控制高驱动效率电梯等内的交流电动机的控制装置制造方法及图纸

为使电梯的感应电动机具有最佳效率和没有任何振动的舒适性，构成转矩控制系统，用于反馈从感应电动机中流动的电流（相应于速度基准和实际速度之间偏差提供的转矩基准）获得的估算电动机转矩，根据相应于所述转矩控制装置的输出而给感应电动机提供最大效率的转矩电流分量与激励电流分量的比值分别控制转矩电流和激励电流。此外，提供了振动抑制装置。从而，可期望节约很多能量并提高电梯运行时的舒适性。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及对交流电动机控制装置的改进，尤其涉及一种适用于驱动电梯的控制装置。为了提高电梯驱动系统的效率，第59-149283(1984)号日本公开专利揭示了当电梯的速度基准和实际速度的偏差保持在预定范围内时，滑移角频率固定于某预定的值。此外，相对于非常精确地控制转矩的同步电动机，第2-84093(1990)号日本公开专利揭示了一种转矩控制系统，该系统从检测到的电动机电流估算电动机的转矩，并使之于转矩基准对应。一般，在电梯中，加到驱动电动机的负载总是随着轿箱中乘客人数的连续变化而变化的。结果，对电动机产生的转矩也依据负载而改变，同时，必须如此产生转矩，从而电动机速度跟随速度基准。在上述第一种已有技术中，加到电动机上的任何负载都不能保持高效率。另一方面，在上述第二种已有技术中，也不能把效率提得很高。本专利技术的一个目的在于提供一种交流电动机的控制装置和一种电梯的控制装置，从而无论加到电动机上的负载有任何变化，即在电动机超载时，也可保持电动机的高效率。本专利技术的特征是提供一种根据转矩基准控制电功率转换器的装置，从而使交流电动机电流的转矩电流分量和激励电流分量保持一预定的关系。在理想的实施例中，转矩基准的运算量被分成转矩电流基准和激励电流基准，从而使得驱动电梯轿箱的电动机的驱动效率最大，而相应于这两个基准的每个电流控制感应电动机，使每个电流即使在处于超载时也流到此电动机。此外，在一电梯中，该电梯包括把三相交变电源电压转换成直流电压的转换器、把此转换器的输出电压转换成变频可变电压的PWM逆变器、连接到转换器与逆变器之间的直流电路(平滑电路)的平滑电容器、由PWM逆变器提供交变电压的感应电动机，被感应电动机驱动升降的轿箱，对电梯产生速度基准的装置，以及产生转矩基准从而使感应电动机的转速角跟随速度基准的速度控制装置，本专利技术的特征是还包括一用于检测感应电动机电流的装置，以及一根据转矩基准控制所述电功率转换器从而使交流电动机电流的转矩电流分量和激励电流分量保持某一预定关系的装置。把电动机的驱动效率保持为最大的激励电流对转矩电流的比值定为依据目前所需转矩的转矩基准的运算量，则获得转矩电流基准和激励电流基准。在此情况中，把激励电流基准对转矩电流基准的比值定为在目前产生的次级磁通量中获得所需转矩需要的最小能量(电动机的输入电功率)。相应于连续变化的速度基准和转矩基准，获得以此方式决定的激励电流分量和转矩电流分量的组合。相应地，进入轿箱的乘客人数，即不管加到电动机的负载转矩变化多少，可在包括超载的情况下，决定相应于速度基准获得速度所需的转矩，即以最小能量给出的激励电流分量和转矩电流分量的组合，相应于这两个电流的初级电流在电动机的初级线圈中流动。如以上本专利技术所述，依据目前所需的电动机转矩把转矩基准的运算量定为激励电流对转矩电流的比值，从而获得转矩电流基准和激励电流基准。在此情况中，把激励电流基准对转矩电流基准的比值定为在当前产生的次级磁通量中获得所需转矩需要的最小能量(电动机的输入电功率)。相应于连续变化的速度基准和转矩基准获得以此方式决定的激励电流分量与转矩电流分量的组合。相应地，无论轿箱中的乘客人数如何，即无论加到电动机的负载转矩如何变化，把相应于速度基准获得速度所需的电动机转矩决定为最好具有最小能量的激励电流分量和转矩电流分量的组合，相应于这两个电流分量的电流在电动机的初级线圈中流动。此外，包含在加到电动机的负载转矩中的转矩振动分量，是根据由电动机速度检测值与负载转矩获得的负载转矩估算值同电动机产生转矩估算值之间的偏差进行估算的。在本专利技术中，转矩振动分量的估算值翻转其相位从而消除振动，并被加到转矩基准值而补偿减少(最好是减到最小)升降振动，从而较大地提高乘坐的舒适性。附图说明图1示出本专利技术一个实施例的方框图。图2示出激励电流(或磁通量)对转矩电流的关系，此关系在任何状态下都给出最大效率。图3示出激励电流(或磁通量)对转矩电流的关系，此关系在电动机速度可变时给出最大效率。图4示出获得激励电流对转矩电流的比值的方框图，此比值在改变电动机的各种参数时给出最大效率。图5是在本专利技术中获得振动抑制信号的方框图。图6示出说明当某一情况下产生规则转矩振动时，电梯轿箱在加上振动抑制信号前后上下振动状态的示意图。图7示出另一个实施例，其中通过图1所示的结构根据次级磁通量基准和转矩电流基准提供最大效率的图形，此外还进行转矩控制。图8示出本专利技术的另一个实施例，其中构成d-q轴向的电压控制系统进行转矩控制，而不是从图1所示的电流控制系统中获得PWM控制的调制波。图9是示出本专利技术另一个实施例的方框图，其中不管输入的电源电压如何变化都可以最大效率驱动电梯。在用蓄电池应付电源服务中断的电梯驱动系统中，图10示出本专利技术另一个实施例的方框图，其中不管电梯驱动系统提供的电源电压如何变化，都可以最大效率进行转矩控制。图11是示出本专利技术另一个实施例的方框图，此实施例具有另一个振动抑制装置。图1示出本专利技术的一个实施例。由转换器20把交变电源电压10转换成直流电压，此直流电压被平滑电容器30平滑，然后经平滑的直流电压被PWM逆变器40再转换成具有可变电压可变频率的交变电压。此交变电压被提供给感应电动机(IM)60，并以可变的速度驱动电动机60。电动机60产生的转矩被直接连到电动机转子的齿轮(在图中未示出)传递到滑轮70，并通过转动滑轮推动把平衡锤80连到轿箱90的绳索，从而驱动轿箱90升降。相应地，把平衡锤和轿箱之间的重量差作为负载转矩(重量)加到电动机。负载转矩依据电梯中可变的乘客数目而连续变化，并在大部分驱动中变为小于电动机输出功率的一半。此外，当电梯停止时，通常停止提供电功率。因此，为了节约电梯驱动系统的电功率，最好通过驱动在运行时负载很轻(超载)状态中的电梯使电动机的驱动效率变高。乘坐电梯的舒适性是一个重要的因素，通过考虑此因素决定采用加速图形(基准)。此方式是由加速图形产生装置110产生的。从加速图形产生装置110产生的加速图形被输入速度基准产生装置120。在此装置120中，把加速图形一起转换成速度基准。把速度基准ωR加到加减装置130的加法端，把速度操作装置121根据装在感应电动机转子上的速度检测装置100产生的旋转脉冲操作的感应电动机转子的旋转角速度ωM引入加减装置130的减法端，把产生的所述速度基准ω R和所述旋转角速度ωM之差作为速度偏差。把所述速度偏差输入速度控制装置140。由速度控制装置140形成决定感应电动机60中产生的转矩的转矩基准τR，从而使速度偏差变为零。转矩基准τR被输入加减装置131的加法端，另一方面，通过使用公式(1)从产生的转矩估算装置152获得的当前在电动机内部产生的瞬时转矩τM被输入到加减装置131的减法端。τM＝m·p·{M/(M+l2)}·φ2·It…(1)这里，m相位的数目，p感应电动机电极对的数目，M激励电感，l2漏电感，It检测到的转矩电流，φ2次级磁通量。次级磁通量φ2是瞬时磁通量，它有助于在通过使用次级磁通量操作装置151根据公式(2)估算转矩时产生在感应电动机中产生的转矩。φ2＝{M·Im}/(l+T2·s )…(2)这里，T2次级时间常数sLaplace算子公式(2)中的代码Im指激励电流分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电动机控制装置，具有用于输出变压变频交变电流的电功率转换器，用提供来自转换器的所述变压变频交变电流以可变速度驱动的交流电动机，用于对所述交流电动机产生速度基准的装置，以及用于产生转矩基准从而使所述交流电动机的所述旋转速度跟随所述速度基准的速度控制装置，其特征在于所述电动机控制装置包括；电动机电流检测装置，以及一装置，用于根据所述转矩基准控制所述电功率转换器，从而使所述电动机电流的转矩电流分量和激励电流分量保持预定关系。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：武藤信义，大沼直人，绀谷雅宏，安藤武喜，大宫昭弘，
申请(专利权)人：株式会社日立制作所，日立建筑系统株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]