電梯驅動系統中編碼器故障的管理的製作方法

2023-08-09 09:56:41

專利名稱：電梯驅動系統中編碼器故障的管理的製作方法
技術領域：
本發明涉及電梯和電梯系統。特別是本發明涉及電梯驅動系統中編碼器故 障的管理。
背景技術：
利用同步電動機電梯設備的電梯系統，需要檢測相對於定子繞阻磁極位置 的轉子的絕對角位置，以提供最大轉矩。 一編碼器，例如增量式編碼器，連接 到電動機上鄉艮蹤轉子中磁體的位置，並且將表示該位置和速率的反饋信號提 供給電梯系統中的信號處理器。如果來自編碼器的該反饋信號丟失了，例如由 於電源故障，電梯驅動系統就不再掌握轉子的位置。由於這限制了電梯驅動系 統對電動機的控制，電梯制動器被嚙合將電梯轎廂保持在適當的位置，而且該 驅動系統被禁止使用。儘管如此，從丟失編碼反饋信號到檢測到此狀態之間的 時間是實際存在的，且由此導致電梯轎廂失控移動多達兩米。發明內容本發明是針對於檢觀,管理電梯驅動系統中的編碼器故障，通過編碼器信 號提供電梯驅動系統的速率，並且該速率與最小速率閾值進行比較。當該速率 低於該最小速率閾值時，編碼器故障計時器增量。當編碼器故障計時器達到故 障閾值時間時，電梯驅動系統禁止使用。


圖1是電梯驅動系統的示意圖，該電梯驅動系統包括可運轉地連接到電梯 提升電動機的編碼器。圖2 ^例性增量式編碼器的功能圖，該編碼器與圖1中的電梯動力系統 一起亍頓。圖3是根據本發明的管理編碼器故障的過程流程圖。
具體實施方式
圖1是用於驅動電梯14的提升電動機12的電梯驅動系統10的示意圖，該 電梯由可連接到電力設施的交流電源線16供電，例如來自於商業電源的電力設施。電梯驅動系統10包括控制器18、轉換器20和逆變器22。直流總線24與 轉換器20和逆變器22連接。電梯14包括電梯轎廂26和對重28，該電梯轎廂 26和對重28 ffiilM:滑輪32的繩索30連接。制動器34與滑輪32嚙合，以防 止電梯轎廂26和對重28運動。編碼器36與滑輪32共軸安裝，控制器18與轉 換器20、逆變器22和編碼器36連接。電源線16給轉換器20提供三相交流功率，轉換器20是三相功率轉換器， 其能將來自電源16的三相交流功率轉換成直流功率，並且將直流功率提供給直 流總線24。另外，轉換器20能將直流總線24上的功率轉換後返回給電源16， 需要注意的是，儘管電源16為所示的三相交流電源，電梯驅動系統10適合於 接收來自任何類型電源的功率，包括單相交流電源和直流電源。逆變器22是一個三相功率逆變器，其能將直流總線24上的直流功率轉換 成三相交流功率。逆變器22輸出處的三相交流功率被提供給提升電動機12。另 外，逆變器22肖樹來自提升電動機12的功率整流給總線24，該來自提升電動 機12的功率產生於電梯14驅動提升電動機時。電梯14包括電梯轎廂26和對重28，電梯轎廂26和對重28 i!M繩索30 i^接以在電梯井道內以相反的方向同時移動。對重28平衡電梯轎廂26的負載 並促進電梯轎廂26的移動。提升電動機12驅動滑輪32，使電梯轎廂26和對重 26線性運動。電動機12基於驅動信號驅動滑輪32，該驅動信號來自由控制器 18控制的逆變器22。由電動機12H供的作用於繩索30的力(即轉矩)的大小 和方向控制電梯轎廂26的鵬和方向，同時控制電梯轎廂26的加速與鵬。 編碼器36與滑輪32共軸連接以提供控制器18有關電梯轎廂26的移動方向、 速度、加速度和移動距離等信號。圖2為示例性編碼器36的功能圖，該編碼器與電梯驅動系統10 —起使用。 編碼器36包括具有由相等大小的掩蔽區44隔開的相等大小的開口 42的外部軌 跡40。編碼器36還包括具有交替的開口 48和掩蔽區50的內部軌跡46。開口 42和48分別與掩蔽區44和50具有基本相似的角面積。內部軌跡48上的掩蔽 區50相對於外部軌跡40的開口 42存在偏移。編碼器36包括與外部軌跡40和內部軌跡46的每一個相關聯的光源和光檢 測器(未示出)。該光源和光檢測器在編碼器f爐相對側設置，使得當編碼器旋 轉ttt並切割來自於光源的光束時，光檢測器產生電信號。夕卜部車tt40和內部車爐46的光檢測器產生的這離號傳送到控帝螺18來提供關於電梯轎廂26的 移動反饋。更明確地，編碼器36旋轉的量可M31對由光檢測器產生的脈衝信號 計數確定。這些信號可以被轉換以確定電梯轎廂26糹斑的線性距離。另外，從 光檢測器接收電信號柳頃序可以用於確定電梯轎廂26的移動方向。更進一步的， 從光檢測，收信號的頻率，可以被轉換以確定電梯轎廂26的速度和加速度。 值得注意的是，圖2中所示的編碼器僅是示例性的，有能力提供與電梯14的移動相關的信號的多種類型的編碼器，都可以與電梯動力系統10結合使用。由編碼器36提供給控制器18的移動信息用於驅動提升電動機12。 g卩，控 制器18將從編碼器36得到的信號提供的速率和移動反饋與電梯14的指令速率 和移動方向進行比較。該電梯14移動的指令速率和方向是基於電梯需求的基於 電梯轎廂26的高效率的fflil分配。然後控制器18控制逆變器22以驅動提升電 動機12，以使電梯14的實際速率和移動方向與指令速率和移動方向相匹配。如果編碼器36發生故障，例如由於電源斷電或部件故障，由編碼器36提 供的速率反饋降為0或接近於0。當這種情況發生時，電梯轎廂26的失控地或 非意圖的移動可能發生。例如，對於一永磁體提升電動機，需要知道其N極磁 體位置(其由編碼器產生)的位置以適當地控制提升電動機12和電梯轎廂26。 如果來自編碼器36的信號丟失，電梯驅動系統10可能暫時失去對提升電動機 12的控制，直到檢測至他梯轎廂26的移動並且制動器34嚙合以阻止滑輪32 的運動。在制動器34嚙合前，該失控移動的幅度可能會有2棘更多。圖3是本發明中管理編碼器36故障的過程流程圖。控制器18處理由編碼 器36提供的反饋信號，以對提升電動機12的速率釆樣(步驟60)。如果指令速 度大於O，但是來自編碼器36的速率反饋小於最小閾值速度(步驟62)，控制 器18中設置故障位。在一個實施例中，該最小閾值速度大約為lmm/s。如果來 自於編碼器36的速率反饋大於或等於最小速率閾值，該故障位被清除。控律U器18周斯性ilM故障位採樣(例如，每10毫秒一次)，並且在故障位 被設置後，故障計時器增量(步驟64)。如果當控制器18對故障位採樣時故障 位被清除，則故障計時器清零。如果故障位被設置故障閾值時段(例如，300ms)， 控制器18立即禁止使用逆變器22，且嚙合制動器34以阻止電梯轎廂26的非意 圖的移動(步驟66)。本發明用於檢測和最小化以正常3t度、低於和高於正常速 度運行的電梯轎廂26的非意圖的移動。該故障閾值時間被設置皿夠低以快速檢測編碼器36的故障，以最小化電 梯轎廂14非意圖的移動。這樣，在制動器34嚙合前，電梯轎廂14的非意圖的 移動可以被限制在約2或3cm。另外，該故障閾值時段被設置成足夠高以避免 損傷性故障事件。例如，對於一靜止的電梯，當指^I率變為非零後大約200ms， 編碼器36的速率反饋變為大於lmm/s。因此，Mil將故障閾值時段時間設置為 300ms，當電梯14起動時可能產生的損傷性故障被避免。另外，在編碼器36故障時，可能不再知道提升電動機12的位置。例如， 對於一個7乂磁體電動機，N極磁體位置可能不知道。如果故障閾值時間到了， 控帝'j器18可設置一與電機14的磁極位置未知相關的屬性。當編碼器36的操作 被重置時，控制器18可以立即確定提升電動機12的位置，以確保當制動器34 脫離情況下，能對電梯14提供適當的控制。總之，本發明針對於檢測和管理電梯驅動系統中的編碼器故障。電梯驅動 系統的速率由編碼器信號提供，並與最小速率閾值進行比較。當i繊率低於該 最小速率閾值時，編碼器故障計時器遞增。當編碼器故障計時器達至做障閾值 時間時，電梯驅動系統禁止使用。故障閾值時間被設置成足夠高以避免損傷性 故障事件，但也要足夠低以快速檢觀賺碼器的故障來最小化電梯轎廂的非意圖 的移動。儘管本發明以相關的例子和優選的實施例進行了描述，但本領域技術人員 可以認識到，在不脫離本發明的精神和範圍的情況下，可以在形式上和細節上 對本發明作出改進。
權利要求
1、一種檢測和管理電梯驅動系統中編碼器故障的方法，所述方法包括提供與所述電梯驅動系統的速率相關的編碼器信號；將感測到的速率與最小速率閾值進行比較；當感測到的速率小於所述最小速率閾值時，遞增編碼器故障計時器；以及當所述編碼器故障計時器達到故障閾值時間時，禁止使用所述電梯驅動系統。
2、 如權利要求l所述的方法，其中禁止i頓電梯驅動系統包括禁止^頓所 述電梯驅動系統中的驅動逆變器。
3、 如權利要求1所述的方法，其中禁止使用電梯驅動系統包括嚙合制動器， 以阻止所述電梯驅動系統中的驅動輪的運動。
4、 如木又利要求1所述的方法，其中所述最小速率閾值大約為1毫米每秒。
5、 如權利要求l所述的方法，其中所述故障閾值時間大約為300毫秒。
6、 如權利要求l所述的方法，其中比較步驟包括當感測到的速率低於所述最小速率閾值時，在電梯驅動處理器中設置敵障 位；以及當感測到的速率至少是所述最小速率閾值時，清除所述電梯驅動處理器中 的所述故障位。
7、 如權利要求6所述的方法，其中遞增步驟包括當設置了故障位時，遞增 所述編碼器故障計時器。
8、 如權利要求6所述的方法，還包括當感測至啲速率至少是所述最小速率閾值時，重置所述編碼器故障計時器。
9、 一種控制電梯驅動系統的方法，所述方法包括 監控所述電梯驅動系統的速率；當所腿率保持低於速率閾值達到故障閾值時間時，禁止〗頓所述電梯驅 動系統中的驅動逆變器；以及嚙合滑輪制動器，以阻止所述電梯驅動系統中驅動輪的運動。
10、 如權利要求9所述的方法，其中監控步驟包括 感測所述電梯驅動系統的速率；將所艦率與所鵬率閾值進行比較；以及 當所艦率低於所腿率閾值時，遞增編碼器故障計時器。
11、 如權禾腰求10所述的方法，其中比較步驟包括當所^il率低於所艦率閾值時，在電梯驅動處理器中設置故障位；以及 當所述速率至少是所i^il率閾值時，清除電梯驅動處理器中的所述故障位。
12、 如權禾腰求ll所述的方法，其中遞增步驟包括 當故障位被設置時，遞增所述編碼器故障計時器。
13、 如權利要求10所述的方法，還包括當所m率至少是所M率閾值時，重置所述編碼器故障計時器。
14、 如權利要求9所述的方法，其中所皿率閾值大約為1毫米每秒。
15、 如權利要求9所述的方法，其中所述故障閾值時間大約為300毫秒。
16、 一種系統，包括電梯提升機，其包括電動機，被所述電動機驅動用於致動連接電梯轎廂和對重的繩索的旋轉部件，用於阻lh0f述旋轉部件旋轉的制動器；可操作地連接到電動機的編碼器，用於提供與所述電動機的位置和速率相關的信號；以及驅動控制器，用於接收來自於所述編碼器的信號，以及當所述電動機的速 率保持低於速率閾值達到故障閾值時間時，禁止使用電動機並嚙合制動器。
17、 如權利要求16所述的系統，其中當所述電動機的速率低於所艦率閾 值時，所述驅動控制器遞增編碼器故障計時器，以及當所皿率至少是所, 率閾值時，重置所述編碼器故障計時器。
18、 如權利要求17所述的系統，其中，所述驅動控制器包括寄存器，當所 述電動機的速割氐於所艦率閾值時，在所述寄存器中設置故障位；當所述電 動機的速率至少是所 率閾值時，清除所述故障位。
19、 如權利要求18所述的系統，其中，當設置了所述故障位時，所述驅動控制器遞增所述編碼器故障計時器；當 所述故障位被清除時，所述驅動控制器重置所述編碼器故障計時器。
20、 如權利要求16所述的系統，其中所皿率閾值大約為1毫米每秒。
全文摘要
電梯驅動系統中的編碼器故障被檢測和管理。該電梯驅動系統的速率由編碼器信號提供(60)，並與最小速率閾值進行比較(62)。當該速率低於最小速率閾值時，編碼器故障計時器遞增(64)。當編碼器故障計時器達到故障閾值時間時，所述電梯驅動系統被禁止使用(66)。
文檔編號B66B1/34GK101336203SQ200680051945
公開日2008年12月31日 申請日期2006年1月30日 優先權日2006年1月30日
發明者E·皮德拉, I·阿吉爾曼, J·M·伊扎德 申請人:奧蒂斯電梯公司