用于操作电梯系统的方法与流程
本发明涉及一种用于操作电梯系统的方法和电梯系统。
背景技术：
在电梯设计领域中，现已出现作为线缆驱动器的替代品的线性驱动器。这种线性驱动器包括永久性安装在电梯井中的定子单元和永久性安装在电梯轿舱上的至少一个转子单元。本发明适用于包括电梯轿舱和用于驱动电梯轿舱的这种线性驱动器的电梯系统。当向上移动时，电梯轿舱仅能以重力加速度进行制动。由于将驱动器设置为空挡，因而可以实现在极限值内尽可能快地安全减速。如果除了重力加速度之外还有其他指向下方的制动力作用在电梯轿舱上，那么电梯轿舱因此会以大小超过重力加速度的减速度来进行制动。导辊的滚动阻力可能已经产生这种增加的减速度。
对于电梯轿舱内的人员而言，这意味着失去地面接触并因此存在重大的受伤风险。为了使制动对于乘客而言是舒适的，持续地减小制动的驱动功率；这导致明显低于重力加速度的减速度。
线性驱动器的故障可能首先导致向上的驱动力的中断，使得电梯轿舱由于重力加速而受到制动；其次，短路可能突然产生向下作用在电梯轿舱上的驱动力。因此，电梯轿舱不仅仅以重力加速度进行减速，而乘客必然会被抛掷为头先撞到天花板上。的确，电梯轿舱的这种危险的减速可以通过附接到电梯轿舱的加速度传感器来确定。然而，所确定的减速度值必须非常迅速地传输到能够发起合适的安全措施的安全设备。无线数据传输路径越来越多地用于在电梯轿舱与井中安装的单元之间进行信号传输，以便能够省略移动线缆。这种移动线缆不能再用于每个井具有超过两个轿厢的电梯系统中。然而，现有的无线数据传输路径(例如wlan)会将数据传输延迟重要的几毫秒，因此太慢从而太不可靠。
技术实现要素：
本发明的目的在于减少上述危险。这通过根据权利要求1所述的用于操作电梯系统的方法和根据权利要求4所述的电梯系统来实现；优选的实施例和优点在从属权利要求和以下描述中展现，其中，所描述的实施例和优点同等适用于方法和装置。
根据本发明提供了一种用于操作电梯系统的方法。该电梯系统包括可移动地容纳在电梯井内的电梯轿舱和用于驱动电梯轿舱的线性驱动器。线性驱动器包括通过多个定子固定附接到电梯井的定子组件和附接到电梯轿舱的转子。定子组件包括多个电磁线圈，每个电磁线圈可以由多相交变电流中的一个相位来操作。该电梯系统尤其包括能够在共用电梯井中移动的多个、尤其是超过两个电梯轿舱。该方法包括以下方法步骤：
设置多相交变电流以操作定子组件并从而驱动电梯轿舱、尤其是为电梯轿舱提供向上的驱动力，
借助永久性安装在电梯井中的传感器来监测电梯系统的减速度值，
如果在监测步骤中确定减速度值高于预定阈值，则将线性驱动器切换到安全操作状态。
通过使用永久性安装在电梯井中的传感器，可以省略减速度值的无线数据传输和经由移动线缆进行的数据传输。因此，数据传输也可以在没有移动线缆的情况下通过导线来进行，并且因此非常迅速地传输到安全控制设备，该安全控制设备发起合适的安全措施。
为了进行监测，优选测量多相交变电流的相位角的变化过程，并且由此计算相位角的减速度。由于相位直接产生减速力，因此可以由相位角的减速度直接确定关于电梯轿舱的减速度的结论。相位角可以通过监测相电流来确定，这可以在逆变器处或者在逆变器与定子的线圈之间的连接线处局部地、直接地完成。与负责的逆变器的物理接近还使得能够实现从传感器到逆变器的快速有线信号链，该逆变器在适当的情况下可以切换到安全操作状态。
作为受控系统中的弹性的结果(例如线性电机中的电容器和电感、转子在电梯轿舱上的弹簧式悬挂)，相位角加速仅在一定的时间延迟之后才引起所述电梯轿舱的减速(在负向加速的意义上而言)；通过监测相位角延迟，因而可以提前几毫秒预测电梯轿舱的减速度，并因此可以获得用于发起安全措施的宝贵时间。
为了监测减速度值，优选使用电流测量仪器作为传感器来测量多相交变电流的相位。
除了上述元件之外，根据本发明的电梯系统还包括设计成用于监测电梯系统的减速度值的传感器、设计为如果确定减速度值高于预定阈值则将线性驱动器切换到安全操作状态的控制单元。根据本发明的电梯系统的特征在于，传感器永久性安装在电梯井中。
附图说明
下面参照附图更详细地解释本发明；其中，
图1示意性地示出根据本发明的具有线性电机的电梯系统的构造；
图2通过相应的矢量图示出当以恒定速度向上移动时用于操作线性电机的多相交变电流的相位的变化过程；
图3示出矢量图之一的详细视图；
图4示出矢量图的相关数学关系；
图5通过相应的矢量图示出在故障情况下向上移动且没有安全断电时多相交变电流的相位变化过程；
图6示出在故障情况下向上移动时相位的速度和减速度；
图7通过相应的矢量图示出在故障情况下向上行进且安全断电期间多相交变电流的相位变化过程。
具体实施方式
图1示出根据本发明的电梯系统1。其包括电梯轿舱2，电梯轿舱2以可竖直移动的方式容纳在电梯井7内。通过线性电机3来提供驱动，线性电机3包括永久性安装在井中的定子组件4和附接到电梯轿舱2的转子5。定子组件4包括多个定子k…q，这些定子沿着电梯井7一个接一个地布置并由相关联的逆变器9k…9q来操作。这些逆变器分别向相关联的定子k…q供应在各种情况下具有至少三个相位iu、iv、iw的多相交变电流iuvw；定子a…g的各个线圈u、v、w分别精确地经受一个相位的电流iu、iv、iw。例如，在国际专利申请wo2016/102385a1中公开了借助线性驱动器来驱动电梯轿舱的进一步解释说明，其与同步电动机有关。
如图2所示，当电梯轿舱沿行进方向6向上移动时，位于转子的影响区域内的线圈系统地经受多相交变电流的一个相位。相应地，逆变器9各自产生一系列正弦相电流iu、iv、iw，在三相定子的情况下，其中每个正弦相电流的相位偏移120°。在此，第二定子l的线圈u、v、w的激活紧接着第一定子k的线圈u、v、w的激活。由此通过线圈u、v、w来产生向前驱动转子5的移动磁场。
图2在此示出在以恒定速度行进期间各个相电流iuk、ivk、…iwq的变化过程；下方示出相应的时间点处的相位的矢量图。
图3以更大的比例示出矢量图中的一个，并用于阐述图4中示出的所使用的术语和数学关系。矢量指向与定子的相应适用相位角相对应的方向。在12点钟位置，相位角为0°。这时，相位沿相位角120°的方向以相位角速度
在电动机、尤其是同步电机操作期间，相位速度与转子3的速度同步。考虑到定子的长度l(参见图1)，转子3的速度v线性地取决于相位角速度ω(iii)。同样，转子的加速度a或减速度b线性地取决于相位角加速度a或相位角减速度b(iv)、(v)。
在本发明的上下文中，减速度b、b总是应理解为加速度a、a的负值，并且因此是用于制动的措施。减速度b、b越大，相关联的速度值ω、v从沿0方向的正值制动得越强。减速度b是当电梯轿舱向上移动时代表针对介绍中提到的危险的措施的相关值。减速度b越大(在正方向上)，乘客沿轿厢天花板方向被抛掷得越猛烈。减速度小于0意味着沿向上行进方向的加速度大于0，这具有使乘客脚上的接触压力增加的效果，因此不会导致其被抛掷轿厢天花板上。
在图5中，故障发生在时间t1。极性被无意地颠倒；相位ivm、ium和iwl因此反转。这时可以在矢量图中看到相位角180°处的相位角速度ω的反转。在该时间点，相位角减速度b取明显高于阈值b极限值的值。该阈值例如位于0.9处。这必然导致电梯轿舱2的急剧减速。这种电梯轿舱减速实际上不是直接在电梯轿舱2上测量的，而是通过监测相位角来推导的。
相位角速度ω的监测由电流测量仪器8在相应相位下执行，每个电流测量仪器8具有与安全控制单元10a、10g的有线连接。为了清楚起见，在图5中仅示出用于外部定子k、q的安全控制单元。安全控制单元10a…10g也可以分组为一个单元。在确定相位角减速度过大的情况下，安全控制单元10使相应的逆变器切换到防止大减速度的安全操作模式。这种连接也是有线的，使得从传感器到逆变器的信号链非常快。
在此，图5示出在没有安全断电的情况下相位从时间t1开始将如何进行，以便阐释危险。在安全状态下，定子m的线圈u和v以及定子l的线圈w例如被断开，使得相位以恒定的i＝0达到静止。这在图7中示出。
线性驱动器的冗余重叠结构根本上是有利的。在这种情况下，电梯轿舱在每种操作状态下都同时由多个定子驱动。在此，冗余定子彼此永久性地机械式耦接。如果在定子处或在其相关联的逆变器处发生故障，则这因此会导致该定子的旋转电场的加速或减速。由于负载(电梯轿厢)的质量的惯性，所以极轮角存在改变(同步电机的原理)。由于极轮角的改变，驱动力(驱动扭矩)也发生改变。因此，通过冗余驱动系统提供了软耦接。如果在软耦接的区域中检测到部分驱动系统的不可接受的加速度，则由此可以将其单独断开。
如果极轮角超过90°，则驱动器可能因此翻倒。这可能导致驱动力(驱动扭矩)的符号改变。这里，所涉及的部分驱动段也被断开。
另一方面，在非冗余驱动的构思中，电梯轿舱的减速度在断开情况下受限于重力加速度(除外)加上由动力损失(导辊的滚动摩擦、空气阻力等)导致的附加分量，这会导致所运载的人员被慢慢抬升。通过断开线性驱动器，避免了可能导致被猛烈抛到天花板上的强烈的其他减速力。
附图标记表
1电梯系统
2电梯轿舱
3线性驱动器
4定子组件
5转子
6行进方向
7电梯井
8电流测量仪器
9逆变器
10安全控制单元
k…q定子
u、v、w各个线圈
l定子长度
v转子速度
a转子加速度
b转子减速度
ω相位角速度
a相位角加速度(沿向上方向正向)
b相位角减速度(沿向下方向正向)
i电流大小
iuvw多相交变电流
iu、iv、iw多相交变电流的相位
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