[发明专利]电梯控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种电梯控制装置。

背景技术

对于曳引驱动电梯或者强制驱动电梯系统，在轿厢启动时，不可避免地受到机械摩擦力的作用。曳引驱动电梯系统的构成如图1所示，其中电梯控制装置包括速度指令生成部、速度指令跟随部、负载转矩计算部和电流指令跟随部（图中未表示）。使用这种电梯控制装置的电梯在启动时轿厢会发生振动。

下面以轿厢上行为例，阐述启动时轿厢振动的产生机理。在制动器松开之前，轿厢受到残余摩擦力的作用；残余摩擦力是指由于悬挂装置的弹性和机械系统摩擦力共同作用而产生的，在系统停止状态下持续作用的摩擦力，其方向与系统上次运行的方向有关。如图2所示，在时刻1，制动器松开，几乎同时速度指令生成部发出启动速度指令，在速度指令跟随部的作用下，轿厢受到曳引机牵引而产生运动趋势，但由于静摩擦力的约束，轿厢保持静止，且静摩擦力值较快速地增大，直到时刻2，轿厢所受的静摩擦力幅值等于最大静摩擦力值，轿厢便开始运动；此后，轿厢受动摩擦力作用，动摩擦力的值几乎保持稳定。可以看出，摩擦力在很短的时间内由0上升至最大静摩擦力，此后基本保持不变。因此，可以近似认为，轿厢在启动时受到了一个阶跃状的干扰力，该阶跃干扰是导致轿厢启动时发生振动的必要条件。

如图3所示，由于曳引轮通过悬挂装置与轿厢相连，当轿厢远离曳引轮时，悬挂装置的弹性系数较小，因此曳引轮与轿厢之间的耦合较弱。由此带来两个问题：

第一，轿厢受到干扰后的振动响应较显著；电梯在上行启动时轿厢的加速度曲线应为梯形，但是实际上在启动阶段（即曲线左侧）变为几乎是垂直上升的，如图4所示。这是导致乘坐感受差的重要因素，因为此时的加速度值非常大，而人体对加速度的幅值感受比较敏感。

第二，轿厢振动由于电动机与轿厢的耦合性较弱，因此难以得到抑制或消除；近年来随着电梯提升高度的增加，轿厢在较低楼层启动时的振动问题显得越来越突出。

如果增加悬挂装置的刚度，例如使用强度更高的材料，增加直径，增加悬挂装置数量等，可以缓解轿厢振动的幅度。但是这直接导致成本上升和系统重量增加。为了缓解启动振动而配置远高于承载所需规格的悬挂装置，是非常不经济的。而且，这也仅是被动地缓解，而不是从源头着手抑制启动振动。

中国专利CN1221701A和CN1158817A公开了对轿厢振动进行补偿的方法，它们有两个共同点：第一，它们都是当轿厢振动发生后，进行被动地补偿，而不关心导致振动的源头；因此，这些方法只能有限地缓解振动，而不可能彻底消除振动；第二，它们的算法都较复杂，对控制系统的硬件性能，软件编程质量以及传感器的精度和信号干扰等有着较高的要求，实施起来比较困难。

中国专利CN1079441公开了一种能使异步电机驱动的电梯系统克服减速箱的静摩擦力，从而平稳启动的方法；这种方法让减速箱中的齿轮事先抖动，从而避免了由减速箱带来的静摩擦力，但没有应对轿厢本身所受到的静摩擦力。

美国专利US005635688A公开了一种抑制轿厢启动振动的方法，即第一，检测到制动器松开；第二，向驱动器发出爬行速度指令；第三，当一定事件发生时，向驱动其发出正常运行所需的速度指令。所述“一定事件”是指一定时间到期，或者轿厢发生移动。该方法虽然也是主动对振动进行抑制，但是对“一定时间”缺少明确且精确的计算手段，而且需要检测轿厢移动，意味着必须针对轿厢运动状态配置专门的传感装置，使得硬件系统配置复杂，且增加成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种电梯控制装置，它可以缓解电梯启动时轿厢的振动。

为解决上述技术问题，本发明电梯控制装置的技术解决方案为：

包括速度指令生成部、速度指令跟随部、负载转矩计算部、电流指令跟随部；该装置生成并跟踪轿厢运行的速度指令和电动机的电流指令，使电梯系统工作；还包括残余摩擦力估算部，用于估算电梯系统停止后所承受的静摩擦力；最大摩擦力估算部，用于估算电梯系统所承受的最大静摩擦力；偏移转矩计算部，根据所估算的残余摩擦力和最大摩擦力，计算偏移转矩；其中，根据估算所得的残余摩擦力计算偏移转矩的起始值，根据估算所得的最大摩擦力并结合本次轿厢运行方向计算偏移转矩的目标值；所述电梯控制装置对电梯的控制包括如下阶段：阶段一：向电动机施加所述偏移转矩；阶段二：生成轿厢运行所需的速度指令。

所述阶段一中在向电动机施加偏移转矩时，对曳引轮使用速度开环控制；偏移转矩值从起始值开始，向目标值方向变化；当偏移转矩值达到目标值，或曳引轮转动量超过一定限度，或曳引轮转速超过一定限度时，偏移转矩维持不变，并对曳引轮施加速度闭环控制，电梯运行进入阶段二。