電梯制動器pwm控制電路的製作方法

2023-05-20 22:07:51 1

專利名稱：電梯制動器pwm控制電路的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種制動電磁鐵的控制電路，具體地說是一種電梯制動器PWM控制電路。
背景技術：
電梯制動器在電梯安全保護中具有舉足輕重的地位，制動器的失效將直接造成電梯溜車，進而可導致非常嚴重的剪切、蹲底、衝頂等惡性安全事故的發生。電梯每一次的正常運行和啟停都需要制動器的參與，並且電梯的絕大部分電器保護(門鎖、極限、限位、超速等)的執行都依賴於制動器。所以，電梯制動器一旦失效，會使電梯的所有電器安全保護裝置(諸如超速安全鉗、夾繩器、終端緩衝器等)形同虛設。因此，作為特種設備的電梯，就其使用的特殊性和發生危險後果的嚴重性來說，制動器的可靠性顯得尤為重要。目前，在電梯制動器的控制電路中，多是採用可控矽移相調壓的方式來替代傳統抱閘迴路中的激磁/保持接觸器觸點。這種改進方式可以有效地遏制抱間迴路的拉弧現象，使電梯制動器的工作可靠性有所提高。另外，在控制電路中還有採用變頻調壓的方式來替代傳統抱間迴路中的激磁/保持接觸器觸點。但是，這些改進方式還存在以下問題1、採用可控矽移相調壓方式，在控制電路中會產生很強的高次諧波成分，這樣，既會對電網造成汙染，又會使電梯制動器在工作中產生較大的電磁噪聲；而該電磁噪聲可以通過電梯的鋼性結構、並通過在電梯井道內的諧振放大而傳入電梯的轎箱之中；2、可控矽觸發電路易受外部電器中的變頻器的幹擾，特別是當控制電路靠近變頻器使用時，或是外部變頻器在接地不良時，控制電路的輸出電壓將大幅上升，由此，會使電梯制動器的溫升過高，嚴重時會造成控制電路和制動電磁鐵的損壞；3、變頻調壓多是以工頻100周波的脈動直流電作為載波的，由於載波頻率太低， 使得變頻後的噪聲頻率直接落入人耳聽覺的敏感區段，因此這種調壓方式不能消除電磁噪聲；而如果提高載波頻率，會使電路結構過於複雜，成本有很大提高。隨著無機房安裝的無齒曳引機的推廣普及，人們對電梯系統的工作噪聲提出了更高更嚴的要求。

實用新型內容本實用新型的目的就是提供一種電梯制動器PWM控制電路，以解決電梯制動器工作噪聲大的問題，克服使用可控矽調壓對電梯制動器的可靠性所帶來的不利影響，並滿足電梯的正常使用要求。本實用新型是這樣實現的一種電梯制動器PWM控制電路，包括有交/直流變換器，其正極輸出端接高端功率開關電路，其負極輸出端接上述控制電路的低端輸出節點B，用於提供直流工作電壓；高端功率開關電路，分別與所述交/直流變換器、脈寬調製電路和上述控制電路的高端輸出節點A相接，用於向電梯制動器的電磁線圈輸出直流工作電壓；[0012]脈寬調製電路，分別與所述高端功率開關電路、激磁電壓調整反饋電路和保持電壓調整反饋電路相接，用於調整所述高端功率開關電路的開通和關斷時間；激磁電壓調整反饋電路，分別與所述脈寬調製電路、激磁控制電路和上述控制電路的高端輸出節點A相接，用於檢測和調整向電梯制動器的電磁線圈輸出的激磁工作電壓；保持電壓調整反饋電路，分別與所述脈寬調製電路和上述電梯制動器控制電路的高端輸出節點A相接，用於檢測和調整向電梯制動器的電磁線圈輸出的保持工作電壓；激磁控制電路，與所述激磁電壓調整反饋電路相接，用於提供產生激磁電壓的控制信號；續流電路，接在上述控制電路的高端輸出節點與所述交/直流變換器的負極輸出端之間，為電梯制動器的電磁線圈提供續流通道；以及直流電源，與上述各部分相接，為上述各部分提供工作電源。在本控制電路中，交流輸入電源先經交/直流變換器轉變成直流工作電壓後，加載到高端功率開關電路上。本控制電路的輸出端包括高端輸出節點A和低端輸出節點B，高端功率開關電路的輸出端即為高端輸出節點A ；作為負載的電梯制動器電磁線圈L串聯在高端輸出節點A與低端輸出節點B之間。激磁控制電路與激磁電壓調整反饋電路相接，通過該反饋電路控制脈寬調製電路，完成脈衝寬度的調節。脈寬調製電路的輸出連接到高端功率開關電路，使高端功率開關電路按照調整後的脈衝寬度和頻率開通和關斷，實現對加載到工作電路上的直流工作電壓的「斬波」式調壓，從而滿足電梯制動器中制動電磁鐵動作所要求的激磁電壓。當電梯制動器啟動時，激磁控制電路動作，通過激磁電壓調整反饋電路和脈寬調製電路，控制高端功率開關電路輸出伏值較高的激磁電壓(一般為100V士5%)。激磁電壓的持續作用時間約0.5秒左右。當激磁過後，激磁控制電路的輸出關閉，封鎖住激磁電壓調整反饋電路，此時，保持電壓調整反饋電路的作用開始顯現，即保持電壓調整反饋電路通過脈寬調製電路， 控制高端功率開關電路動作，向作為負載的電磁線圈L輸出伏值較低的保持電壓(一般為 30V士 2 %)，使制動電磁鐵轉處於低壓保持狀態，以達到節約電能的目的。當電梯制動器上閘時，交流輸入電源關斷，輸出迴路隨即斷電，電磁線圈L失電， 制動電磁鐵動作，使電梯制動器上閘；而電磁線圈L中的剩磁能量可以通過續流電路予以釋放。本實用新型還包括有低端功率開關電路，串接在所述交/直流變換器的負極輸出端與上述控制電路的低端輸出節點B之間，用於控制輸出迴路的通斷；去剩磁控制電路，與所述低端功率開關電路相接，用於在電梯制動器進行制動時快速斷開所述低端功率開關電路；以及洩放電路，接在上述控制電路的高端輸出節點A與低端輸出節點B之間，為電梯制動器的電磁線圈提供開路後的能量洩放通道。設置低端功率開關電路和去剩磁控制電路之後，當電梯制動器上閘時，去剩磁控制電路即可控制低端功率開關電路迅速斷開負載迴路，同時，也使電磁線圈L與續流電路斷開，這樣就可有效地遏制續流電流，使電梯制動器電磁線圈L中的剩磁能量通過洩放迴路緩慢洩放掉。從而有效地克服了制動電磁鐵本身的剩磁，使電梯制動器順利完成快速上閘動作。本控制電路還包括有EMI濾波器，與交/直流變換器的輸入端相接，用於抑制電網電壓的共模和差模幹擾，防止上述控制電路的內部電磁幹擾回饋電網。本控制電路的所述激磁電壓調整反饋電路和所述保持電壓調整反饋電路可以是電壓反饋電路或是電流反饋電路。本實用新型具有以下顯著積極效果1、徹底消除了電梯制動器的電磁噪聲。通常的可控矽調壓電路是工作在100周波以下的工頻段，所產生的電磁噪聲為可聽噪聲。而本實用新型以脈寬調製的控制方式實施直流工作電壓的調整，直流工作電壓的脈衝頻率可提高到15KHz以上，而這個頻點已遠遠超出了人類可聽頻率段的範圍，由此徹底消除了電梯制動器控制電路所產生的電磁噪聲。 也正因如此，使得本實用新型適合作為無機房曳引機的制動器控制器使用。2、工作穩定，可靠性提高。由於本實用新型是以脈寬調製(PWM)的調壓方式取代了常規的可控矽移相調壓方式，由此，消除了使用可控矽調壓電路存在的各種隱患；並且分別設置的激磁電壓調整反饋電路和保持電壓調整反饋電路，使得本控制電路的激磁工作電壓和保持工作電壓都能維持在穩定狀態下，這樣就使得電梯制動器能夠適應的工作電壓範圍加寬，電梯制動器的工作更加穩定，控制電路的性能更加可靠。3、便於統一生產，降低電梯制動器的機械噪聲。本實用新型由於採用了脈寬調製的控制方式，因而對於使用Iiov和220V兩種不同交流電源的電梯制動器，都可以通過控制電路中的激磁電壓調整反饋電路和保持電壓調整反饋電路與脈寬調製電路的配合，將激磁電壓和保持電壓調節成分別對應相同的伏值輸出，這樣，就可使對應不同交流電源的電梯制動器使用同一型號的電磁線圈，由此方便了生產廠家的統一生產和管理；而且，還因為激磁電壓的一致和穩定，從而可以降低激磁電壓，相應降低了電梯制動器松閘時由於制動電磁鐵高壓吸合動作所產生的機械撞擊噪聲。4、抗幹擾性能明顯增強。常規的可控矽移相調壓是對電網電壓進行整流後輸出的直流電壓進行控制和調整，所以，電網電壓的幹擾必然會對可控矽移相的相位產生較大影響；而本實用新型採用EMI濾波器和交/直流變換器，有效解決了電網電壓的幹擾。同樣， EMI濾波器和交流/直流變換器也阻隔了控制電路自身對電網的汙染，由此使得本實用新型與可控矽移相調壓和調頻調壓電路相比，抗幹擾性大大增強。5、可配備各種後備式(方波輸出)及在線式(正弦波輸出)的UPS電源。可控矽移相調壓和調頻調壓電路一般不適用於UPS電源，因為一是方波不像正弦波那樣可以實現調壓的連續性，二是方波輸出的UPS電源其半周期的相位角不足90°，造成輸出電壓有太大的跳躍性。但是，當電梯在運行中突遇電網停電或因故障停機造成轎廂關人，必須對轎廂內人員實施救援時，UPS電源的配置對電梯來說又是必要的。而本實用新型則很好地解決了本行業長期存在的可控矽移相調壓控制器與UPS電源難以適配的技術問題，滿足了電梯的使用要求。本控制電路對電梯制動器的直流工作電壓採用脈寬調製的控制方式，由此消除了電梯制動器的電磁噪聲，提高了電梯制動器的工作穩定、可靠性和抗幹擾性，可用於各種不同結構的電梯制動器及其他電磁式制動器，並可配備各種後備式及在線式的UPS電源。

圖1是本實用新型的電路框圖。
具體實施方式
如圖1所示，本控制電路包括EMI濾波器1、交/直流變換器2、高端功率開關電路 3、低端功率開關電路4、脈寬調製電路5、激磁電壓調整反饋電路6、保持電壓調整反饋電路 7、激磁控制電路8、去剩磁控制電路9、續流電路10、洩放電路11和直流電源12等部分。EMI濾波器1的輸出接交/直流變換器2，交/直流變換器2的直流輸出的正極輸出端連接高端功率開關電路3，負極輸出端接低端功率開關電路4。高端功率開關電路3的輸出端為本控制電路的高端輸出節點A，低端功率開關電路4的輸出端為本控制電路的低端輸出節點B，在兩輸出節點A、B之間串聯作為負載的電梯制動器的電磁線圈L。在兩輸出節點A、B之間還並聯連接有洩放迴路11，在高端輸出節點A與交/直流變換器2的負極輸出端之間接有續流電路10。在高端輸出節點A上分別接有兩路反饋電路——激磁電壓調整反饋電路6和保持電壓調整反饋電路7，兩路反饋電路的輸出分別連接到脈寬調製電路5的輸入端；脈寬調製電路5的輸出端接高端功率開關電路3的控制端。脈寬調製電路5是由振蕩器、鋸齒波發生器、反饋放大器、誤差放大器和鎖存器等部分連接組成。激磁電壓調整反饋電路6和保持電壓調整反饋電路7可以根據具體電路結構的需要，選擇電壓反饋電路或是電流反饋電路。在激磁電壓調整反饋電路6上還接有激磁控制電路8 ；在低端功率開關電路4的控制端接有去剩磁控制電路9。由EMI濾波器1的輸出端引出的直流電源12為本控制電路中的各部分電路提供+15V的工作電源。圖1中，交流輸入電壓(或是UPS電源的方波直流電壓)加在EMI濾波器1的輸入端，經EMI濾波器1的濾波，可有效抑制共模和差摸幹擾信號，同時對本控制電路內部電路產生的各種諧波成分進行有效阻隔，防止回饋電網。濾波後的交流電壓經交/直流變換器2 變換成直流工作電壓，加載到由高端功率開關電路3、低端功率開關電路4和電梯制動器電磁線圈L相串聯所組成的主電路上。在脈寬調製電路5的調控下，使加載到電磁線圈L上的工作電壓為等幅的脈衝直流電壓。脈寬調製電路5受兩路反饋電路控制，其中保持電壓調整反饋電路7設定為電梯制動器的保持電壓值(一般為30V士2%)，激磁電壓調整反饋電路6設定為制動電磁鐵的激磁電壓值(一般為100V士5%)。這樣，當激磁電壓調整反饋電路 6工作時，將屏蔽掉保持電壓調整反饋電路7的作用；反之，當激磁電壓調整反饋電路6由工作轉為截止後，保持電壓調整反饋電路7的反饋調整作用將得以顯現。本控制電路的工作過程如下一、松閘操作本控制電路接通交流電源，內部的+15V直流電源同時建立，激磁控制電路8開始工作，送出一個時長為0. 5秒左右的控制信號。在此信號控制下，激磁電壓調整反饋電路6工作，控制脈寬調製電路5輸出佔空比較大的脈衝直流電壓。脈寬調製電路5 根據高端輸出節點A的電壓高低、通過激磁電壓調整反饋電路6對脈寬調製電路5的脈衝寬度進行調節。脈寬調製電路5的輸出驅動高端功率開關電路3動作，輸出伏值為100V的激磁電壓。此時，去剩磁控制電路9不動作，低端功率開關電路4處於導通狀態，佔空比較大的直流脈衝激磁電壓即可經過高端功率開關電路3和低端功率開關電路4加到電梯制動器的電磁線圈L上，使電磁線圈L得電，制動電磁鐵吸合，完成電梯制動器的松閘動作。待激磁過程結束後，激磁控制電路8即停止輸出，使激磁電壓調整反饋電路6被掛起，保持電壓調整反饋電路7工作，控制脈寬調製電路5輸出佔空比較小的脈衝直流電壓。脈寬調製電路5根據高端輸出節點A電壓的高低、通過保持電壓調整反饋電路7對脈衝寬度進行調節。脈寬調製電路5的輸出驅動高端功率開關電路3動作，輸出伏值為30V的保持電壓。此時，去剩磁控制電路9仍不動作，低端功率開關電路4仍處於導通狀態，佔空比較小的直流脈衝電壓經過高端功率開關電路3和低端功率開關電路4加載到電梯制動器的電磁線圈L 上，完成制動電磁鐵由激磁狀態到保持狀態的電壓轉換過程。二、上閘操作本控制電路切斷交流電源，電磁線圈L內儲存的剩磁能量可以通過續流電路10釋放，但這樣會使電梯制動器的上閘時間延長，而去剩磁控制電路9和低端功率開關電路4的設置，就是在本控制電路斷電後，使去剩磁控制電路9迅速向低端功率開關電路4送出一個關斷信號，使低端功率開關電路迅速強制斷開主電路，從而有效地遏制續流電流，使電磁線圈L內的能量經洩放電路11緩慢洩放掉。所以，當本控制電路斷電時，脈寬調製電路5停止工作，高端功率開關電路3斷開，同時，去剩磁控制電路9迅速關斷低端功率開關電路4，電磁線圈L的續流電路被切斷，完成電梯制動器的上閘過程。上閘時間的快慢可由去剩磁控制電路9的內部延遲參數進行調節。本控制電路的各項參數如下一、對於使用IlOV交流輸入電壓的控制電路，推薦激磁輸出電壓值100V (可調)士5%，(輸入電壓為90— 150V)；推薦保持輸出電壓值30V (可調)士2%，(輸入電壓為50— 150V)；脈寬調製電路工作頻率彡15KHz。二、對於使用220V交流輸入電壓的控制電路，推薦激磁輸出電壓值100V (可調)士5%，(輸入電壓為160— 260V)；推薦保持輸出電壓值30V (可調)士2%，(輸入電壓為110—洸0V)；脈寬調製電路工作頻率彡15KHz。
權利要求1.一種電梯制動器PWM控制電路，其特徵是，包括有交/直流變換器(2)，其正極輸出端接高端功率開關電路(3)，其負極輸出端接上述控制電路的低端輸出節點(B)，用於提供直流工作電壓；高端功率開關電路(3)，分別與所述交/直流變換器(2)、脈寬調製電路(5)和上述控制電路的高端輸出節點(A)相接，用於向電梯制動器的電磁線圈輸出直流工作電壓；脈寬調製電路(5)，分別與所述高端功率開關電路(3)、激磁電壓調整反饋電路(6)和保持電壓調整反饋電路(7)相接，用於調整所述高端功率開關電路的開通和關斷時間；激磁電壓調整反饋電路(6)，分別與所述脈寬調製電路(5)、激磁控制電路(8)和上述控制電路的高端輸出節點(A)相接，用於檢測和調整向電梯制動器的電磁線圈輸出的激磁工作電壓；保持電壓調整反饋電路(7)，分別與所述脈寬調製電路(5)和上述電梯制動器控制電路的高端輸出節點(A)相接，用於檢測和調整向電梯制動器的電磁線圈輸出的保持工作電壓；激磁控制電路(8)，與所述激磁電壓調整反饋電路(6)相接，用於提供產生激磁電壓的控制信號；續流電路(10)，接在上述控制電路的高端輸出節點(A)與所述交/直流變換器(2)的負極輸出端之間，為電梯制動器的電磁線圈提供續流通道；以及直流電源(12)，與上述各部分相接，為上述各部分提供工作電源。
2.根據權利要求1所述的電梯制動器PWM控制電路，其特徵是，還包括有低端功率開關電路(4)，串接在所述交/直流變換器(2)的負極輸出端與上述控制電路的低端輸出節點(B)之間，用於控制輸出迴路的通斷；去剩磁控制電路(9)，與所述低端功率開關電路(4)相接，用於在電梯制動器進行制動時快速斷開所述低端功率開關電路；以及洩放電路(11)，接在上述控制電路的高端輸出節點(A)與低端輸出節點(B)之間，為電梯制動器的電磁線圈提供開路後的能量洩放通道。
3.根據權利要求1或2所述的電梯制動器PWM控制電路，其特徵是，還包括有EMI濾波器(1)，與交/直流變換器(2)的輸入端相接，用於抑制電網電壓的共模和差模幹擾，防止上述控制電路的內部電磁幹擾回饋電網。
4.根據權利要求1或2所述的電梯制動器PWM控制電路，其特徵是，所述激磁電壓調整反饋電路(6 )和所述保持電壓調整反饋電路(7 )為電壓反饋電路或電流反饋電路。
專利摘要本實用新型涉及一種電梯制動器PWM控制電路，包括EMI濾波器、交/直流變換器、高端功率開關電路、低端功率開關電路、脈寬調製電路、激磁電壓調整反饋電路、保持電壓調整反饋電路、激磁控制電路、去剩磁控制電路、續流電路、洩放電路和直流電源等部分。本控制電路對電梯制動器的直流工作電壓採用脈寬調製的控制方式，由此消除了電梯制動器的電磁噪聲，提高了電梯制動器的工作穩定、可靠性和抗幹擾性，可用於各種不同結構的電梯制動器及其他電磁式制動器，並可配備各種後備式及在線式的UPS電源。
文檔編號B66D5/30GK201990427SQ20112003052
公開日2011年9月28日 申請日期2011年1月28日 優先權日2011年1月28日
發明者芮振璞 申請人:石家莊五龍制動器股份有限公司