驱动系统及用于控制驱动系统的方法

技术领域

本发明一般涉及升降机驱动系统技术领域。

背景技术

通常，输送机(例如升降机)包括驱动系统，该驱动系统用于控制向该输送机的电动机的供电以便传送诸如升降机轿厢的输送实体。此外，驱动系统控制电动机的速度和扭矩。驱动系统可以包括驱动控制部件和变频器。驱动控制部件可以对变频器产生诸如速度基准和扭矩基准，变频器根据所述速度基准控制电动机的速度并且根据所述扭矩基准控制扭矩。

在输送装置或系统中，驱动控制部件可以由诸如升降机的输送设备的控制单元控制，并且例如它可以包括限定用于变频器的速度基准和扭矩前馈的位置控制部件。最终扭矩基准是扭矩前馈和速度控制器输出扭矩的总和。如果扭矩前馈没有被精确地确定，则速度控制器必须校正扭矩基准。在这种情况下，例如通常不能实现升降机乘坐时的平稳启动。

为了获得升降机的良好乘坐舒适性，升降机位置或运动控制需要调节一致。此外，一些诸如机械制动拖滞的监督，也需要适当地调节运动控制。传统上，调节是一个复杂且耗时的过程，包括使具有不同的负载的升降机运行到不同的位置。执行调节程序的人员必须仔细地观察牵引轮的运动，并且有时手动释放制动器。

这种手动调节过程需要操作人员的大量专业知识和时间，并且安装与维护人员也容易出现错误。鉴于这些原因，因此需要一种更可靠、更省时的解决方案。

发明内容

为了提供对不同发明实施例的一些方面的基本理解，以下给出了简化的概述。所述概述不是本发明的广泛综述。它既非旨在标识本发明的关键或重要元素，也并非旨在标示本发明的保护范围。以下概述仅以简化形式呈现本发明的一些概念，作为对本发明示例性实施例的更详细描述的序言。

本发明的目的是提供一种用于确定升降机的至少前馈控制参数值的方法。本发明的目的还在于提供一种升降机和用于控制驱动升降机的电动机的驱动系统的升降机控制单元。

本发明的目的是通过各个独立权利要求限定的升降机、升降机控制单元和方法来实现。

根据第一方面，本发明涉及一种用于确定升降机的至少一个位置控制前馈扭矩参数值的方法，升降机包括用于驱动电动机的驱动系统和用于控制驱动系统的升降机控制单元。升降机控制单元包括位置控制部件，并且位置控制部件包括用于确定位置控制前馈扭矩的部件，用于确定位置控制前馈扭矩的部件包括与升降机和/或升降机的构件有关的参数值。方法包括：驱动至少一个升降机试运行，测量和/或确定电机在试运行期间的扭矩，至少部分地基于位置控制前馈扭矩和/或在试运行期间测量和/或确定的电动机扭矩来确定升降机位置控制部件的下述位置控制前馈扭矩参数值中的至少一个：与平衡有关的参数值、与井道效率有关的参数值、与有效绳索和/或轿厢线缆质量有关的参数值以及与总的不变质量有关的参数值。

在本发明的一个实施例中，升降机试运行包括在底层和顶层之间的至少一个往返运行，并且至少一个参数值至少部分地基于在试运行期间或在试运行的一部分期间所确定的扭矩而被确定。

在本发明的一个实施例中，在试运行期间测量和/或确定的电动机扭矩包括在试运行的一些预定阶段之间所确定的平均扭矩。

在本发明的一个实施例中，所测量和/或所确定的电机在试运行过程中的扭矩包括：当升降机轿厢向上移动时在恒定加速度期间确定的平均扭矩和/或当升降机轿厢向下移动时在恒定加速度期间确定的平均扭矩，和/或当升降机轿厢向上移动时在恒定速度期间确定的平均扭矩和/或当升降机轿厢向下移动时在恒定速度期间确定的平均扭矩，和/或当升降机轿厢向上移动时在恒定减速度期间确定的平均扭矩和/或当升降机轿厢向下运动时在恒定减速度期间确定的平均扭矩。

在本发明的一个实施例中，升降机轿厢位置在试运行的一些阶段被存储，以用于确定在阶段之间的平均扭矩，例如使得升降机轿厢位置在恒定加速度的开始和结束时被存储，以用于确定恒定加速度期间的平均扭矩，和/或升降机轿厢位置在恒定减速度的开始和结束时被存储，以用于确定恒定减速度期间的平均扭矩，和/或存储升降机轿厢位置在恒定速度的开始和结束时被存储，以用于确定恒定速度期间的平均扭矩。

在本发明的一个实施例中，该方法包括方法包括：至少部分地基于在恒定速度向上期间的平均扭矩和在恒定速度向下期间的平均扭矩来确定涉及平衡的参数值，和/或至少部分地基于在恒定速度向上期间的平均扭矩和在恒定速度向下期间的平均扭矩来确定与井道效率有关的参数值，和/或至少部分地基于在恒定速度期间每米的平均扭矩率来确定涉及有效绳索和/或轿厢辆线缆质量的参数值，和/或至少部分地基于恒定加速度期间的平均扭矩、恒定速度期间的平均扭矩和恒定减速度期间的平均扭矩来确定与总的不变质量有关的参数值。

在本发明的一个实施例中，至少部分地基于所确定的参数值来确定升降机位置控制部件的扭矩前馈值。

在本发明的一个实施例中，至少部分地基于静态扭矩、动态扭矩和摩擦扭矩来确定升降机位置控制部件的扭矩前馈值，静态扭矩、动态扭矩和摩擦扭矩至少部分地基于所确定的参数值。

根据第二方面，本发明涉及一种用于控制驱动系统的升降机控制单元，驱动系统用于驱动升降机的电动机，其中升降机控制单元包括位置控制部件，并且位置控制部件包括用于确定位置控制前馈扭矩的部件，用于确定位置控制前馈扭矩的部件包括与升降机和/或升降机的构件有关的参数值。在本发明的方案中，升降机控制单元被配置成：控制驱动系统以驱动至少一个升降机试运行，测量和/或确定电机在试运行期间的扭矩，至少部分地基于位置控制前馈扭矩和/或在试运行期间测量和/或确定的电动机扭矩来确定升降机位置控制部件的下述位置控制前馈扭矩参数值中的至少一项：与平衡有关的参数值、与井道效率有关的参数值、与有效绳索和/或轿厢线缆质量有关的参数值以及与总的不变质量有关的参数值。

根据第三方面，本发明涉及一种升降机，其包括升降机轿厢，被配置成用于移动升降机轿厢的升降机电机，用于驱动升降机电机的驱动系统以及被配置为控制升降机和/或驱动系统的升降机控制单元。

利用本发明的方案，实现了用于位置控制的快速、可靠和自动的调节过程，例如易于供安装和/或服务人员使用。在本发明的一个实施例中，只需要在底层和顶层之间往返运行一次来调整位置控制参数。

当扭矩前馈被尽可能精确地确定时，速度控制器不必校正扭矩基准太多，例如这使得起动平滑。出于这些原因，与确定扭矩前馈有关的参数也必须被适应性地调节，使得扭矩前馈可以被精确地确定。

结合附图阅读时，从以下对具体示例性和非限制性实施例的描述，可以最恰当地理解本发明关于结构和操作方法的各种示例性和非限制性实施例及其附加对象和优点。

动词“包括”和“包含”在本文中用作开放式限制，既不排除也不要求存在未列举的特征。从属权利要求中的特征可相互自由组合，除非另有明确说明。此外，应当理解，在整个本文件中使用“一”或“一个”(即单数形式)，并不排除复数。

附图说明

本发明的实施例在附图中以示例方式而非限制方式示出。

图1示出了用于升降机电机的扭矩基准构造的一个示例实现。

图2示出了一个示例升降机实现的简化结构。

图3示出了与升降机向上运行示例中定义前馈扭矩有关参数有关的速度图和扭矩图。

图4示出了与升降机向下运行示例中定义前馈扭矩有关参数有关的速度和扭矩曲线图。

图5示出了根据本发明的示例方法。

具体实施方式

在一个实施例中，升降机包括驱动机器，该驱动机器包括产生用于移动升降机轿厢的驱动力的电动机。驱动系统被配置成控制向电动机的供电以移动升降机轿厢。此外，该驱动系统被配置成用于控制该电动机的速度和/或扭矩。

升降机可以包括至少一个升降机轿厢作为该运送实体，该运送实体被安排成沿着升降机井道在多个层站之间行进以用于转移人和/或负载。升降机系统的驱动机器可以是包括电动机的升降机提升机器，使得沿着升降机井道移动升降机轿厢。

在本发明的一个实施例中，驱动系统包括诸如驱动控制单元的驱动控制部件和变频器。驱动控制部件可以通过例如运动控制或位置控制来控制。驱动控制部件构造成生成即定义电动机的速度基准和电动机的扭矩基准。速度基准表示电动机的速度作为时间的函数。驱动控制部件被配置为向变频器提供所生成的电动机的速度基准和所生成的电动机的扭矩基准。变频器被配置成根据速度基准来控制电动机的速度并且根据扭矩基准来控制电动机的扭矩。变频器可以包括内部速度控制器。速度控制器可以是包括一个或多个可调节操作参数的任何类型的速度控制器。速度控制器可以是比例积分(PI)控制器。

图1示出了用于升降机电机的扭矩基准构造的一个实施示例。位置控制确定速度基准和扭矩前馈T

在本发明的一个实施例中，位置控制可以在运动控制单元或板(例如，电路板)中实现。例如在一个例子中，它可以是升降机主控制板和变频器之间的独立单元或板。速度控制器可以在变频器中实现。在一个实施例中，运动控制板或单元的输出是速度基准和扭矩前馈。

在本发明的解决方案中，扭矩前馈T

图2示出了一个升降机实施示例的简化结构，其可以是诸如高层升降机。实施示例包括升降机轿厢201、轿厢线缆202、补偿器203、牵引轮204和配重205。由牵引轮204支承的绳索和轿厢线缆质量m

·轿厢和吊重：m

·配重质量：m

·负载质量：m

·标称负载：m

·牵引轮半径(或直径)：r

·电机和牵引轮惯性J

·补偿器惯性J

·重力加速度g

·绳索卷绕比i

·井道高度：H

总前馈扭矩可以是静态扭矩、动态扭矩和摩擦扭矩的组合。在下面的一些例子中给出了静态扭矩、动态扭矩和摩擦扭矩是如何基于升降机系统特定的常数或操作数据来定义的，例如这些常数或操作数据可以基于试运行来收集。

在一个示例中，例如可以在井道的中间确定升降机平衡，其中质量是：

m

m

m

在平衡的情况下，负载质量是m

为了定义静态扭矩，必须定义保持所有质量所需的扭矩。基于此和上述内容，静态扭矩可被定义为：

绳索和轿厢缆绳的每米质量值可以减小到一个参数ρ

为了在示例中限定动态扭矩，所有的运动质量可以减小到马达轴处的惯性。轿厢线缆质量可以忽略。总惯性与电动机和牵引轮的惯性、所有质量的惯性以及补偿器的惯性成比例。

动态扭矩于是与轿厢的总惯性和加速度基准成比例，并且因此它可以被定义为：

其中M

总非变化质量Ma涉及以下中的至少一个：轿厢质量，吊索质量，配重质量，补偿器质量，机器质量和升降机系统绳索质量的一部分。在一个实施例中，总的不变质量Ma涉及所有先前列出的构件的质量，并且这样可以实现精确的前馈扭矩确定。

为了限定摩擦扭矩，必须考虑升降机中有几种机械损失，例如导向滚轮中的摩擦，绳索滑轮中的摩擦和空气阻力。如果所有损失被简化为轿厢辆速度的函数，则摩擦扭矩在该示例中可以被定义为：

其中η是井道效率，T

T

在一个实施例中，前馈扭矩可以在运动控制单元中根据用于T

例如可以自动调节用于前馈扭矩的参数可以是：诸如牵引轮的半径(r)、绳索绕绳比(i

在本发明的一个示例中，自动调节过程被配置成确定下述各项中的至少一项的参数值：平衡参数(b)、井道效率(η)、绳索和轿厢线缆的每米质量值和总的不变质量(Ma)。

图3A和3B示出了与在升降机的示例性向上运行中定义前馈扭矩有关参数有关的速度和扭矩曲线图。在图3A和3B的情况下，负载质量块使得轿厢侧比配重更重。

在启动电动机的驱动之前，即当电动机和升降机的状态静止时，驱动控制部件被构造成定义电动机的速度基准。此外，驱动控制部件被配置为定义电动机的状态基于所定义的速度基准而改变的时刻。在图3A和3B的示例中，在时刻h

图4A和4B是与图3A和3B类似的表示，但它们表示与在升降机的向下运行示例中定义前馈扭矩有关参数有关的速度和扭矩曲线图。

以下段落提供了如何估计参数的示例。

升降机平衡计算是为了在井道中间获得轿厢和配重之间的平衡，估计需要向配重增加多少重量。基于两个运行方向上的平均电动机扭矩的计算如下：

其中T

平衡参数可被计算为

井道效率可以从与平衡估算相同的平均扭矩来计算。摩擦扭矩为

测量的井道效率为

基于一次运行估计有效绳索和轿厢线缆质量。每米的扭矩率可以定义为

其中T

恒定速度时，计算ΔT/Δh的平均值。在运行之后，有效绳索和轿厢线缆质量的估计值被计算为

总的不变质量可以根据不同运行阶段的平均电动机扭矩来估计。在计算中考虑轿厢位置以及有效绳索和轿厢线缆质量。

在图3A和3B以及图4A和4B的示例中，在本发明的一个实施例中，轿厢位置存储在阶段1、2、5和6的结束阶段。在恒定加速度期间的平均扭矩T

加速度的中点为h

所述减速扭矩为

加减速所需的平均扭矩为

可以基于用于T

在本发明的一个实施例中，升降机位置控制可以通过从底层到顶层和返回的试运行来自动调整。在一个实施例中，可以通过使用在试运行期间获得的信息来调整以下参数：平衡、井道效率、有效绳索和轿厢线缆质量以及总的不变质量。当这些参数被正确地调整时，这使得平滑的启动和停止以及监控功能的预期行为成为可能。

图5示出了根据本发明的示例方法。该方法的第一步骤501包括驱动至少一个升降机试运行。然后第二步骤502包括在试运行期间测量和/或确定电动机的扭矩。该方法的第三步骤503包括至少部分地基于在试运行期间测量和/或确定的电动机扭矩来确定升降机位置控制部件的下述位置控制前馈扭矩参数值中的至少一项：与平衡有关的参数值、与井道效率有关的参数值、与有效绳索和/或轿厢线缆质量有关的参数值以及与总的不变质量有关的参数值。

在本发明的一个实施例中，驱动控制部件可以是单独单元，或者可以包括在其它单元中或作为其它单元的一部分，例如变频器，和/或在升降机实施中，驱动控制部件可以包括在升降机控制单元中或作为升降机控制单元的一部分。驱动控制部件也可以以分布方式布置在多于两个位置或多于两个单元中。驱动控制部件可以包括一个或多个处理器、一个或多个易失性或非易失性存储器、用于存储部分计算机程序代码和任何数据值、一个或多个通信接口单元以及可能的一个或多个用户接口单元。所述元件可以通过例如内部总线彼此通信地耦合。处理器可以被配置成执行存储在该存储器中的计算机程序代码的至少一些部分，从而致使该处理器并且因此致使该驱动控制部件执行所希望的任务，例如该驱动控制部件的操作和/或以上描述的方法步骤中的至少一些。因此，处理器可以被布置成访问存储器并从中检索和存储任何信息。为了清楚起见，这里的处理器指的是适于处理信息和控制驱动控制单元的操作以及其它任务的任何单元。操作也可以用具有嵌入式软件的微控制器解决方案来实现。类似地，存储器不仅限于某种类型的存储器，而是在本发明的上下文中可以应用适合于存储所述多条信息的任何存储器类型。通信接口单元提供用于与任何外部单元通信的接口。通信接口单元可以基于一种或多种已知的有线或无线的通信技术，以便交换多条信息。一个或多个用户接口单元可以包括一个或多个输入/输出(I/O)设备，诸如按钮、键盘、触摸屏、麦克风、扬声器和显示器等，用于接收输入和输出信息。

不应将上述说明中提供的具体实施例不应被解释为限制所附权利要求的适用性和/或解释。除非另有明确说明，否则上文描述中给出所提供的示例列表和群组并非是穷举的。