安全保护方法、电梯控制器以及强驱电梯系统与流程

本发明涉及电梯控制领域，更具体地说，涉及一种安全保护方法、电梯控制器以及强驱电梯系统。

背景技术

目前，在公共场合所见到直梯系统绝大多数是曳引驱动式电梯(下文简称曳引电梯)。在曳引电梯中，曳引轮作为驱动部件，轿厢和对重通过钢丝绳悬挂在曳引轮上。电梯控制柜驱动主机带动曳引轮，并依靠轮子绳槽的摩擦牵引驱动轿厢沿轨道运动。在电梯运行过程中，若出现安全回路断开或驱动类故障，曳引电梯会进入急停状态，其通用的控制时序是：控制柜先停止驱动输出，再发抱闸指令，借助抱闸将电梯停下来，最后进行封星(通常采用机械封星接触器进行封星操作)。

此外，还有一类直梯系统叫做强制驱动式电梯(下文简称强驱电梯)。该强驱电梯与曳引电梯的主要区别是没有对重，即依靠钢丝绳悬吊的方式驱动电梯轿厢。相对于曳引电梯，强驱电梯的耗能较大、最大梯速相对有限，这也导致强驱电梯在楼层较高的场合应用较少。

随着近年来人们生活水平的提升，别墅梯的大量普及给了强驱电梯应用空间。别墅梯楼层矮、梯速低，强驱电梯省去对重不仅降低了电梯成本，也能够为安装更大的轿厢腾出空间，因此成为各主梯厂关注的热点。目前强驱电梯控制柜大多是沿用曳引电梯的控制柜，或根据曳引电梯的控制柜改制而来，其急停工况下的处理逻辑依然是先停止驱动输出、再下抱闸、最后封星。

然而，对于强驱电梯，由于单侧驱动力较大，急停工况下，从停止驱动输出至抱闸真正动作，期间有几百毫秒时间电梯轿厢处于失控状态。这短短的几百毫秒很可能让轿厢出现较长的溜车距离，或达到较高梯速，有可能引起安全钳工作，导致困人、给救援带来不便。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于，针对上述强驱电梯在急停工况下存在溜车距离长、梯速变化大的问题，提供一种安全保护方法、电梯控制器以及强驱电梯系统。

本发明解决上述技术问题的技术方案是，提供一种安全保护方法，应用于强驱电梯的电梯控制器，包括：

在强驱电梯进入急停工况时，停止向驱动电机输出驱动电压并向封星单元输出封星信号，同时向抱闸控制单元下发抱闸指令；

所述封星单元在接收到封星信号时，短接所述强驱电梯的驱动电机的三相绕组。

在本发明所述的安全保护方法中，所述封星单元集成于逆变器单元，且所述封星信号输出到所述逆变器单元中的功率单元的控制端并使所述逆变器单元中的三相下桥桥臂同时导通。

在本发明所述的安全保护方法中，所述方法还包括：

实时检测封星电流；

在封星开启状态且所述封星电流超过第一预设值时，停止向所述逆变器单元输出封星控制信号。

在本发明所述的安全保护方法中，所述方法还包括：在封星关闭状态且所述封星电流小于第二预设值时重新向所述逆变器单元输出封星控制信号，所述第二预设值小于所述第一预设值。

在本发明所述的安全保护方法中，所述方法还包括：在封星开启状态，实时检测封星电流，且在所述封星电流超过第三预设值时，停止向所述逆变器单元输出封星控制信号并报警。

本发明还提供一种电梯控制器，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述方法的步骤。

本发明还提供一种强驱电梯系统，包括如上所述的电梯控制器。

本发明还提供一种电梯控制器，包括柜体以及位于柜体内检测电路、主控制器、抱闸控制电路、封星电路以及驱动控制电路；其中：所述检测电路连接到所述主控制器，并在检测到安全回路断开或电梯控制器故障时向所述主控制器发送故障信号；所述主控制器分别连接驱动控制电路、封星电路以及抱闸控制电路，并在接收到所述检测电路的故障信号时停止向驱动控制电路输出驱动信号，并输出封星信号以及向所述抱闸控制电路下发抱闸指令。

在本发明所述的电梯控制器中，所述封星电路集成于逆变器单元，且所述逆变器单元根据所述主控制器的封星信号使三相下桥桥臂同时导通实现封星。

在本发明所述的电梯控制器中，所述电梯控制器还包括电流检测单元，所述电流检测单元连接到所述逆变器单元的输出相线，并检测所述逆变器单元输出相线电流；所述主控制器连接到所述电流检测单元，并根据所述电流检测单元测得的相线电流调整封星信号。

本发明的安全保护方法、电梯控制器以及强驱电梯系统，通过在强驱电梯进入急停工况时立即输出封星信号，并同时下发抱闸指令，避免了在抱闸生效前的失控，实现及时、可靠的安全保护。本发明还使用滞环控制将封星电流维持在一定范围内，既保证有足够的力矩用于平衡负载又能保护电梯控制器不因电流过大而损坏。

附图说明

图1是本发明安全保护方法第一实施例的流程示意图；

图2是本发明安全保护方法第二实施例的流程示意图；

图3是本发明电梯控制器实施例的示意图；

图4是本发明电梯控制器另一实施例的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，是本发明安全保护方法第一实施例的示意图，该安全保护方法可应用于强驱电梯的电梯控制器(例如变频器)，实现强驱电梯在急停工况下的安全保护。本实施例的安全保护方法包括：

步骤s11：在强驱电梯进入急停工况时，停止向驱动电机输出驱动电压并向封星单元输出封星信号，同时向抱闸控制单元下发抱闸指令。

具体地，强驱电梯可在安全回路中任一安全开关断开时进入急停工况，也可在驱动故障时进入急停工况，即一旦强驱电梯的电梯控制器在任一安全开关异常或发生驱动故障时，立即关断驱动电机的驱动电压，并向封星单元发送封星信号，同时向抱闸控制单元发送抱闸指令。

步骤s12：封星单元在接收到封星信号时，短接强驱电梯的驱动电机的三相绕组。上述封星操作使驱动电机的三相绕组中产生阻力矩，降低该驱动电机转速直至电梯轿厢缓慢溜车，最后抱闸完成动作，电机被抱死，电梯轿厢停止。

上述安全保护方法，可在下发抱闸指令(即强驱电梯出现急停工况)至抱闸真正动作的几百毫秒内，通过封星控制降低驱动电机转速，以使电梯轿厢缓慢溜车，大大提高了强驱电梯在急停工况时的安全性。

为提高封星控制的响应速度，上述安全保护方法采用电子封星，即上述封星单元集成于电梯控制器中的逆变器单元，且封星信号输出到逆变器单元中的功率单元的控制端。相应地，步骤s11中的封星信号为高低电平信号，其通过使逆变器单元中三相下桥桥臂导通实现电子封星。当然，在实际应用中，也可采用传统的机械封星接触器进行封星，但其不仅响应慢，封星状态下封星接触器有电流声，而且对于电机旋转中封星带来的大电流问题，无法像电子封星一样进行滞环控制处理。

如图2所示，是本发明安全保护方法第二实施例的示意图，该方法具体包括以下步骤：

步骤s20：实时检测安全回路是否断开或是否发生驱动类故障，并在安全回路断开(即任一安全开关断开)或发生驱动类故障时执行步骤s21。

步骤s21：强驱电梯的电梯控制器进入电梯急停工况，此时电梯控制器已经无法确保强驱电梯系统的安全、稳定运行，因此立即停止向驱动电机输出驱动电压。

步骤s22：开启封星(即向封星单元输出封星信号)，同时向抱闸控制单元下发抱闸指令。该步骤中，优先采用电子封星，由于抱闸有几百毫秒的动作延迟，这段时间内主要依靠电子封星减速、溜车。

步骤s23：实时检测封星电流。由于此时电机依然在高速运转，会产生较大的封星电流，因此需要通过载频级别的封星电流滞环控制尽可能将封星电流稳定在一定范围内。

步骤s24：根据步骤s23中检测获得的封星电流判断当前是否发生了过流故障(例如判断封星电流是否超过电机控制器额定电流的2.5倍)，封星过程中的过流故障默认发生了对地短路，此时继续封星会有炸机风险。因此当确认发生了过流故障，直接执行步骤s25，否则执行步骤s26。

步骤s25：停止封星(例如停止向逆变器单元发出封星信号)，并报故障等待维修。

步骤s26：判断封星电流是否超过第一预设值，若封星电流超过第一预设值则执行步骤s27，否则执行步骤s28。

上述第一预设值可根据强驱电梯的具体参数设置，通常可以设置为电梯控制器额定电流的1.5～1.6倍，即电梯控制器可承受在该范围之内的电流。

步骤s27：关闭封星，例如停止向逆变器单元输出封星信号，以使逆变器单元中三相下桥桥臂的功率单元断开，并返回步骤s23继续检测封星电流。

步骤s28：判断封星电流是否小于第二预设值，若封星电流小于第二预设值则执行步骤s29，否则执行步骤s23，若封星电流大于第二预设值且不超过第一预设值，则保持原封星状态不变，继续检测封星电流，即在封星关闭状态保持封星关闭，在封星开启状态保持封星开启。

上述第二预设值可根据强驱电梯的具体参数设置，通常可以设置为电梯控制器额定电流的1.4～1.5倍。

步骤s29：开启封星，例如重新向逆变器单元输出封星信号。

从上述步骤s21～s29可知，本实施例的安全保护方法由于调整了保护时序中封星和抱闸的顺序，封星开启时驱动电机的高速运行、单侧受力大导致封星电流较大，因此需要配合封星电流滞环控制以保护电机控制器(机械封星即使提前动作也无法针对封星电流大小进行滞环控制)。在不发生过流故障的情况下，当封星电流在第二预设值和第一预设值之间时不改变封星状态；当封星电流大于第一预设值时，关闭封星；当封星电流小于第二预设值时，确保封星开启。

如图3所示，是本发明电梯控制器实施例的示意图，该电梯控制器3可用于实现强驱电梯运行控制。本实施例中的电梯控制器3可包括柜体以及位于柜体内检测电路31、主控制器32、抱闸控制电路33、封星电路35以及驱动控制电路34，且检测电路31、抱闸控制电路33、封星电路35和驱动控制电路34分别连接到主控制器32。在具体实现时，上述检测电路31、主控制器32、抱闸控制电路33、封星电路35以及驱动控制电路34可集成到同一印刷电路板或多个印刷电路板。

检测电路31具体可包括安全回路检测部分和驱动故障检测部分，其中安全回路检测部分用以检测井道内强驱电梯系统各安全部件内的安全开关是否闭合；驱动故障检测部分则用于检测电梯控制器是否工作正常(例如检测电梯控制器各处的电流、电压是否超出对应的阈值等)。无论是安全回路突然断开或者是电梯控制器的突然故障，强驱电梯系统即使短时间的继续运行都会具有巨大风险，此时电梯控制器会要求电梯急停，即检测电路31在检测到安全回路断开(即任一安全开关断开)或电梯控制器故障时，生成故障信号并发送到主控制器32。

主控制器32可结合运行在集成电路芯片上的软件实现，其在接收到来自检测电路31的故障信号时，使强驱电梯系统内进入急停工况。在急停工况下，主控制器32首先停止向驱动电机输出驱动电压，并提前封星(向封星电路35输出封星信号，同时向抱闸控制电路33下方抱闸指令)，即在驱动电机还未静止的情况下，先进行封星，将梯速降下来缓慢溜车。最后抱闸控制电路33控制抱闸接触器生效，驱动电机被抱死，电梯轿厢停止。

为提高响应速度、控制封星电流，上述封星电路35可采用电子封星，即封星电路集成于逆变器单元，具体由主控制器32向逆变器单元输出用于使逆变器单元三相下桥桥臂同时导通电平使驱动电机绕组短接，并由逆变器单元实现封星。当然，在实际应用中，也可采用封星接触器短接驱动电机绕组，但因其响应速度较慢，且封星过程不可控，安全性提高有限。

为避免封星过程产生的封星电流过大而损坏电梯控制器3，可在上述电梯控制器3中增加一个连接到主控制器32的电流检测电路，该电流检测电路可在封星开启时检测电流，从而主控制器32可根据检测电流，进一步计算获得封星电流，并根据计算获得的封星电流采用滞环控制将封星电流维持在一定范围内，既保证有足够的力矩用于平衡负载又能保护电梯控制器不被损坏。

具体地，主控制器32在封星电流超过第一预设值时关闭封星，在封星电流小于第二阈值时开启封星，在封星电流在第二预设值和第一预设值之间时不改变封星状态。并且，主控制器32在封星电流超过第三阈值时，直接关闭封星并报错。

上述第一预设值、第二预设值、第三预设值可根据强驱电梯控制柜的相关参数进行设置，具体的，上述第一预设值可为电梯控制器3的额定电流的1.5～1.6倍，第二预设值可为电梯控制器3的额定电流的1.4～1.5倍，第三预设值可为电梯控制器3的额定电流的2.5倍。

如图4所示，本发明还提供一种电梯控制器，包括存储器41和处理器42，上述存储器41中存储有可在处理器42上运行的计算机程序，处理器42执行所述计算机程序时实现如图1、图2所示方法的步骤。

本发明还提供一种强驱电梯系统，包括如上所述的电梯控制器。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。