CN103373649A - 电梯称量值诊断修正方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电梯称量值诊断修正方法，根据电梯启动时称量装置输出的称量值和转矩电流值来自动修正参与载荷分量转矩计算的参数。参数修正完成后电梯再次启动时，转矩控制装置在修正后的参数的基础上计算载荷分量转矩，使曳引电机提前产生转矩来精确补偿抱闸打开后轿厢和对重之间的不平衡力矩。本发明能够克服称量装置和曳引电机等部件发生变化时对载荷分量转矩计算产生的影响，在不增加成本的条件下保证电梯的启动性能。

Description

电梯称量值诊断修正方法

技术领域

本发明涉及电梯控制领域，特别是涉及一种用于带有称量装置的电梯的称量值诊断修正方法。

背景技术

现今的电梯一般具有一个载荷称量装置来检测电梯轿厢的载荷，在电梯启动时把对应于称量值的转矩加至曳引电机输出转矩，来补偿因轿厢和对重的重量差而产生的不平衡力矩。当抱闸打开时，上述不平衡力矩就会被曳引电机产生的转矩抵消，而不至于在抱闸打开后的瞬间使轿厢受到冲击。这个动作一般称之为启动称重，一般由电梯***中的转矩控制装置来完成上述启动称重动作从而抑制电梯的启动冲击。

图1展示了一种通用的电梯***，该电梯***具有：一个轿厢；一个对重；一个驱动绳轮；一个连接轿厢和对重并卷绕在驱动绳轮上的钢丝绳；一个将三相交流电流变为直流电流的整流器；一个将整流器输出的直流电流变为交流电流的逆变器；一个根据从逆变器输出的三相交流电产生一个带动驱动绳轮一起转动使轿厢和对重上下移动的曳引电机；一个置于轿厢预定位置并用于检测轿厢载荷的称量装置；一个用于检测曳引电机电流的电流传感器；一个用于检测曳引电机转速的编码器；一个转矩控制装置，用于运算由速度指令装置给定的速度指令值、编码器检测到的速度反馈值和称量装置检测到的称量值，然后产生转矩电流指令值；一个驱动机构，用于根据转矩控制装置输出的转矩电流指令值和电流传感器检测到的的转矩电流反馈值计算出电机的三相电压指令来变换逆变器的输出从而控制曳引电机的转动。

上述转矩控制装置的功能结构如图2所示。它主要由速度控制器和称量值/转矩转换器构成。其中，速度控制器获得来自电梯控制***的速度指令和来自编码器的速度反馈，经计算后得到速度分量转矩TRQ并送至加法单元；称量值/转矩转换器获得来自称量装置的称量值，输出载荷分量转矩WGH至加法单元；加法单元将速度分量转矩TRQ和载荷分量转矩WGH相加，得到转矩指令值IQS并传送给驱动机构。

上述驱动机构的功能结构如图3所示。它主要由电流控制器和脉冲信号产生器构成。其中，电流控制器获得来自上述转矩控制装置的转矩电流指令IQS和来自电流传感器的转矩电流反馈值IQ，计算出三相电压指令值并传给脉冲信号产生器；脉冲信号产生器根据来自电流控制器的三相电压指令值，输出触发脉冲信号来控制逆变器中大功率电子器件的通断，使逆变器输出三相交流电压，驱动曳引电机运转。

电梯启动时，称量值/转矩转换器需要在抱闸打开前完成载荷分量转矩计算。电梯一般在安装调试阶段需要把轿厢载荷为空载和半载所对应的称量值分别贮存下来，也有电梯还贮存满载所对应的称量值。当轿厢内的载荷在空载和满载范围内变化时，如果称量装置的输出称量值近似线性变化时，如图4所示，就可以按照公式1计算出电梯的不平衡负载量UBLD，再根据UBLD按照公式2计算出载荷分量转矩WGH。

根据在电梯调试阶段写入的空载称量值WN、半载称量值WB、电梯额定载重量CAP和当前称量装置输出的称量值W，可计算出不平衡负载量UBLD：

UBLD＝(W-WB)×CAP/(WB-WN)/2    公式(1)

然后根据曳引电机常数K、启动秤增益WGHG、钢丝绳和电缆的补偿量R和不平衡负载量UBLD，再计算出载荷分量转矩WGH：

WGH＝UBLD×K×WGHG+R    公式(2)

其中，在电梯安装调试阶段，通过调整启动秤增益WGHG以补偿每台曳引电机常数K可能的偏差，其值默认为1。钢丝绳和电缆的补偿量R是根据电梯在井道不同楼层的钢丝绳和电缆的变化情况而补偿载荷分量转矩WGH。

载荷分量转矩WGH计算完成后，转矩控制装置输出转矩电流指令IQS，驱动机构计算出电压指令并通过控制逆变器来驱动曳引电机提前输出载荷分量转矩。当抱闸打开时，此时的速度指令为零，如果称量值/转矩转换器输出的载荷分量转矩WGH计算精准，曳引电机提前输出的补偿转矩正好可以克服轿厢和对重两侧的不平衡力矩，曳引电机就能保持静止不动，此时速度控制器输出的速度分量转矩TRQ为零，转矩电流指令值IQS等于WGH；如果WGH计算不准，曳引电机的输出力矩就不能克服轿厢和对重两侧的不平衡力矩，不平衡力矩会拉动曳引电机转动，造成电梯启动时有冲击。之后，由于曳引电机的转动，速度控制器会自动输出速度分量转矩TRQ来补偿WGH和实际不平衡力矩之间的偏差(这时IQS＝WGH+TRQ)，使曳引电机最终的输出转矩能够克服轿厢和对重两侧的不平衡力矩，使曳引电机能维持零速不动。在电梯控制***产生速度指令后，电梯才开始加速运行。

对于各台曳引电机，上述电机常数K的实际值会有所差异，为了补偿此差异，一般需要调整增益WGHG，使载荷分量转矩值WGH能精确克服不平衡力矩。为了能够得到精确的载荷分量转矩值，中国发明专利申请公布说明书CN1133815A(公开日：1996年10月23日)公开了一种电梯用驱动补偿装置及其方法，它在图2所示的转矩控制装置的基础上新增了一个速度命令产生机构，并使用如下的转矩补偿方法：在电梯调试阶段，由上述速度命令产生机构确定一个速度指令值送给速度控制器，转矩控制装置在屏蔽称量值/转矩转换器输出信号的前提下驱动处于空载或满载状态的电梯，经过一定时间后当电梯的速度反馈值与上述速度命令值之间的差值的绝对值小于一预定值时，由称量值/转矩转换器贮存当前速度分量转矩值作为空载转矩值或满载转矩值；当电梯处于正常运行时的启动阶段时，称量值/转矩转换器参照在上述电梯调试阶段时贮存的空载转矩值和满载转矩值，产生一个根据当前称量值计算出的载荷分量转矩值作为转矩补偿。这种方法由于贮存了电梯的空载转矩值和满载转矩值，已不需要公式2中的曳引电机的常数K和启动秤增益WGHG，就可以计算出载荷分量转矩WGH。

但是在实际使用中，转矩控制装置并不能保证电梯始终拥有良好的启动性能，其中一个重要的原因是在电梯运行一段时间后，称量装置性能会随着时间而变化，图4中称量装置输出曲线的零点和斜率都有可能发生变化，称量装置输出的称量值将不能准确反应轿厢内的载荷情况，导致载荷分量转矩WGH计算不准；此外，在运行一段时间后，曳引电机的性能也可能会变差，它的常数K会发生变化，那么即使称量装置的称量值准确，最终计算出的转矩电流指令值IQS也不能使曳引电机产生准确的转矩来进行补偿，同样会造成电梯启动时的轿厢振动。在实际操作中，往往需要专业人员定期对称量装置进行校正来保证称量值的准确，并调整启动秤增益WGHG来抵消曳引电机常数的变化以使曳引电机恢复原来的电压/转矩特性，这无疑大大增加了人工成本。

针对因称量装置的性能变化造成转矩补偿不准的问题，中国发明专利申请公布说明书CN1035051C(公开日：1995年2月1日)公开了一种电梯控制装置，对转矩控制装置进行了相应的改动，具体来说就是在称量值/转矩转换器前面增加了一个称量值修正量运算装置和一个称量值修正装置。上述称量值修正运算装置在电梯启动时读取称量装置输出的称量值Vw，在轿厢行进过程中根据曳引电机输出的实际转矩来计算出称量装置应该输出的称量值Vc，称量计算值Vc和称量值Vw的差记为称量值修正量Ve；电梯再次启动时，上述称量值修正装置按照Vw←Vw+Ve对当前称量值Vw进行修正，称量值/转矩转换器根据修正后的称量值Vw计算载荷分量转矩值来完成启动称重动作。该发明的优点是不需要额外硬件就能对称量装置随时间而变化的输出偏差进行修正，但该修正计算还存在两处缺陷：第一，该发明的称量值修正装置根据上一个运算周期计算出的Ve来修正下一次启动时的称量值Vw，这种修正方式只能克服图4中称量曲线的零点漂移对载荷分量转矩计算的影响，如果该曲线的斜率发生了变化，那么当轿箱的载荷情况改变后电梯再次启动时，由上一次计算得到的修正量Ve将不能准确修正当前称量值Vw；第二，该发明不能克服因曳引电机的性能发生变化而使载荷分量转矩WGH计算不准的影响。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种电梯称量值诊断修正方法，它能同时克服因称量装置和曳引电机性能发生变化而导致转矩补偿不准的问题，达到无需人工干预即可维持电梯良好启动性能的目的。

为解决以上技术问题，本发明提供了一种电梯称量值诊断修正方法，其中，所述电梯包括曳引电机、整流器、逆变器、转矩控制装置、驱动机构、称量装置、电流传感器和编码器；上述转矩控制装置产生转矩电流指令值送给所述驱动机构，由所述驱动机构通过所述逆变器来驱动所述曳引电机的运转；根据电梯启动时所述称量装置输出的称量值和转矩电流值来修正参与载荷分量转矩计算的参数。

本发明的有益效果在于：最大程度地保证了电梯启动性能。称量值诊断修正方法自动更新空载/半载/满载称量值，即使称量值和曳引电机常数变化也能准确计算出载荷分量转矩值，保证启动过程平稳。最大程度地减少了电梯后期维保的工作量。称量值诊断修正方法由电梯控制器自动运行、无需人工参与，采用上述方法后可以省去电梯维保中的称量装置校正和启动增益系数的调整工作。

上述转矩电流值既可指所述的转矩控制装置产生的转矩电流指令值，也可指所述电流传感器检测到的转矩电流反馈值。

当上述的转矩电流值等于理论计算出的空载转矩电流值、半载转矩电流值或满载转矩电流值时，用其对应的所述称量装置输出的称量值修正之前已贮存且用于计算载荷分量转矩的空载称量值、半载称量值或满载称量值。

根据上述称量装置输出的称量值和所述转矩电流值推算出空载称量值、半载称量值和满载称量值，并修正之前已贮存且用于计算载荷分量转矩的空载称量值、半载称量值和满载称量值。

根据上述称量装置输出的称量值和所述转矩电流值推算出计算载荷分量转矩的函数f()中各系数的值。

附图说明

图1是电梯***示意图；

图2是转矩控制装置的功能结构图；

图3是驱动机构的功能结构图；

图4是轿厢载荷-称量值关系示意图；

图5是本发明实施例1的称量值诊断修正动作流程图；

图6是本发明实施例2的称量值诊断修正动作流程图。

具体实施方式

为了使本发明的原理及其特征更加易于理解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

根据公式2可以得到，电梯空载时的载荷分量转矩IN＝-CAP/2×K×WGHG+R，半载时的载荷分量转矩IB＝0×K×WGHG+R＝R，满载时的载荷分量转矩IF＝CAP/2×K×WGHG+R。当电梯抱闸器打开且曳引电机在转矩控制装置的控制下维持零速不动后，电梯的控制器可以根据此时的转矩电流指令值IQS判断出电梯轿厢内的载荷情况：当转矩电流指令值IQS等于IN时，判定此时轿厢内为空载，此时的称量值记为WN1；当转矩电流指令值IQS等于IB时，判定此时轿厢内为半载，此时的称量值记为WB1；当转矩电流指令值IQS等于IF时，判定此时轿厢内为满载，此时的称量值记为WF1。驱动机构中的转矩电流反馈值IQ，由于电流控制器的控制，其值基本等于转矩电流指令值IQS，同样可以用于判断电梯轿厢载荷。但为了说明方便，在本发明中，只用转矩电流指令值IQS去判断电梯轿厢载荷。

当称量装置和曳引电机的性能没有发生任何变化时，上述称量值WN1、WB1和WF1会完全等于在调试阶段贮存的空载称量值WN、半载称量值WB和满载称量值WF。

当称量装置发生变化时，称量装置在空载、半载和满载时输出的称量值与在调试阶段贮存的空载称量值WN、半载称量值WB和半载称量值WF会不同，如果还根据WN、WB和WF按公式1去计算不平衡负载量UBLD，得到的UBLD会与真实的不平衡负载不一样，再按公式2计算出的载荷分量转矩WGH就不准确了。但是，不管称量装置输出的曲线是发生零点漂移还是斜率变化，曳引电机对应空载、半载和满载时的电流是不会发生变化的，上述记下的称量值WN1、WB1和WF1更能真实反映轿厢的载荷情况，当用称量值WN1、WB1和WF1分别刷新在调试阶段贮存的WN、WB和WF的值后，公式1和公式2计算出的不平衡负载量UBLD和载荷分量转矩WGH能真实反映实际值。

当曳引电机的性能发生变化时，电机常数K会发生变化，即使此时的称量装置的输出值能真实反应轿厢内载荷情况，即公式1计算出的不平衡负载量UBLD与实际值相同，但公式2计算出的载荷分量转矩WGH与真实的不平衡力矩就不相等了。但电梯的控制器仍可按上述相同的方式，不管曳引电机的性能有无变化，仍认为曳引电机对应空载、半载和满载时的电流是不会发生变化的：当转矩电流指令值IQS等于IN时，判定此时轿厢内为空载，此时的称量值记为WN1；当转矩电流指令值IQS等于IB时，判定此时轿厢内为半载，此时的称量值记为WB1；当转矩电流指令值IQS等于IF时，判定此时轿厢内为满载，此时的称量值记为WF1。当用称量值WN1、WB1和WF1分别刷新在调试阶段贮存的WN、WB和WF的值后，虽然称量值WN1、WB1和WF1与真实的空载、半载和满载时的称量值不相同，且按公式1计算出的不平衡负载量UBLD与真实负载情况不吻合，但按公式2计算出的载荷分量转矩WGH能准确等于电梯的不平衡负载力矩。据此，此方法也可以补偿曳引电机性能发生变化的影响，提高电梯的启动性能。

当称量装置和曳引电机的性能同时发生变化时，同样可以用上述方式，通过刷新在调试阶段贮存的WN、WB和WF，补偿因两者发生变化带来的影响，计算出的载荷分量转矩WGH能准确克服电梯的不平衡负载力矩，提高电梯的启动性能。

由于本发明是根据转矩电流指令值IQS推算出轿厢内的载荷情况，并更新在调试阶段贮存的WN、WB和WF的值。当电梯采用贮存其它载荷称量值去计算不平衡负载量和载荷分量转矩时，例如贮存25％负载称量值和75％负载称量值，只要是通过贮存不同载荷情况的称量值来计算不平衡负载量和载荷分量转矩的电梯控制方式，在称量装置或曳引电机的性能发生变化时，都可以通过上述方式更新已贮存的称量值来改善电梯的启动性能。

本发明的称量值诊断修正方法利用了电梯零速时轿厢实际载荷和转矩电流指令值的内在联系，对在调试阶段已贮存的载荷称量值进行更新，以此来抵消称量值和曳引电机常数的变化。在更新贮存的载荷称量值后，由称量装置输出的称量值仍然能够准确计算出维持曳引电机两侧力矩平衡所需的载荷分量转矩，即使称量装置的输出曲线发生零点漂移或斜率变化或者曳引电机性能发生变化，也能保证电梯良好的启动性能。

实施例一

对于在调试阶段只写入空载称量值WN和半载称量值WB的电梯，其转矩控制装置可按公式1计算载荷分量负载。对于在调试阶段写入空载称量值WN、半载称量值WB和满载称量值WF的电梯，其转矩控制装置中的载荷分量负载计算如下：

UBLD＝(W-WB)×CAP/(WB-WN)/2，W＜WB    公式(3)

或UBLD＝(W-WB)×CAP/(WF-WB)/2，W≥WB    公式(4)

计算出载荷分量负载UBLD后，再按公式2计算载荷分量转矩WGH。

根据公式2，可以计算出空载、半载和满载时的理论载荷分量转矩值：

IN＝-CAP/2×K+R   空载时；

IB＝R             半载时；

IF＝CAP/2×K+R    满载时。

当电梯正常运行时，电梯控制***按照规定的计算周期反复执行图5所示的称量值诊断修正动作流程：

判断电梯处于哪种运行状态，然后进入相应的分支流程：

(1)电梯处于启动状态(此时电梯静止，进行启动称重动作。启动状态结束后电梯开始加速运行)

在抱闸打开后，在规定的时间T1内，判断曳引电机是否处于零速维持。当曳引电机处于零速维持时，此时曳引电机输出的力矩正好等于电梯的不平衡力矩。在抱闸器刚打开时曳引电机可能因为载荷分量转矩WGH计算不准而发生转动，这需要等待速度控制器补偿转矩偏差使曳引电机最终处于零速维持。

对当前电转矩流指令值IQS进行判断：如果IQS等于空载载荷分量转矩IN，则判断电梯处于空载状态，并将当前称量值保存为空载称量值WN1；如果IQS等于半载载荷分量转矩IB，则判断电梯处于半载状态，并将当前称量值保存为半载称量值WB1；如果IQS等于满载载荷分量转矩IF，则判断电梯处于满载状态，并将当前称量值保存为满载称量值WF1；否则，直接结束。

(2)电梯处于行进状态(此时电梯正在从起始楼层向目标楼层运动。行进状态结束后电梯速度为零，抱闸抱住曳引电机，电梯进入停止状态)

直接结束。

(3)电梯处于停止状态

判断新保存的空载称量值WN1、半载称量值WB1和满载称量值WF1是否已经全部赋值完毕：如果是，则用WN1、WB1和WF1分别赋值给WN、WB和WF，并将保存WN1、WB1和WF1的内存清空，结束；如果不是，则直接结束。

在更新WN、WB和WF值后，在下次电梯启动时，计算出的载荷分量负载UBLD和载荷分量转矩WGH将更接近真实值，电梯的启动性能将提高。

实施例二

实施例1的称量值诊断修正动作流程中，根据电梯启动阶段曳引电机零速维持时的转矩电流指令值IQS判断电梯的负载情况，进而修正已贮存的空载、半载和满载称量值。实际上，轿箱内的载荷正好为半载或满载的情况很少出现，这就意味着称量值修正的周期较长，电梯很有可能长时间处于启动性能不佳的状态。

为了避免上述情况的发生，实施例2对称量值诊断修正动作流程进行了适当的修改。当电梯正常运行时，电梯控制***按照规定的计算周期反复执行图6所示的称量值诊断修正动作流程：

判断电梯处于哪种运行状态，然后进入相应的分支流程：

(1)电梯处于启动状态

在抱闸打开后，在规定的时间T1内，判断曳引电机是否处于零速维持。当曳引电机处于零速维持时，此时曳引电机输出的力矩正好等于电梯的不平衡力矩，把前转矩电流指令值IQS和当前称量值W一起保存至【电流值-称量值】表格中。

(2)电梯处于行进状态

直接结束。

(3)电梯处于停止状态

判断【电流值-称量值】表格中记录的数量是否大于预定值N：如果判断条件成立，则根据上述表格中记录的数据通过线性插值等数学方法求出与空载载荷分量转矩IN、半载载荷分量转矩IB和满载载荷分量转矩IF相对应的空载称量值WN1、半载称量值WB1和满载称量值WF1，用WN1、WB1和WF1分别取代之前写入的WN、WB和WF，将上述表格清空，结束；如果判断条件不成立，则直接结束。

实施例三

在实施例1和实施例2中，都需要在电梯调试阶段由专业人员手动写入空载称量值WN、半载称量值WB和满载称量值WF，在这之后，电梯控制***按照公式1、2、3和4计算载荷分量负载UBLD和载荷分量转矩WGH。

为了进一步减少在电梯调试阶段的工作量，实施例3取消了电梯调试阶段的称量值写入步骤，用出厂默认的空载、半载和满载称量值代替在电梯调试阶段写入的空载、半载和满载称量值。在电梯开始正常运行时，用默认的空载、半载和满载称量值进行启动称重动作的不平衡负载计算和载荷分量转矩计算。与此同时，采用实施例1或实施例2所述的称量值诊断修正动作流程，当电梯使用一段时间后，一旦空载、半载和满载称量值修正完毕，电梯将开始获得良好的启动性能。之后的称量值诊断修正方法与在实施例1或实施例2完全相同。

实施例四

在上面几个实施例中，当电梯进行启动称重动作时，转矩控制装置需要根据当前称量值W，按公式1、2、3和4依次计算出不平衡负载UBLD和载荷分量转矩WGH。也有电梯以函数的方式来描述载荷分量转矩WGH和称量值W之间的关系，即：

WGH＝f(a1，...，an，W)

其中，a1，...，an是函数f()的n个系数。

这样，每次电梯进行启动称重动作时，转矩控制装置将当前称量值W代入上述函数f()中，即可算出载荷分量转矩值WGH。

本实施例的重点是根据称量值和转矩电流指令值通过曲线拟合的方式求出函数f()中的各个系数a1，...，an。

(1)电梯处于启动状态

在抱闸打开后，在规定的时间T1内，判断曳引电机是否处于零速维持。当曳引电机处于零速维持时，此时曳引电机输出的力矩正好等于电梯的不平衡力矩，当前转矩电流指令值IQS和当前称量值W一起保存至【电流值-称量值】表格中。

(2)电梯处于行进状态

直接结束。

(3)电梯处于停止状态

判断【电流值-称量值】表格中记录的数量是否大于预定值N：如果判断条件成立，则根据上述表格中的数据通过曲线拟合重新计算出函数f()中n个系数：a1’，...，an’，用a1’，...，an’分别取代之前贮存的a1，...，an，然后将上述表格清空，结束；如果判断条件不成立，则直接结束。

综上所述，本发明可以解决电梯运行一段时间后称量值和曳引电机常数变化造成启动性能不佳的问题。而且在具体实施方式的操作步骤中可以看到，本发明最大限度地利用了电梯原有控制***和检测***，最大程度地降低了***实现的成本。

以上通过具体实施例对本发明的内容进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。对本领域的技术人员来说，本发明的保护范围还包括那些在不脱离本发明原理的情况下所作出的各种变形和改进。

Claims (5)

1.一种电梯称量值诊断修正方法，其中，所述电梯包括曳引电机、整流器、逆变器、转矩控制装置、驱动机构、称量装置、电流传感器和编码器；

上述转矩控制装置产生转矩电流指令值送给所述驱动机构，由所述驱动机构通过所述逆变器来驱动所述曳引电机的运转；

其特征在于，根据电梯启动时所述称量装置输出的称量值和转矩电流值来修正参与载荷分量转矩计算的参数。

2.根据权利要求1所述的电梯称量值诊断修正方法，其特征在于，转矩电流值既可指所述的转矩控制装置产生的转矩电流指令值，也可指所述电流传感器检测到的转矩电流反馈值。

3.根据权利要求1所述的电梯称量值诊断修正方法，其特征在于，当所述的转矩电流值等于理论计算出的空载转矩电流值、半载转矩电流值或满载转矩电流值时，用其对应的所述称量装置输出的称量值修正之前已贮存且用于计算载荷分量转矩的空载称量值、半载称量值或满载称量值。

4.根据权利要求1所述的电梯称量值诊断修正方法，其特征在于，根据所述称量装置输出的称量值和所述转矩电流值推算出空载称量值、半载称量值和满载称量值，并修正之前已贮存且用于计算载荷分量转矩的空载称量值、半载称量值和满载称量值。

5.根据权利要求1所述的电梯称量值诊断修正方法，其特征在于，根据所述称量装置输出的称量值和所述转矩电流值推算出计算载荷分量转矩的函数f()中各系数的值。

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