CN110518856A - 电机位置矫正方法、门电机控制方法和***以及电梯 - Google Patents

电机位置矫正方法、门电机控制方法和***以及电梯 Download PDF

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CN110518856A CN201910733376.6A CN201910733376A CN110518856A CN 110518856 A CN110518856 A CN 110518856A CN 201910733376 A CN201910733376 A CN 201910733376A CN 110518856 A CN110518856 A CN 110518856A
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Abstract

本发明涉及电梯控制技术领域，具体涉及电机位置矫正方法、门电机控制方法和***以及电梯，其中电机位置矫正方法包括：在检测到Z相信号时，在预先设置的编码器Z相信号和电机的磁极角度之间的对应关系中匹配到当前Z相信号对应的磁极角度，采用当前Z相信号对应的磁极角度作为与编码器连接的电机的磁极角度。这样在电机运行过程中不断的对电机的磁极角度进行矫正，消除了编码器累积的误差。其中，本申请提供的门电机控制方法，在电梯开门和关门的每个周期内都会对电机的磁极角度进行至少两次矫正，使得通过编码器获取的电机磁极角度即为电机的实际磁极角度，这样保证了电机的控制精度，使得电梯门每次的开门和关门都能精准到位。

Description

电机位置矫正方法、门电机控制方法和***以及电梯
技术领域
本发明涉及电梯控制技术领域，具体涉及电机位置矫正方法、门电机控制方法和***以及电梯。
背景技术
近年来，永磁同步电机在门机中应用比例越来越高，在门电机领域，一般都是采用普通增量型ABZ编码器来构成闭环矢量控制。
在永磁同步电机闭环矢量控制中需要检测永磁体的磁极位置才能达到比较好的控制效果，而磁极位置的获取需要用到编码器AB相增量信号做积分处理，同时该磁极角度信息又对应转化为门电机的位移信息，电梯控制器根据门电机当前的磁极角度作为门电机当前的位置，从而实现高精度的位置控制。
由于编码器所获取的磁极角度只依赖于对AB相增量信号进行积分，但是单纯的积分运算，会引起较大的积分误差，尤其是在长时间运行中，积分误差将使得电机的实际磁极角度和编码器测量的磁极角度产生越来越大的误差，使得电梯门控制效果变差，甚至电机失速。同时磁极角度产生的误差也会使得实际运行距离与测量运行距离产生较大误差，造成电梯门运行出现撞门的情况。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是电梯在长时间运行过程中，电机的实际磁极角度和编码器测量的磁极角度误差越来越大，使得电机的控制效果变差，甚至电机失速。
一种永磁同步电机位置矫正方法,包括：
实时检测编码器的Z相信号；
在检测到所述的Z相信号时，在预先设置的编码器Z相信号和电机的磁极角度之间的对应关系中匹配到当前Z相信号对应的磁极角度，采用当前Z相信号对应的磁极角度作为与所述编码器连接的电机的磁极角度。
进一步的，所述编码器Z相信号和电机的磁极角度之间的对应关系通过如下方法得到：
获取电机正转和反转一周过程中，编码器Z相信号的多个上升沿或者多个下降沿来临时对应的脉冲计数值以及电机对应的磁极角度，将获取的所述脉冲计数值和电机对应的磁极角度作为矫正脉冲数和矫正磁极角度；
所述编码器Z相信号和电机的磁极角度之间的对应关系为所述脉冲计数值和电机对应的磁极角度之间的对应关系或者所述矫正脉冲数和矫正磁极角度之间的对应关系。
其中，所述采用预先获取的编码器Z相信号和电机的磁极角度之间的对应关系对与所述编码器连接的电机的磁极角度进行矫正包括：
当检测到所述编码器Z相信号的上升沿或者下降沿来临时，获取编码器当前时刻的脉冲计数值，将该当前时刻的脉冲计数值与获得的所述矫正脉冲数对比，选取与当前时刻的脉冲计数值最接近的矫正脉冲数作为给当前脉冲计数值，并将该最接近的矫正脉冲数对应的矫正磁极角度作为当前时刻电机的磁极角度。
其中，所述电机正转或反转一周过程中，所述编码器Z相信号的上升沿或下降沿不少于两个。
一种电梯门电机控制方法，包括：
实时接收电梯的开门和关门信号，当接收到所述开门或关门信号后控制电机转动以实现电梯的开门或关门；
电机转动带动与其连接的编码器转动以记录电机的转动信息；
实时采集编码器的ABZ相脉冲信号，并在检测到所述的Z相信号时，在预先设置的编码器Z相信号和电机的磁极角度之间的对应关系中匹配到当前Z相信号对应的磁极角度，采用当前Z相信号对应的磁极角度作为与所述编码器连接的电机的磁极角度，以完成对电机磁极角度的矫正；
根据矫正后的电机的磁极角度控制电机转动以控制电梯门的运行位移。
一种电梯门电机控制***，包括编码器和控制器，所述编码器与电机的电机轴连接，所述控制器与所述编码器和电机的驱动器电连接；
所述控制器用于在电机运行前获取编码器的Z相信号和电机的磁极角度之间的对应关系，并在检测到编码器的Z相信号时，在预先设置的编码器Z相信号和电机的磁极角度之间的对应关系中匹配到当前Z相信号对应的磁极角度，采用当前Z相信号对应的磁极角度作为与所述编码器连接的电机的磁极角度，以完成对电机磁极角度的矫正；
所述控制器用于根据矫正后的电机的磁极角度控制电机的运行位移。
其中，所述控制器还用于在对所述电机的磁极角度进行矫正之前，获取电机正转和反转一周过程中，编码器Z相信号的多个上升沿或者多个下降沿来临时对应的脉冲计数值以及电机对应的磁极角度，将获取的所述脉冲计数值和电机对应的磁极角度作为矫正脉冲数和矫正磁极角度；
将所述脉冲计数值和电机对应的磁极角度之间的对应关系或者所述矫正脉冲数和矫正磁极角度之间的对应关系作为所述编码器Z相信号和电机的磁极角度之间的对应关系。
其中，所述采用预先获取的编码器Z相信号和电机的磁极角度之间的对应关系对与所述编码器连接的电机的磁极角度进行矫正包括：
当检测到所述编码器Z相信号的上升沿或者下降沿来临时，获取编码器当前时刻的脉冲计数值，将该当前时刻的脉冲计数值与获得的所述矫正脉冲数对比，选取与当前时刻的脉冲计数值最接近的矫正脉冲数作为当前脉冲计数值，并将该最接近的矫正脉冲数对应的矫正磁极角度作为当前时刻电机的磁极角度。
其中，所述电机正转或反转一周过程中，所述编码器Z相信号的上升沿或下降沿不少于两个。
一种电梯，该电梯包括上所述的控制***。
依据上述实施例的电机位置矫正方法，预先获取编码器的Z相信号和电机的磁极角度之间的对应关系，在电梯运动过程中，当检测到编码器的Z相信号时则采用预先获取的对应关系对电机的磁极角度进行矫正，这样保证了电机在运动过程中，可以实时的对其磁极角度进行矫正，消除了累积误差，使得通过编码器获取的电机磁极角度即为电机的实际磁极角度，保证了电机的控制精度。
附图说明
图1为本申请实施例电机位置矫正方法流程图；
图2为本申请实施例电机正转和反转时Z相信号示意图；
图3为本申请实施例中电梯门电机控制方法流程图；
图4为本申请实施例中电梯门电机控制***结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。
另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。
本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。
在本发明实施例中，为了消除增量式编码器在长时间测量过程中累积的误差，预先获取编码器的Z相信号与电机的磁极角度之间的对应关系，在电机运行的每个周期内，当检测到Z相信号时则采用该对应关系对当前时刻电机的磁极角度进行矫正，这样在电梯开门和关门的每个周期内都会对电机的磁极角度进行至少两次矫正，使得通过编码器获取的电机磁极角度即为电机的实际磁极角度，这样保证了电机的控制精度，使得电梯门每次的开关都能精准到位。
实施例一：
请参考图1，本实施例提供一种永磁同步电机位置矫正方法，包括：
步骤101：实时检测编码器的Z相信号；
步骤102：在检测到Z相信号时，在预先设置的编码器Z相信号和电机的磁极角度之间的对应关系中匹配到当前Z相信号对应的磁极角度，采用当前Z相信号对应的磁极角度作为与编码器连接的电机的磁极角度。
由于增量型编码器的计数采用AB相信号积分的方式，为了消除多次积分带来的误差，本实施例在电机运行的每个周期内，当检测到Z相信号时则采用预先获取的编码器Z相信号和电机的磁极角度之间的对应关系对当前时刻电机的磁极角度进行矫正，这样在电机运行的每个周期内都会对电机的磁极角度进行矫正，使得通过编码器获取的电机磁极角度即为电机的实际磁极角度，这样保证了电机的控制精度。
其中，编码器Z相信号和电机的磁极角度之间的对应关系通过以下方法获取：在对电机的磁极角度进行矫正之前或者在电机安装好投入使用之前，获取电机正转和反转一周过程中，编码器Z相信号的多个上升沿或者下降沿来临是对应的脉冲计数值以及电机对应的磁极角度，如图2，本实施例中编码器的Z信号在一周内由四段高低不同的电平组成，对应的电机正转一周时出现两个上升沿和两个下降沿，同时反转一周时也出现两个上升沿和两个下降沿，这四个上升沿或四个下降沿分别对应的电机的四个不同位置。对于永磁同步电机，其极对数和电机编码器线数En是确定的，电机转动一周时，检测到与其相连接的编码器的脉冲技术在零到4倍的En之间变化，例如，电机正转时编码器检测到A相或者B相的脉冲计数值从0逐步增大到4*En，电机反转时，检测到A相或者B相的脉冲计数值从4*En逐步减少到0。
本实施例中，当正转时检测到编码器的两个上升沿如图2中s1和s2，此时记录编码器的A相或者B相信号的脉冲计数值分别为q1和q2，则通过该脉冲计数值计算出电机对应的磁极角度分别为a1和a2，当检测到第二个下降沿后控制电机反转，在电机反转过程中当检测到上升沿s3和s4时，分别记录编码器的A相或者B相信号的脉冲计数值为q3和q4，则通过该脉冲计数值计算出电机对应的磁极角度分别为a3和a4。这样就得到了在电机正转和反转一周过程中脉冲计数值和电机的磁极角度的对应关系，如下表，并将获取的脉冲计数值和电机对应的磁极角度作为矫正脉冲数和矫正磁极角度。
本实施例中，编码器Z相信号和电机的磁极角度之间的对应关系为脉冲计数值和电机对应的磁极角度之间的对应关系或者矫正脉冲数和矫正磁极角度之间的对应关系，本实施例中以矫正脉冲数和矫正磁极角度之间的对应关系为例，如下表。
Z相信号 矫正脉冲数 矫正磁极角度
s1 q1 a1
s2 q2 a2
s3 q3 a3
s4 q4 a4
通过以上方法就可以得到如上表的对应关系，其中，电机正转时获取的矫正磁极角度a1和a2相差180°，电机反转时获取的矫正磁极角度a3和a4相差180°。在其他实施例中，也可以选取Z相信号的下降沿作为零点信号，分别记录在电机正向转动和反正转动过程中四个Z相信号下降沿来临时对应的脉冲计数值和电机对应的磁极角度作为矫正脉冲数和矫正磁极角度。
其中，采用预先获取的编码器Z相信号和电机的磁极角度之间的对应关系对与编码器连接的电机的磁极角度进行矫正包括：在电机运行过程中，当检测到Z相信号的上升沿时，则获取编码器当前时刻的脉冲计数值，将获取的脉冲计数值分别与上表中的四个脉冲计数值对比，选取与当前时刻脉冲计数值最接近的矫正脉冲数替换当前时刻记录的编码器的脉冲计数值，并用该最接近的矫正脉冲数对应的矫正磁极角度替换控制器中记录的通过编码器累积得到电机的磁极角度。这样就完成了一次对电机的磁极角度的矫正。本实施例中在正转和反转过程中分别两次对电机的磁极角度的矫正，一般情况下，正转或反转过程中较正时有一个矫正磁极角度和当前时刻编码器记录的角度比较接近，另一个矫正磁极角度和当前时刻编码器记录的角度相差180°。通过本实施例的方法使得电机的控制器中记录的实际磁极角度即为通过编码器获取电机的磁极角度，在永磁同步电机矢量控制***中，电机磁极角度对电流信号的解耦控制非常重要，涉及到电机平滑启动和电机的节能运行，除此之外，电机的磁极角度(即位置信息)的准确获取，有利于提高门运行的位置精度，避免撞门或关门异常。这样在通过控制器控制电机转动时保证了电机的控制精度。
其中，本实施例中选用的ABZ增量式编码器，在电机正转或反转一周时分别出现两个Z相信号，即出现上升沿和下降沿，在其他实施例中，还可以选用别的型号的ABZ型编码器，在电机正转或反转一周时可能会出现四个或六个Z相信号，这样可以在一个正转和反转周内对电机的磁极角度矫正四次或六次，消除了编码器累积的误差，使得获取的电机磁极角度更加接近电机的真实磁极角度，提高了电机控制的精度。
实施例二：
请参考图2，本实施例提供一种电梯门电机控制方法，包括：
步骤201：实时接收电梯的开门和关门信号，当接收到开门或关门信号后控制电机转动以实现电梯的开门或关门；在实际控制过程中，乘客通过开门或关门按钮输入开门或关门信号，控制器接收到该开门或者关门信号则输出一个控制信号给电机的驱动器，控制电机正转或反转以实现电梯的开门或关门。当电梯到达乘客呼叫的层数后控制器根据预设的控制流程输出一个控制信号给电机的驱动器，驱动电机正转或者反转以实现开门或者关门。
步骤202：电机转动带动与其连接的编码器转动以记录电机的转动信息。本实施例中采用ABZ增量型编码器，编码器与电机的电机轴连接，用于记录电机转动过的角度，即角度增量，将对这些角度增量进行累加得到的角度作为电机的磁极角度。
步骤203：实时采集编码器的ABZ相脉冲信号，并在检测到的Z相信号时，在预先设置的编码器Z相信号和电机的磁极角度之间的对应关系中匹配到当前Z相信号对应的磁极角度，采用当前Z相信号对应的磁极角度作为与编码器连接的电机的磁极角度，以完成对电机磁极角度的矫正。由于通过对编码器的增量进行累加得到磁极角度作为电机当前的实际磁极角度时会产生一定的累加误差，这样长时间记录的话误差会逐渐增大，这样通过编码器记录的电机的磁极角度和电机实际的磁极角度就会存在一定误差，影响电机控制的精度。本实施例中，在电机运行过程中，当检测到Z相信号的上升沿或者下降沿时，则根据预先获取的编码器Z相信号和电机磁极角度之间的对应关系对电机的磁极角度进行矫正，通过本实施例的方法使得电机的控制器中记录的实际磁极角度即为通过编码器获取电机磁极角度，消除了编码器累加过程的误差，这样在通过控制器控制电机转动时保证了电机的控制精度。其中，编码器Z相信号和电机磁极角度之间的对应关系的获取方法以及矫正方法和实施例1中相同，此处不再赘述。
步骤204：根据矫正后的电机的磁极角度控制电机转动以控制电梯门的运行位移；经过步骤203的矫正之后，使得通过编码器记录的电机的磁极角度无限接近电机的实际磁极角度，这样在通过控制器控制电机运转带动电梯开门和关门时，电机转动的磁极角度更加精确，使得电梯关门或开门时运动的位移也更加精确，进而达到精确的控制电梯开、关门。
实施例三：
请参考图4，本实施例提供一种电梯门电机控制***，该控制***包括控制器301、编码器304和电机的驱动器302，其中控制器301通过信号线分别与编码器304和驱动器302连接，编码器304与电机303的电机轴连接，用于记录电机303的转动信息，例如转动的角度增量，并将记录的信息传输给控制器301；驱动器302与电机303连接，用于接收控制器301的控制信号驱动电机303转动。
其中，在电机303转动过程中，检测到编码器304的Z相信号时，控制器301在预先设置的编码器304的Z相信号和电机303的磁极角度之间的对应关系中匹配到当前Z相信号对应的磁极角度，采用当前Z相信号对应的磁极角度作为与编码器304连接的电机303的磁极角度，以完成对电机303磁极角度的矫正，这样消除了编码器304多次累积产生的误差，使得控制器301中记录的通过编码器304获取的电机303的磁极角度更加接近电机303的实际磁极角度，在控制器301控制电机303转动时，提高了控制精度。
其中，Z相信号和电机303的磁极角度之间的对应关系通过以下方法获取：在对电机303的磁极角度进行矫正之前，控制器301通过编码器304获取电机303正转和反转一周过程中，编码器304的Z相信号的多个上升沿或者多个下降沿来临时对应的脉冲计数值以及电机303对应的磁极角度，将获取的脉冲计数值和电机303对应的磁极角度作为矫正脉冲数和矫正磁极角度，并将该对应关系进行存储。将矫正脉冲数和矫正磁极角度之间的对应关系作为编码器304的Z相信号和电机303的磁极角度之间的对应关系。
其中，当检测到编码器304的Z相信号的上升沿或者下降沿来临时，控制器301获取编码器304当前时刻的脉冲计数值，将该当前时刻的脉冲计数值与存储的矫正脉冲数对比，选取与当前时刻的脉冲计数值最接近的矫正脉冲数赋值给当前脉冲计数值，并将该最接近的矫正脉冲数对应的矫正磁极角度赋值给当前时刻电机303的磁极角度，这样在电梯正转和反转的一个周期内，至少对电机303的磁极角度进行四次矫正，使得控制器301中记录的通过编码器304获取的电机的磁极角度更加接近电机303的实际磁极角度，这样在通过控制器301控制电机303运转带动电梯开门和关门时，电机303转动的磁极角度更加精确，使得电梯关门或开门时运动的位移也更加精确，进而达到精确的控制电梯开、关门。
实施例四：
本实施例提供一种电梯，该电梯包括电梯本体以及实施例3提供的控制***，控制***用于精确的控制电梯开门或关门时电梯门的运动位移。
以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (10)

1.一种永磁同步电机位置矫正方法,其特征在于，包括：
实时检测编码器的Z相信号；
在检测到所述的Z相信号时，在预先设置的编码器Z相信号和电机的磁极角度之间的对应关系中匹配到当前Z相信号对应的磁极角度，采用当前Z相信号对应的磁极角度作为与所述编码器连接的电机的磁极角度。
2.如权利要求1所述的矫正方法，其特征在于，所述编码器Z相信号和电机的磁极角度之间的对应关系通过如下方法得到：
获取电机正转和反转一周过程中，编码器Z相信号的多个上升沿或者多个下降沿来临时对应的脉冲计数值以及电机对应的磁极角度，将获取的所述脉冲计数值和电机对应的磁极角度作为矫正脉冲数和矫正磁极角度；
所述编码器Z相信号和电机的磁极角度之间的对应关系为所述脉冲计数值和电机对应的磁极角度之间的对应关系或者所述矫正脉冲数和矫正磁极角度之间的对应关系。
3.如权利要求2所述的矫正方法，其特征在于，所述采用预先获取的编码器Z相信号和电机的磁极角度之间的对应关系对与所述编码器连接的电机的磁极角度进行矫正包括：
当检测到所述编码器Z相信号的上升沿或者下降沿来临时，获取编码器当前时刻的脉冲计数值，将该当前时刻的脉冲计数值与获得的所述矫正脉冲数对比，选取与当前时刻的脉冲计数值最接近的矫正脉冲数作为当前脉冲计数值，并将该最接近的矫正脉冲数对应的矫正磁极角度作为当前时刻电机的磁极角度。
4.如权利要求2所述的矫正方法，其特征在于，所述电机正转或反转一周过程中，所述编码器Z相信号的上升沿或下降沿不少于两个。
5.一种电梯门电机控制方法，其特征在于，包括：
实时接收电梯的开门和关门信号，当接收到所述开门或关门信号后控制电机转动以实现电梯的开门或关门；
电机转动带动与其连接的编码器转动以记录电机的转动信息；
实时采集编码器的ABZ相脉冲信号，并在检测到所述的Z相信号时，在预先设置的编码器Z相信号和电机的磁极角度之间的对应关系中匹配到当前Z相信号对应的磁极角度，采用当前Z相信号对应的磁极角度作为与所述编码器连接的电机的磁极角度，以完成对电机磁极角度的矫正；
根据矫正后的电机的磁极角度控制电机转动以控制电梯门的运行位移。
6.一种电梯门电机控制***，其特征在于，包括编码器和控制器，所述编码器与电机的电机轴连接，所述控制器与所述编码器和电机的驱动器电连接；
所述控制器用于在电机运行前获取编码器的Z相信号和电机的磁极角度之间的对应关系，并在检测到编码器的Z相信号时，在预先设置的编码器Z相信号和电机的磁极角度之间的对应关系中匹配到当前Z相信号对应的磁极角度，采用当前Z相信号对应的磁极角度作为与所述编码器连接的电机的磁极角度，以完成对电机磁极角度的矫正；
所述控制器用于根据矫正后的电机的磁极角度控制电机的运行位移。
7.如权利要求6所述的控制***，其特征在于，所述控制器还用于在对所述电机的磁极角度进行矫正之前，获取电机正转和反转一周过程中，编码器Z相信号的多个上升沿或者多个下降沿来临时对应的脉冲计数值以及电机对应的磁极角度，将获取的所述脉冲计数值和电机对应的磁极角度作为矫正脉冲数和矫正磁极角度；
将所述脉冲计数值和电机对应的磁极角度之间的对应关系或者所述矫正脉冲数和矫正磁极角度之间的对应关系作为所述编码器Z相信号和电机的磁极角度之间的对应关系。
8.如权利要求7所述的控制***，其特征在于，所述采用预先获取的编码器Z相信号和电机的磁极角度之间的对应关系对与所述编码器连接的电机的磁极角度进行矫正包括：
当检测到所述编码器Z相信号的上升沿或者下降沿来临时，获取编码器当前时刻的脉冲计数值，将该当前时刻的脉冲计数值与获得的所述矫正脉冲数对比，选取与当前时刻的脉冲计数值最接近的矫正脉冲数作为当前脉冲计数值，并将该最接近的矫正脉冲数对应的矫正磁极角度作为当前时刻电机的磁极角度。
9.如权利要求7所述的控制***，其特征在于，所述电机正转或反转一周过程中，所述编码器Z相信号的上升沿或下降沿不少于两个。
10.一种电梯，其特征在于，该电梯包括如权利要求6-9任一项所述的控制***。
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