动脉冲一个开关周期ts的波形图如图2 (a)所示，其中，D为占空比，范围为0.4^0.6，优选为0.5 ;图2(b)则为经死区时间td调整后PWM控制的驱动脉冲一个开关周期ts的波形图。
[0014]轿厢溜车相关原理:由于永磁同步电机反电势与转速成正比，转速越高，反电势越大；在采用PWM控制方式下，在IGBT管开通时，无论上桥还是下桥，永磁同步电机三相均相当于短路，永磁同步电机模型等效为R-L负载，从而永磁同步电机电流在反电势的作用下增加；当所有IGBT管均关闭时，即在死区时间td时，此时永磁同步电机电流通过反并二极管续流，由于直流母线电压的存在，使得永磁同步电机发电电流下降。而且，由于PWM控制采用了高频斩波控制 方式，使得电流能够平滑的下降，有效减少永磁同步电机的抖动。
【权利要求】
1.一种基于永磁同步电机的电梯的溜车速度的控制方法，其特征在于:在三相全桥电路由IGBT管获得给定的脉冲宽度调制信号后短路的同时，打开抱闸，打开抱闸后溜车一段时间h，在时间h内，电梯中央控制单元通过检测三相全桥电路其中任意两相的电流获得永磁同步电机的转向、转速V1和电流有效值I1 ； 当电流有效值I1小于等于额定电流Ie的1/20时,超级电容对永磁同步电机供电,采用开环V/F控制，根据时间h内的溜车方向将轿厢拖至平层； 当电流有效值I1大于额定电流Ie的1/20时，超级电容不对永磁同步电机供电，采用PWM控制,通过对死区时间td的调节,加快永磁同步电机实时转速vt，当永磁同步电机实时转速Vt达到给定范围Vtl '后，保持死区时间td不变直到轿厢溜至平层； 轿厢到达平层后打开电梯门，待乘客都离开电梯后关闭电梯门； 其中，所述PWM控制是指，三相全桥电路的三个上IGBT管(T1、T3、T5)的开关采用一相同驱动脉冲控制，三相全桥电路的三个下IGBT管(Τ2、Τ4、Τ6)的开关采用另一相同驱动脉冲控制，三相全桥电路所有IGBT管均关闭的时间为死区时间td，且三相全桥电路的上IGBT管(T1、T3、T5)与其相应下IGBT管(Τ2、Τ4、Τ6)互补工作，在每个死区时间调整周期tp内，永磁同步电机的实时转速Vt没有达到给定范围VtI?Ve时，死区时间td增加一个Λ td ;时间ti为5s"10s,死区时间td的取值范围为tQ J2,10为死区时间td的初值，tQ=3.2us,ts为三相全桥电路的开关周期，Ve为永磁同步电机的额定转速，V0=0.4ve, tp为Is?3s, Λ td为0.5us?Ius0
2.根据权利要求1所述的基于永磁同步电机的电梯的溜车速度的控制方法，其特征在于:所述PWM控制的频率为2kHz?10kHz。
【文档编号】B66B1/06GK103964273SQ201410178490
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年4月29日 优先权日:2014年4月29日
【发明者】胡庆波 申请人:宁波宏大电梯有限公司