CN1202982C - 电梯控制装置 - Google Patents

Abstract

一个电梯控制装置，当供应包括一个卷扬机的多绞盘马达动力的第一和第二转换器之一发生故障时，能够通过剩下的转换器安全可靠地进行援救工作。多绞盘马达包括具有第一和第二绞盘的双绞盘马达，并且在正常运行中，动力从第一和第二反相器分别提供到第一和第二绞盘。当第一反相器因超量电流损坏时，切断第一和第二接触器。结果，二个绞盘都收到来自第二反相器的动力，从而顺利进行援救工作，不会造成摆动。

Description

电梯控制装置

技术领域

本发明涉及一种电梯控制装置，尤其是涉及一种利用多个功率转换器来驱动一个卷扬机的大容量电梯的控制系统的电梯控制装置，其包括一个多绞盘马达，该电梯控制装置在系统的一个功率转换器发生故障的时候能够执行援救操作。

背景技术

随着近年来高层建筑的蓬勃发展，普遍使用运送大量乘客的超高速电梯以及包括顶轿厢和底轿厢的双层电梯，这种双层电梯运送乘客相当于两个轿厢。大容量多绞盘马达用来驱动这种类型的电梯。在利用这种多绞盘马达的电梯控制装置中，马达是用多个连结的功率转换器来驱动马达，每个转换器包括一个反相器装置和一个转换器装置。

图9显示了这种传统电梯控制装置的结构。在图9的结构中，转换器2a和2b通过接触器10c和10d与电源1并连。反相器3a和转换器2a相连，电容4a连接在反相器3a和转换器2a之间(这构成了系统A)；反相器3b和转换器2b相连，电容4b连接在反相器3b和转换器2b之间(这构成了系统B)。转换器2a和反相器3a形成了第一功率转换器，转换器2b和反相器3b形成了第二功率转换器。

例如，当卷扬机6的马达是一个双绞盘马达时，反相器3a通过接触器10a和第一绞盘相连，反相器3b通过接触器10b和第二绞盘相连。

主缆绳9悬挂在卷扬机6上，以使其能够提升轿厢8。轿厢8和配重7通过补偿绳索13借助补偿滑轮14相连。

电流探测器12c和12d安装在转换器2a和2b的输入端，电流探测器12a和12b安装在转换器3a和3b的输出端。电流探测器12e和12f分别安装在电容器4a和4b的终端。电流探测器12a到12f将探测信号输出到控制单元5a和5b。

控制单元5a控制反相器3a和3b，控制单元5b控制转换器2a和2b。通信单元11与控制单元5a和5b相连，以使两个控制单元能够进行数据交换。

以上所述结构中，例如，当反相器3a发生故障时，电梯停止运行。关掉接触器10c和10a，从操作系统中切断第一功率转换器(即转换器2a和反相器3a)，电源通过第二功率转换器(即转换器2b和反相器3b)，从而驱动卷扬机6并使乘客得到救援。

如图10A和10B所示，构成卷扬机6的双绞盘马达包括一个滑轮6，滑轮6安装在两个绞盘6a和6b的中间位置。绞盘6a和6b产生两个独立马达的驱动力，驱动滑轮6c，移动与轿厢8和配重7相连的主绳索9。因此，当卷扬机6由加到仅仅一个绞盘的动力启动时，卷扬机6摆动；这可能导致机械故障，如损坏绞盘6a和6b的轴承。

在这种情况下，电梯装置可能不能继续进行救援操作，把乘客困在轿厢中。进一步，当电梯机构因为这种方式被破坏时，因为对其进行维修而长时间不能重新运作；这种问题在超高层建筑的电梯系统中大量出现。

发明内容

考虑到上述存在的问题，本发明的目的就是提供一种改进的电梯控制装置，当提供包括一个卷扬机的多绞盘马达的第一和第二功率转换器之一发生故障时，电梯控制装置使用剩下的那个功率转换器安全可靠进行援救。

为了达到上述目的，根据本发明第一方面的电梯控制装置包括：一个卷扬机，其包括一个具有安装在滑轮两侧的第一和第二绞盘的多级马达；第一和第二功率转换器，分别向第一和第二绞盘提供动力；一个短路单元，使第一和第二动力转换器的输出端短路；以及一个控制单元，当第一和第二功率转换器之一发生故障时，使短路单元执行一个短路操作，并使另一个功率转换器向第一和第二绞盘提供动力，以使卷扬机进行援救工作。

根据本发明的第二方面，在第一方面的电梯控制装置中，通过输入端接触器和输出端接触器，第一和第二功率转换器的输入端和输出端分别连到电源以及第一和第二绞盘上；控制单元使短路单元仅在控制单元已经输入一个发生故障操作应答信号和一个接通操作应答信号的情况下时，进行一个短路操作。发生故障操作应答信号显示与发生故障功率转换器相连的输入端接触器和输出端接触器已经切断。接通操作应答信号显示与正常的转换器相连的输入端接触器和输出端接触器是接通的。

根据本发明的第三方面，在第一方面的电梯控制装置中，当通过其它功率转换器向第一和第二绞盘提供动力，对卷扬机进行援救操作时，控制单元给出一个预定的加速度和减速度，这些值要比在正常运作中的速度低。

根据本发明的第四方面，在第一方面的电梯控制装置中，控制单元输入一个轿厢内部载荷探测值，并且当载荷探测值在设定的范围内时，将加速度或减速度设定成第一设定值；当载荷探测值超出设定的范围时，控制单元将加速度或减速度设定成第二设定值，第二设定值比第一设定值要小。

根据本发明的第五方面，在第四方面的电梯控制装置中，当载荷探测值超出设定范围时，控制单元终止执行救援操作，而不用将加速度和，如果需要的话包括减速度，设定成第二设定值。

附图说明

图1显示了本发明第一实施例的结构；

图2显示了图1显示的实施例的操作流程图；

图3显示了本发明第二实施例的结构；

图4显示了图3显示的实施例操作流程图；

图5显示了以本发明实施例进行援救操作的操作方式的特征图；

图6显示了本发明第三实施例的结构；

图7显示了图6显示的实施例操作流程图；

图8显示了本发明第四实施例操作流程；

图9显示了传统的电梯控制装置的结构；

图10A和10B显示了双绞盘马达、以及由双绞盘马达驱动的轿厢和配重的结构。

具体实施方式

下面将对本发明的实施例做出解释。具有如图9、10A和10B所示结构的元件由相同的标号表示，以后不作进一步显示。

图1显示了本发明第一实施例的结构。图1的结构与图9不同的是接触器10e安装在卷扬机6的输入端(即反相器3a和3b的输出端)以使第一和第二绞盘的距离缩短。当接触器10e接通时，从任一个反相器向两个绞盘提供能量。

例如，在存在包括第一功率转换器的系统A和包括第二功率转换器的系统B的情况下，并且在系统A通过切断接触器10c和10a而切断后，系统B的主电路与卷扬机6的马达短路而与两个绞盘连接，接触器10e接通，接着接触器10d和10b接通。

相反地，在系统B通过切断接触器10d和10b而切断后，当系统的主电路与卷扬机6的马达短路而与两个绞盘相连时，接触器10e接通，接着接触器10c和10a的接通。

基本上，在这个实施例中，控制单元5a控制着整个电梯，并且控制单元5b根据控制单元5a的命令控制着转换器2a和2b。而且，控制单元5a控制着接触器10a-10d以及接触器10e的开关操作。

接下来，基于图2显示的流程图，对图1显示的实施例的操作做出说明。下面的例子说明了当电梯在反相器3a因过量电流而发生故障停止时，救援操作的实施情况。

从START操作处理进到步骤201，其中电梯的上下移动得到控制。接着，步骤202，对主电路的不正常进行判断。当判断正常时，操作返回步骤201并且电梯继续运行。当探测到不正常时，操作进行到步骤203。步骤203，停止电梯的运行。步骤204，确认不正常发生的主电路。

如上所述，这个例子描述了因过量电流使反相器3a的发生故障情况。步骤205，反相器3a(不正常主电路)断开。也就是说，控制单元5a切断接触器10a和10c，切断电源1和卷扬机6的系统A的主电路。

步骤206，连接一个普通反相器。控制单元5a接通接触器10b和10d，将转换器2b与电源1连接，将反相器3b(普通反相器)与卷扬机6的马达相连。步骤207，控制单元5a接通接触器10e，使卷扬机6的第一和第二绞盘短路，并使反相器2b的输出加到两个绞盘上。下一步骤208，电梯起动，执行援救工作，将轿厢8传送到援救层并使乘客在结束所有操作前从轿厢8离开。

以这种方式，在第一实施例中，普通反相器的输出加到了多绞盘马达的所有绞盘上，甚至在反相器其中之一发生故障的情况下，仍使马达稳定转动。这防止了卷扬机6的机械发生故障，并使电梯的援救操作在主电路发生故障的情况下安全正确的执行。

图3显示了本发明的第二实施例的结构。图3与图1的结构不同的是控制单元5a输入一个来自接触器10a到10e的应答信号，这个信号显示了接触点已经稳妥的切断或接通。

下面，基于图4的流程，将对如图3所示本实施例的操作做出解释。步骤401，控制电梯的上下移动。接着，在步骤402，判断主电路的不正常。当判断正常时，操作返回步骤401，电梯继续运行。当检测到不正常时，操作进行到步骤403。步骤403，停止电梯操作。步骤404，确认到主电路发生不正常。如前例所述，这个例子描述因过量电流反相器3a发生故障的情况。

步骤405，切断反相器3a(不正常主电路)。也就是说，控制单元5a断开接触器10a和10c，断开了电源1和卷扬机6的系统主电路。步骤406，判断是否输入一个显示接触器10a和10c断开的断开操作应答信号；当输入一个断开操作应答信号时，操作运行到步骤407。当判断没有断开操作应答信号时，存在着接触点可能被熔断的危险；在这种情况下，继续进行操作将进一步破坏电梯装置，基于这个原因，操作终止不执行援救操作。

步骤407，连接一个普通反相器。控制单元5a接通接触器10b和10d，将电源1与转换器2b相连，将卷扬机6的马达与反相器3b(正常反相器)相连。步骤408，判断是否输入一个显示接触器10b和10d接通的接通操作应答信号；当输入一个接通操作应答信号时，操作运行到步骤409。当判断没有接通操作应答信号时，因为电流没有传到卷扬机6的绞盘上，操作终止不执行援救操作。

步骤409，控制单元5a接通接触器10e，使卷扬机的第一和第二绞盘短路。步骤410，判断是否输入一个显示接触器10e接通的接通操作应答信号；当输入一个接通操作应答信号时，操作运行到步骤411。当判断没有接通操作应答信号时，因为动力不能从反相器供应到第一绞盘A上，所以操作终止不执行援救操作。

接下来，步骤411，启动电梯，执行援救操作，将轿厢8运送到援救层，并使乘客在结束所有操作之前离开轿厢8。

在这种方式中，根据本发明的第二个实施例，来自接触器的应答信号用于确定在主电路因为接触器的不正常而不能切断或接通，电源不能加到马达上，而且如提供电流会存在损坏电梯装置的危险情况时的援救操作。因此，除了第一实施例的优点外，第二实施例可以防止第二次的机械损坏。

当使绞盘短路后驱动马达时，执行与正常操作相同的控制时，加在反相器的载荷比正常情况下要大。例如，当以与正常操作下相同的速度驱动马达时，简单计算，反相器的输出电流是正常情况电流的两倍。例如在电梯上升操作中，马达转矩一般可以通过下面等式(1)-(4)表达。

稳态向上转矩＝(载荷质量+轿厢质量+主绳索质量-配重质量-补偿质量)×滑轮直径/2×机械效率…(1)

向上加速转矩＝加速度/19.6×滑轮直径×(滑轮GD2)+稳态向上转矩…(2)

向上减速转矩＝减速度/19.6×滑轮直径×(滑轮GD2)+稳态向上转矩…(3)

电流＝√(q轴向电流×轴向载荷转矩/额定转矩+轴向电流)…(4)

从以上等式可以清楚看到，当电梯运行时，除了加速度和减速度以外，其它所有的值都是固定的。结果，马达转矩和马达电流通过减小加速度和减速度中的至少一个，可以降低马达转矩和马达电流。

图5显示了在援救操作期间操作方式的一个例子。实线表示在正常运行期间的操作方式，虚线表示援救期间的操作方式。两种方式在强化和反馈模式上有区别；这个例子显示了最大载荷量的情况。在援救操作期间的反馈模式中存在两种模式：和强化模式相同的突然减速，以及比强化模式减速慢的逐渐减速；这两种情况可以选择其一。

对于向上加速转矩如等式(2)所示，向上操作以强化方式执行，稳态向上转矩是正数；因此，第一项的值可以通过减小加速度而减小，以使所需转矩减小。

对于向上减速转矩如等式(3)所示，因为稳态向上转矩是负数，当减速度与正常运行期间的相同，没有问题发生。相反，在反馈模式中，通过维持与正常运行期间相同方向的加速度，减小减速度到低于正常运行的水平，转矩可以减小。

在这种方式中，当执行援救操作时，通过将加速度和减速度减小到低于正常运行值，加速和减速期间的电流可以被控制，减小反相器的载荷并使援救工作稳妥进行。

图6显示了本发明第三实施例的结构。与图1不同的是图6载荷探测器1 5安装在轿厢上，并将载荷探测信号输入到控制单元5a。一般情况下，反相器的载荷当电梯发生故障时与根据轿厢8中的乘客数的负荷是不一致的。

在正常绳索系统的电梯中，配重7的质量和轿厢8的质量越接近，所需的转矩越小，这样，反相器的载荷越小。另一方面，当电梯满载乘客向上运动时，或者当电梯未载乘客向下运动时，反相器所需输出的最大。强化模式和反馈模式的条件不同。

下面基于流程图7将对图6显示的实施例做出描述。从START操作到步骤701，控制电梯的向上向下运动。步骤702，判断主电路是否正常。当判断为正常时，操作返回步骤701，电梯继续运行。当检测到不正常时，操作进行到步骤703。步骤703，停止电梯操作。步骤704，确认不正常主电路。

如前例所述，这个例子描述因过量电流反相器3a发生故障的情况。

步骤705，切断反相器3a(不正常主电路)。也就是说，控制单元5a断开接触器10a和10c，断开了电源1和卷扬机6的系统主电路。

步骤706，连接一个普通反相器。控制单元5a接通接触器10b和10d，将电源1与转换器2b相连，将卷扬机6的马达与反相器3b(正常反相器)相连。步骤707，控制单元5a接通接触器10e，使卷扬机6的第一和第二绞盘短路，并使反相器2b的输出加到两个绞盘上。

步骤708，载荷探测器15探测轿厢8的载荷。步骤709，判断是否所检测的值W在上限WH和下限WL之间。当探测值W在上下限之间时，操作运行到步骤710，电梯加速度α以α1驱动，电梯减速度β以β1驱动；当检测值W超出上下限时，电梯加速度α以α2驱动，电梯减速度β以β2驱动；当在正常运行范围之内的加速度和减速度表示为αn和βn时，存在如下关系：

αn＞＝α1＞α2，βn＞＝β1＞β2

步骤712，启动电梯，执行援救操作，将轿厢8运送到援救层，并使乘客在结束所有操作之前离开轿厢8。

这种方式，在第三实施例中，加速度和减速度是根据援救操作的载荷状态来确定。因此，当电梯能够在高的加速度下进行操作时，电梯能够较快地到达援救点，缓减乘客的紧张情绪；当确定载荷较大时，电梯不能迅速加速，加速电流被减小，从而减小反相器的载荷，以使援救操作可靠进行。

下面将对本发明的第四实施例做出解释。因为第四施例的结构与图6显示的第三实施例的结构相同，不再对附图做出说明。这个实施例与第三实施例不同的是，当轿厢载荷的探测值超出规定的范围时，可看作甚至在最大反相器输出时也不能驱动卷扬机6，这样就终止了援救的操作。

图8显示了第四个实施例操作的流程。步骤801到809和图7的步骤701到709相同，不再作进一步解释。步骤809结束时，当满足公式WL＜W＜WH时，操作进行到步骤810，启动电梯，执行援救操作，将轿厢8运送到援救层，并使乘客在结束所有操作之前离开轿厢8。另一方面，当不满足公式WL＜W＜WH时，所有操作结束，不进行援救操作。

根据第四实施例，当确定甚至在最大反相器输出也不能驱动轿厢8时，终止援救操作，从而避免再次机械损坏。

虽然上述实施例描述了形成卷扬机6的多绞盘马达包括一个双绞盘马达(第一绞盘和第二绞盘)的情况，但本发明实用于N-绞盘马达(其中N＝为偶数如2，4，6，…，有N/2个第一绞盘和N/2个第二绞盘)。

如上所述，根据本发明，当供应包括一个卷扬机的多级马达能量的第一和第二转换器之一发生故障时，能够通过剩下的转换器安全可靠地进行援救工作。

Claims (5)

1.一个电梯控制装置，其包括：

一卷扬机，其包括具有安装在滑轮两侧的第一和第二绞盘的多绞盘马达；

第一和第二功率转换器，分别向第一和第二绞盘提供动力；

一短路单元，使第一和第二功率转换器的输出端短路；和

一控制单元，当第一和第二功率转换器之一发生故障时，停止发生故障的功率转换器的操作，使短路单元执行一个短路操作，并使另一个功率转换器向第一和第二绞盘提供动力，以使卷扬机进行援救工作。

2.根据权利要求1所述的电梯控制装置，其中：

第一和第二功率转换器的输入端和输出端分别通过输入端接触器和输出端接触器连到电源以及第一和第二绞盘上；和

控制单元使短路单元仅在控制单元已经输入一个断开操作应答信号和一个接通操作应答信号的情况时，进行一个短路操作，该断开操作应答信号显示与发生故障功率转换器相连的输入端接触器和输出端接触器已经切断，该接通操作应答信号显示与正常转换器相连的输入端接触器和输出端接触器是接通的。

3.根据权利要求1所述的电梯控制装置，其中：

当通过其它功率转换器向第一和第二绞盘提供动力，对卷扬机进行援救操作时，控制单元给出电梯的加速度和减速度的预定值，该值要比在正常运作中的值低。

4.根据权利要求1所述的电梯控制装置，其中：

控制单元输入一个轿厢内部载荷探测值，并且当载荷探测值在设定的范围内时，将电梯的加速度或减速度设定成第一设定值；当载荷探测值超出设定的范围时，控制单元将电梯的加速度或减速度设定成第二设定值，该第二设定值比第一设定值要小。

5.根据权利要求4所述的电梯控制装置，其中：

当载荷探测值超出设定范围时，控制单元终止救援操作，而不用再将电梯的加速度或减速度设定成第二设定值。

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