基于三电平电力变换器的电梯控制方法及控制装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于三电平电力变换器的电梯控制方法，该方法通过在构成电梯驱动系统的三电平变换器的功率模块发生断路故障时采用容错控制方式对三电平变换器进行调制，同时对电梯控制方式进行适当修改，从而可以避免电梯紧急停止，使电梯能够实现目的楼层停靠，实现开门放人后再停止运行。本发明专利技术还提供了一种实现上述电梯控制方法的控制装置。

Elevator control method and control device based on three level power converter

The invention discloses an elevator three level power converter control method based on this method, the circuit fault occurs in the power module three level converter elevator drive system using the fault tolerant control method to modulate the three level converter, and appropriate modifications to the elevator control mode, which can avoid the elevator emergency stop, the elevator can realize to floor stop, then open the door after stop running. The invention also provides a control device for realizing the elevator control method.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电梯控制方法，具体涉及一种基于三电平电力变换器的电梯控制方法。本专利技术还涉及一种基于三电平电力变换器的电梯控制装置。
技术介绍
与传统两电平变换器相比，三电平电力变换器具有功率器件承受电压应力小、电压变化率dv/dt小、输出波形谐波特性好、开关频率低和效率高等优点，特别适用于包括电梯驱动系统在内的应用场合。但在运行过程中，构成三电平电力变换器的功率开关可能会因热循环、集电极过电流或门驱动故障等原因发生断路故障，从而导致整个装置故障。三电平电力变换器的结构决定了其在功率开关发生断路故障时可以通过适当调整其控制方法来实现三电平电力变换器的容错控制。目前，电梯在其驱动系统发生包括断路故障在内的功率开关故障时，通常的做法是让电梯紧急停止运行。尽管这种处理方式虽然保证了乘客的安全，但显然会大大降低乘客的舒适性和便利性。如果电梯驱动系统采用三电平变换器，在三电平变换器发生断路故障时采用容错控制对三电平变换器进行调制，同时对电梯控制方式进行适当修改，即可在构成电梯驱动系统的三电平变换器的功率模块发生断路故障时利用容错控制对三电平变换器进行调制，从而避免电梯紧急停止，使电梯能够实现目的楼层停靠，实现开门放人后再停止运行，藉此避免乘客被关在电梯内等待救援的尴尬和不便。因此，在构成电梯驱动系统的三电平变换器的功率模块发生断路故障时如何对电梯控制方式进行修改、如何利用容错控制对三电平变换器进行调制来避免电梯紧急停止是电梯控制中的一个有待解决的重要技术问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种基于三电平电力变换器的电梯控制方法，它可以在构成电梯驱动系统的三电平变换器的功率模块发生断路故障时避免电梯紧急停止，实现电梯的就近停靠或行进到下一停靠层，实现开门放人后再停止运行，藉此避免乘客被关在电梯内等待救援的尴尬和不便。为解决上述技术问题，本专利技术基于三电平电力变换器的电梯控制方法的技术解决方案为，包括：步骤1.按照常规方式生成轿厢由当前位置移动至目的楼层期间的速度图形；步骤2.对三电平电力变换器的功率开关进行断路故障诊断，若诊断结果为正常，转入步骤3；否则转入步骤4；步骤3.按照常规控制方式对电梯进行控制，采用常规调制策略对三电平变换器进行调制；转入步骤9；步骤4.判断轿厢由当前位置行进至目的楼层期间的电压指令所对应的三电平电力变换器期望输出电压矢量是否位于由零矢量为中心、以6个小矢量为顶点连线组成的六边形的内切圆内；若否，则通过改变电梯后续运行的速度图形使得电压指令对应的三电平电力变换器期望输出电压矢量位于所述内切圆内，之后转入步骤5；否则直接转入步骤5；步骤5.判断电梯由当前位置行进至目的楼层期间，是否存在这样一个时段，三电平电力变换器在该时段内的输入能量大于直流侧电容器中点O的电平由0升至Udc/2时下部电容器Cd2所存储的能量的变化量，或者三电平电力变换器在该时段内的输出能量大于直流侧电容器中点O的电平由0降至-Udc/2时下部电容器Cd2时所储存能量的变化量；若是，则转入步骤6；否则转入步骤7；步骤6.减小加速度，并重复步骤5的判断，若可得到判断结果为否，按照新加速度重新生成电梯轿厢由当前位置运行至目的楼层期间的速度图形，且与该速度图形对应的三电平电力变换器期望输出电压矢量位于所述内切圆内，转入步骤7；若直至加速度减至0，步骤5的判断结果仍为是，则转入步骤8；步骤7.启用三电平电力变换器容错控制方法对三电平电力变换器进行调制；转入步骤9；步骤8.产生紧急停止信号，使电梯紧急停止运行；步骤9.结束。优选地，步骤5中的所述时段是指电梯进行由当前位置移动至目的楼层所经过的任意时间区间，或是所述期望输出电压矢量旋转进入至离开所述内切圆内的如下区域所经过的任意时间区间：小矢量对应的输出电平组合中发生断路故障的开关所在相的位置包含有因断路故障而不能输出的电平、其余位置均为除不能输出的电平外的两个电平中的任意一个电平的输出电平组合所对应的小矢量所在方向顺时针旋转90°至逆时针旋转90°所覆盖的区域与内切圆的交集。优选地，步骤5中三电平电力变换器在该时段内的输入能量是指在该时段内由负载经三电平电力变换器直流侧电容器中点O注入的能量Q2；输出能量是指在该时段内由负载经三电平电力变换器直流侧电容器中点O流出的能量Q1。优选地，步骤5中三电平电力变换器直流侧电容器中点O的电平由0降至-Udc/2时，下部电容器Cd2所储存能量的变化量ΔW1的计算公式为：ΔW1＝C0×(Udc)2/8；三电平电力变换器直流侧电容器中点O的电平由0升至Udc/2时，下部电容器Cd2所能存储能量的变化量ΔW2的计算公式为：ΔW2＝3×C0×(Udc)2/8，其中C0是三电平电力变换器直流侧上下电容器的参数，C0＝Cd1＝Cd2，Udc是三电平电力变换器直流侧总电容器两端的电压值，即直流母线电压值。优选地，所述控制方法通过改变电梯后续运行中的加速度和/或额定速度来改变电梯后续运行的速度图形。优选地，步骤5中，如果三电平电力变换器的能量流动方向为由负载经三电平电力变换器流向直流侧电容，那么判断由负载经三电平电力变换器直流侧电容器中点O注入的能量Q2是否大于直流侧电容器中点O的电平由0升至Udc/2时下部电容器Cd2所能存储能量的变化量ΔW2；如果三电平电力变换器的能量流动方向为由三电平变换器直流电容经三电平电力变换器流向负载，那么判断由三电平电力变换器直流侧电容器中点O流出的能量Q1是否大于直流侧电容器中点O的电平由0降至-Udc/2时下部电容器Cd2所储存能量的变化量ΔW1。本专利技术还提供一种基于三电平电力变换器的电梯控制装置，其技术解决方案为，包括：用于对三电平电力变换器的功率开关进行断路故障诊断的诊断单元、用于生成所述电梯驱动控制器执行电梯驱动控制所需的速度图形的速度图形生成单元、用于根据所述速度指令生成单元输出的所述速度图形进行控制并输出电压指令的电梯驱动控制器、用于判断电梯轿厢由当前位置移动至下一停靠层期间三电平电力变换器的期望输出电压矢量是否位于内切圆内的范围判断单元、用于判断三电平变换器与负载间的能量流动方向的方向判断单元、用于计算特定时段内经三电平变换器直流侧电容器中点O注入的能量或是由三电平变换器直流侧电容器中点O流出的能量的输入/输出能量计算单元、用于计算直流侧电容器中点O的电平由0降至-Udc/2时，下部电容器Cd2所能释放的能量，或者直流侧电容器中点O的电平由0升至Udc/2时，下部电容器Cd2所能存储能量的增加量的电容器能量变化计算单元、用于比较输入/输出能量计算单元的计算结果和电容器能量变化计算单元的计算结果间的大小关系的比较单元、用于对三电平变换器进行调制，输出用于对构成三电平变换器的功率开关进行开通与关断控制的开关信号的调制器。所述输入/输出能量计算单元根据所述方向判断单元的判断结果决定计算特定时段内由三电平电力变换器直流侧电容器中点O流出的能量Q1，或是计算由负载经三电平电力变换器直流侧电容器中点O注入的能量Q2。所述电容器能量变化计算单元根据所述方向判断单元的判断结果决定计算三电平电力变换器直流侧电容器中点O的电平由0降至-Udc/2时，下部电容器Cd本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于三电平电力变换器的电梯控制方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1.生成轿厢由当前位置移动至目的楼层期间的速度图形；步骤2.对三电平电力变换器的功率开关进行断路故障诊断，若诊断结果为正常，转入步骤3；否则转入步骤4；步骤3.按照常规控制方式对电梯进行控制，采用常规调制策略对三电平变换器进行调制；转入步骤9；步骤4.判断轿厢由当前位置行进至目的楼层期间的电压指令所对应的三电平电力变换器期望输出电压矢量是否位于由零矢量为中心、以6个小矢量为顶点连线组成的六边形的内切圆内；若否，则通过改变电梯后续运行的速度图形使得电压指令对应的三电平电力变换器期望输出电压矢量位于所述内切圆内，之后转入步骤5；否则直接转入步骤5；步骤5.判断电梯由当前位置行进至目的楼层期间，是否存在这样一个时段，三电平电力变换器在该时段内的输入能量大于直流侧电容器中点O的电平由0升至Udc/2时下部电容器Cd2所存储的能量的变化量，或者三电平电力变换器在该时段内的输出能量大于直流侧电容器中点O的电平由0降至‑Udc/2时下部电容器Cd2时所储存能量的变化量；若是，则转入步骤6；否则转入步骤7；步骤6.减小加速度，根据加速度的符号决定是转入步骤8，还是按照新加速度重新生成速度图形并重新计算Q1或Q2，直至W1≥Q1或W2≥Q2时，转入步骤7；步骤7.启用三电平电力变换器容错调制策略对三电平电力变换器进行调制；转入步骤9；步骤8.产生紧急停止信号，使电梯紧急停止运行；步骤9.结束。...

【技术特征摘要】
1.一种基于三电平电力变换器的电梯控制方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1.生成轿厢由当前位置移动至目的楼层期间的速度图形；步骤2.对三电平电力变换器的功率开关进行断路故障诊断，若诊断结果为正常，转入步骤3；否则转入步骤4；步骤3.按照常规控制方式对电梯进行控制，采用常规调制策略对三电平变换器进行调制；转入步骤9；步骤4.判断轿厢由当前位置行进至目的楼层期间的电压指令所对应的三电平电力变换器期望输出电压矢量是否位于由零矢量为中心、以6个小矢量为顶点连线组成的六边形的内切圆内；若否，则通过改变电梯后续运行的速度图形使得电压指令对应的三电平电力变换器期望输出电压矢量位于所述内切圆内，之后转入步骤5；否则直接转入步骤5；步骤5.判断电梯由当前位置行进至目的楼层期间，是否存在这样一个时段，三电平电力变换器在该时段内的输入能量大于直流侧电容器中点O的电平由0升至Udc/2时下部电容器Cd2所存储的能量的变化量，或者三电平电力变换器在该时段内的输出能量大于直流侧电容器中点O的电平由0降至-Udc/2时下部电容器Cd2时所储存能量的变化量；若是，则转入步骤6；否则转入步骤7；步骤6.减小加速度，根据加速度的符号决定是转入步骤8，还是按照新加速度重新生成速度图形并重新计算Q1或Q2，直至W1≥Q1或W2≥Q2时，转入步骤7；步骤7.启用三电平电力变换器容错调制策略对三电平电力变换器进行调制；转入步骤9；步骤8.产生紧急停止信号，使电梯紧急停止运行；步骤9.结束。2.根据权利要求1所述的基于三电平电力变换器的电梯控制方法，其特征在于：步骤5中的所述时段是指电梯进行由当前位置移动至目的楼层所经过的任意时间区间，或是所述期望输出电压矢量旋转进入至离开所述内切圆内的如下区域所经过的任意时间区间：小矢量对应的输出电平组合中发生断路故障的开关所在相的位置包含有因断路故障而不能输出的电平、其余位置均为除不能输出的电平外的两个电平中的任意一个电平的输出电平组合所对应的小矢量所在方向顺时针旋转90°至逆时针旋转90°所覆盖的区域与内切圆的交集。3.根据权利要求1所述的基于三电平电力变换器的电梯控制方法，其特征在于：步骤5中三电平电力变换器在该时段内的输入能量是指在该时段内由负载经三电平电力变换器直流侧电容器中点O注入的能量Q2；步骤5中三电平电力变换器在该时段内的输出能量是指在该
\t时段内由负载经三电平电力变换器直流侧电容器中点O流出的能量Q1。4.根据权利要求1所述的基于三电平电力变换器的电梯控制方法，其特征在于：步骤5中三电平电力变换器直流侧电容器中点O的电平由0降至-Udc/2时，下部电容器Cd2所储存能量的变化量ΔW1的计算公式如下：ΔW1＝C0×(Udc)2/8三电平电力变换器直流侧电容器中点O的电平由0升至Udc/2时，下部电容器Cd2所能存储能量的变化量ΔW2的计算公式如下：ΔW2＝3×C0×(Udc)2/8其中，C0是三电平电力变换器直流侧上下电容器的参数，Cd1是三电平电力变换器直流侧上部电容，Cd2是三电平电力变换器直流侧下部电容，C0＝Cd1＝Cd2，Udc是三电平电力变换器直流侧总电容器两端的电压值，即直流母线电压值。5.根据权利要求1所述的基于三电平电力变换器的电梯控制方法，其特征在于：所述控制方法通过改变电梯后续运行中的加速度和/或额定速度来改变电梯后续运行的速度图形。6.根据权利要求3或4所述的基于三电平电力变换器的电梯控制方法，其特征在于：步骤5中，如果三电平电力变换器的能量流动方向为由负载经三电平电力变换器流向直流侧电容，那么判断由负载经三电平电力变换器直流侧电容器中点O注入的能量Q2是否大于直流侧电容由端电压Udc/2升至Udc时所能存储能量的变化量ΔW2；如果三电平电力变换器的能量流动方向为由三电平变换器直流电容经三电平电力变换器流向负载，那么判断由三电平电力变换器直流侧电容器中点O流出的能量Q1是否大于直流侧电容由端电压Udc/2降至0时所储存能量的变化量ΔW1。7.一种基于三电平电力变换器的电梯控制装置，其特征在于，所述控制装置包括：诊断单元：对三电平电力变换器的功率开关进行断路故障诊断；速度图形生成单元：生成电梯驱动控制器执行电梯驱动控制所需的速度图形；电梯驱动控制器：根据所述速度图形生成单元输出的...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈玉东，朱武标，薛弛，严海波，刘玉兵，
申请(专利权)人：上海三菱电梯有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31