TW541280B - Apparatus and method for controlling operation of elevator in power failure - Google Patents

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541280 A7 B7 -- ---------—— — 五、發明說明（/ ) 發明背景 1. 發明領域 本發明係有關於如果在升降機系統中，來自商用主要 電源的電源供應當機時，藉由利用充電之電源供應而在緊 急時操作升降機的技術，且尤其關於在電力故障實用於控 制升降機操作的裝置，其再升降機係於緊急狀況中以充電 的電源供應操作時，使充電的電源估應器之放電量爲最小 ，並且防止過電流流動，以及關於其方法。 2. 背景技藝之說明 如果升降機車廂在其操作期間因爲電力故障而非預期 地停止在樓層之間，則車廂係應該朝向最近的樓層實行緊 急操作，以便讓乘客從車廂離開。 在爲此種電力故障之準備上，爲了供應電力至升降機 系統，係將一額外的電源供應單兀設置在控制板，而該電 源供應單兀典型上係具有一充電器以及一充電電池，其中 正常係充電數十伏特的直流電源供應。 、 換句話說，當電源供應單元偵測到主要電力未供應的 電力故障狀態時，在充電電池充電之直流電源供應係轉換 成交流電源供應，其而後係經由步進變壓器以及變流器轉 換成具由與主要電源供應相同頻率的交流電源供應，並且 係供應至整流器之輸入端，升降機系統係根據其而操作於 緊急狀態中。 第一圖係根據傳統技藝之在電力故障時用於控制升降 機操作之裝置的慨示方塊圖。 4 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁). 装----.—訂： 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 541280 A7 B7 五、發明說明（之） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 如在圖中所示，根據傳統技藝之在電力故障時用於控 制升降機操作之裝置係包括主要電源供應輸入接觸器2， 用於藉由關閉而在正常狀態時供應主要電源供應1，或是 藉由打開而在電力故障時阻斷主要電源供應1的電力輸入 路徑；一整流器3以及一平流電容器4，用於將從主要電 源輸入的交流電轉換成直流電並且將之平流；一放電電晶 體5以及一電阻器6，用於限制該電容器4之充電電壓不 得上升超過一預定位準；一變流器，用於根據一脈波寬度 調變信號產生器20(稍後將說明）之輸出信號而將從該平流 電容器4輸出的直流電壓轉換成交流電壓；電流偵測器8A ，8B以及8C，用於偵測從該變流器7供應至一交流馬達9 的電流，該交流馬達9係由該變流器7之輸出電源供應所 驅動；一旋轉編碼器1〇，用於偵測該馬達9之轉速並且輸 出一脈波；一滑輪11，用於接收來自該交流馬達9之驅動 軸的驅動力，並且在垂直方向上捲繞或是釋放升降機車廂 13 ; —平衡重量12，連接至升降機車廂13，具有一預定重 量以便使車廂平衡，並且係在與升降機車廂13相反的方向 上垂直操作；一電梯間呼叫按鈕單元14，用於由在各樓層 之樓梯間等候的乘客按壓並且呼叫升降機車廂13 ; 一車廂 呼叫按鈕單元15，用於讓升降機車廂13中的乘客選擇指 定的樓層；一負載偵測器16，用於偵測升降機車廂13之 負載量；一電源供應單元17，其具有一充電器，用於在電 力故障時，升降機之緊急操作；一操作控制單元18 ’用於 根據來自該電梯間呼叫按鈕單元Η的電梯間呼叫或是來自 5 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 541280 A7 B7 五、發明說明（3 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 該車廂呼叫按鈕單元15的車廂呼叫而控制升降機系統的操 作；一速度控制單元19，用於在一接收到來自該操作控制 單元18的速度指令即輸出一速度控制信號；以及一脈波寬 度調變信號產生器20,用於一接收到該速度控制信號即輸 出一脈波寬度調變信號。 現在將解釋如上所述之傳統技藝之控制升降機操作的 裝置其操作。 在正常操作下，即主要電力1係正常地供應至升降機 系統，該操作控制單元18係根據來自該電梯間呼叫按鈕單 元I4以及該車廂呼叫按鈕單元15的呼叫而產生一速度指 令bl以操作升降機，依據藉由該負載偵測器16所偵測到 的升降機車廂13之負載量計算該平衡重量12與升降機車 廂13之間的重量差値，並且據此輸出一負載補償信號b2 〇 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 當該速度控制單元19根據從該操作控制單元18所輸 出的速度指令bl而輸出一預定的速度控制信號至該脈波寬 度調變(PWM)信號產生器20，該脈波寬度調變信號產生器 2〇控制脈波信號的寬度並且將之輸出至變流器7。而後該 變流器7據此控制該交流馬達9的轉速。 現在將參照第二圖說明電源供應單元17之操作。 一主要電源供應故障偵測單元17A監視主要電源供應 是否供應至升降機系統。當主要電力係正常地供應至升降 機系統時，一電池電壓偵測單元17G係檢查充電電池17F 的電壓，並且如果該電壓係下降至低於一預設的電壓爲準 6 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 541280 A7 B7 五、發明說明（牛） ，則該電池電壓偵測單元17G驅動一電池充電控制單元 171 ° 因此，一預定的脈波寬度調變信號係從該脈波寬度調 變信號產生器17K輸出，並且因此來自主要電源供應1的 一個電壓係經由一變壓器nC以及一電力轉換單元17D接 著充電。 如果該電力故障偵測單元17A係偵測到一電力故障狀 態’即主要電力並未供應至升降機系統，則主要電力輸入 接觸器2係藉由來自一接觸器驅動單元db的關斷信號而 關斷。 於此時，該交流電源供應控制單元17J係操作以致充 電在電池17F中的直流電力係經由變流器17D而轉換成交 流電力。因此，來自該電池17]F的直流電壓係經由變流器 17D，線圈L1，；l2，L3以及變壓器17(：而變換成具有與 主要電力之電壓相同頻率的交流電壓，並且輸出至整流器 3 ° k 當該電力故障偵測單元17A偵測道電力故障並且輸出 一電力故障偵測信號al至該操作控制單元18時，該操作 控制單元18係將正常操作模式切換成電力故障操作模式以 實行一繁急操作。再者，當緊急操作完成時，該操作控制 單元18係輸出一操作完成信號至該電源供應單元17，並 且據此停止該電源供應單元17的操作。 同時，當該電源供應偵測單元17偵測到電力故障並且 輸出is 5虎（即主要電力並未供應至升降機系統）至該操作控 7 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝----------訂： 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 541280 A7 B7 五、發明說明u ) 磁通量指令產生器19D係產生馬達9之詞通量成分電 流指令信號，以及一磁通量估計器19E，從來自該電流轉 換器19B輸出之磁通量電流估計磁通量。 一減法器19F，將該磁通量估計器19E之輸出磁通量 從該磁通量指令產生器19D輸出之磁通量指令減去，並且 輸出一磁通量差値信號至磁通量控制器19G。 該磁通量控制器19G係輸出一磁通量成分電流，該磁 通量成分電流係對應於從該減法器輸出的磁通量差値信號 ’以及一減法器19H係計算從該磁通量控制器19G輸出之 磁通量成分電流的補償値並且將之輸出，以及磁通量電流 控制器191係輸出與該差値成正比的磁通量電壓指令。 同時，該減法器19J係將藉由該速度偵測器19C所取 得之馬達的轉速從由從該操作控制單元18輸入的速度指令 號bl所表示的指令速度中減去，以輸出一速度差値信號 〇 因此，該速度控制器19Κ係輸出一轉矩電流，該轉矩 電流係對應於該速度差値信號，以及一加法器19L，其係 將從該操作控制單元18輸入的負載補償電流b2加至該轉 矩電流，並且輸出一對應的轉矩電流指令。 一減法器19M係將該電流轉換器19B之輸出轉矩電流 從該加法器19L輸出的轉矩電流減去，並且輸出轉矩成分 電流之差値信號，以及一轉矩電流控制器19N，其係輸出 一轉矩電壓指令信號，該轉矩電壓指令信號係正比於轉矩 成分電流之差値。 9 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 卜訂： 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 541280 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（） 負㈠値’並且該馬達9係操作爲電力產生器。於此時，所 產生的能量係經由該變流器7而充電至平流電容器4，所 以跨於該平流電容器4之電壓係增加。 當該平流電容器4的兩端之電壓係增加得多於一預設 參考位準時’該放電電晶體5係操作，並且所產生的電力 係經由該放電電阻6而消耗成熱，所以所產生的電力並未 轉移至該電源供應單元17。 因此’由於該電源供應單元17僅需將電力供應至該操 作控制單元18以及該速度控制單元19,則充電電池17F 之放電量係最小化。 一般而言’該充電電池17F之充電容量以及該電力轉 換單元17D之容量的設計係完全考慮到爲在平衡重量12 以及車廂13係達到平衡之狀態中與軌道的摩擦力而加速電 力損失的電力消耗。 然而’如果該負載感測器16故障而該操作控制單元 I8誤判該升降機車廂應該運行的方向（例如如果誤判該馬 達係操作爲一負載），如第六圖所示，該馬達9之電力消耗 變成多於一額定値，並且因此過電流係流至該電源供應單 元17，造成電路元件損毀或是充電電池17F的放電量超過 ，導致該升降機系統會在該車廂Π抵達最近之樓層之前即 停止的問題。 、 因此’如果電力故障，根據傳統技藝用於控制升降機 之操作的裝置’由於該車廂的運行方向係僅依據該負載偵 測器之輸出信號而加以決定，則如果負載偵測器並未精確 12 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂· 54128〇 A7 B7 五、發明說明（ii ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 度信號以及藉由該電力消耗偵測器所計算的電力消耗時即 限制該馬達的速度；以及一速度控制單元，用於在接收到 負載補償信號以及來自該速度限制器之控制信號時及控制 該交流馬達的轉速。 圖式之簡單說明 所附之圖式係闡示本發明之實施力並且與說明共同用 以解釋本發明之原理，該等圖式係被包括以提供本發明之 更進一步的了解，並且係倂入而構成爲本說明書的一部份 〇 在該等圖式中： 第一圖係根據傳統技藝之控制升降機操作之裝置的槪 不方塊圖； 第二圖係根據傳統技藝之第一圖之電源供應單元的詳 細方塊圖； 第三圖係根據傳統技藝之第一圖之速度控制單元的詳 細方塊圖； k 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第四圖係顯示根據傳統技藝之操作升降機之馬達其電 力消耗圖樣的波形圖； 第五圖係顯示根據傳統技藝當升降機車廂係向上操作 而無負載時’由馬達所產生之電力圖樣的波形圖； 第六圖係顯示根據傳統技藝當升降機車廂係向下操作 而無負載時，由馬達所產生之電力圖樣的波形圖； 第七圖係根據本發明之控制升降機操作之裝置的槪示 方塊圖； 14 - i 公 97 2 X ο 21 /—' 格 規 4 A 1/ η IN J ί 541280 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（) 第八圖係顯示根據本發明之速度限制器之操作以及電 力消耗圖樣的波形；以及 第九圖係根據本發明之用於控制升降機操作之方法的 流程圖。 元件符號簡單說明 1 主要電源供應 2 主要電源供應接觸器 3 整流器 4 平流器 5 放電電晶體 6 電阻器 7 變流器 8A 交流電壓，電流偵測器 8B 交流電壓，電流偵測器 8C 交流電壓，電流偵測器 9 交流馬達 .. 1〇旋轉標碼器 Π 滑輪 12平衡重量 13升降機車廂 14電梯間呼叫按鈕單元 15車廂呼叫按鈕單元 16負載偵測器 Π電源供應單元 15 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公爱） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) d 541280 A7 _B7_ 五、發明說明（G ) 17A主要電源供應故障偵測單元 17B接觸驅動單元 17C變壓器 17D電力轉換單元 17E電容器 17F電池 17G電池電壓偵測單元 17H開關 171電池充電控制單元 17J交流電源供應控制單元 17K脈波寬度調變信號產生器 18 操作控制單元 19 速度控制單元 19A電流偵測器 19B電流轉換器 19C速度偵測器 19D磁通量指令產生器 19E磁通量估計器 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 19F減法器 19G磁通量控制器 19H減法器 191磁通量電流控制器 19J減法器 19K速度控制器 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） A7 B7

541280 五、發明說明（# ) 19L加法器 19M減法器 19N轉矩電流控制器 190轉差頻率運算器 19P加法器 19Q電壓轉換器 20 脈波寬度調變(PWM)信號產生器 較佳實施例之詳細說明 現在將詳細參照本發明之較佳實施力，其範例係顯示 於所附圖式中。 第七圖係根據本發明之用於控制升降機操作之裝置的 槪示方塊圖。 如圖所示，根據本發明之用於控制升降機操作之裝置 係包括一主要電源供應輸入接觸器2，用於在一般時間接 收一主要電源1並且用於阻斷該主要電源1之輸入路徑； 一整流器3以及一平流電容器4，用於將交流知所輸入的 主要電源供應切換成直流並且將之平流；一放電電晶體5 以及一電阻器6，用於保持該電容器4之充電電壓以免其 上升超過一預定位準；一變流器7，用於根據來自一脈波 寬度調變信號產生器20(稍後將說明之）的輸出信號而將從 該平流電容器4輸出的直流電壓轉換成交流電源供應；電 流偵測元件8A，8B以及8C，用於偵測從變流器7供應至 一交流馬達9之電流，該交流馬達9係驅動於對應該變流 17 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 訂· · 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公爱） 541280 A7 B7 五、發明說明（ΓΙ ) 器7之輸出電源供應的速度；一旋轉編碼器10，用於根據 該交流馬達9之轉速而產生一脈波；一電源供應單元17， 用於偵測主要電力是否有供應至升降機系統；一操作控制 單元18 ’用於根據升降機車廂之呼叫信號而控制升降機車 廂的操作；一速度控制單元19，用於當升降機車廂係操作 於緊急時’根據從該操作控制單元18所接收的速度指令而 計算交流馬達9在充電電池之電力上的電力消耗，並且如 果所計算得的電力消耗超過該電源供應單元之容量時，輸 出一速度控制信號以限制升降機之操作速度；以及一脈波 寬度調變信號產生器20，用於在從該速度控制單元19接 收到速度控制信號後即輸出一脈波寬度調變信號至該變流 器7 〇 該速度控制單元19係包括一電流偵測器19A用於輸 出一電流偵測信號，該電流偵測信號係對應經由電流偵測 元件8A至8C所偵測之各相位的電流量，該等電流偵測器 8A至8C係連接在該變流器7的輸出端與該交流馬達‘9的 輸入端之間；一電流轉換器19B，用於將由電流偵測器 19A所偵測到的電流成分轉換成轉矩成分的電流以及磁通 量成分之電流；一速度偵測器19C，用於依據從該旋轉編 碼器10所輸出的脈波而偵測該交流馬達9之轉速，並且輸 出一對應的速度偵測信號；一電力消耗偵測器19R，用於 在接收到來自該速度偵測器19C之速度偵測彳§ 5虎以及來自 該電流偵測器19B的轉矩電流後即計算驅動該交流馬達9 所需要的電力消耗；一速度限制器19S，用於當有電力故 18 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -----------'上衣 *-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂.· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 541280 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（Μ ) 障偵測信號輸入並且該交流馬達9係操作爲一馬達時，如 果判定由該電力消耗偵測器19R所偵測到的交流電力消耗 係超過該電源供應單元17,則限制從該操作控制單元18 所接收的速度指令以將之在可容許容量內重設，而在其他 情況下則輸出一速度指令如其所是；一磁通量指令產生器 19D，用於產生交流馬達9之磁通量指令；一磁通量估計 器19E用於從該電流轉換器19B所輸出的磁通量成分來估 計磁通量；一減法器19F，用於從該磁通量指令產生器 19D所輸出的磁通量指令減去該磁通量估計器19E之輸出 磁通量，並且獲得一磁通量誤差；一磁通量控制器i9G， 考慮從該減法器19F所輸出的磁通量誤差而輸出磁通量電 流；一減法器19H，用於運算從該磁通量控制器19G踰出 的磁通量成分電流的誤差値；一磁通量電流控制器191用 於輸出一磁通量電壓指令，該磁通電壓指令係正比於由該 減法器19H所獲得之磁通量成分電流的誤差；一減法器 19J用於從該速度限制器19S所輸出的速度指令減去_該 速度偵測器19C所獲得知實際速度，並且獲得一速度誤差 ;一速度控制器19K，用於考慮由該減法器19J所獲得之 速度誤差而輸出轉矩電流；一加法器19L，用於將從該操 作控制單元輸入之負載補償電流加至從該速度控制器19κ 輸出之轉矩電流，並且輸出對應的轉矩電流指令；一減法 器19Μ，用於從該加法器19]L輸出的轉矩電流減去該電流 轉換器19B之輸出轉矩電流，並且輸出轉矩成分之誤差； 一轉矩電流控制器19N，用於輸出一轉矩電壓指令，其係 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 4 19 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 541280 A7 B7 五、發明說明（) ，在接收到速度控制單元19之電力消耗偵測器19R所偵 測之電力消耗之時，即減去速度指令bl。 如本發明之另一個實施例，電力消耗偵測器19R係包 括在電源供應單元Π中，並且當操作控制單元18產生交 流馬達9之速度指令bl時，其係受限以根據在電源供應單 元17中所偵測到的電力消耗而被輸出。 如到目前爲止所說明者，根據本發明之在電力故障時 用於控制升降機操作的裝置以及方法，如果在升降機系統 中發生電力故障並且在緊急狀況下以充電電池操作升降機 車廂，則計算交流馬達之電力消耗，並且如果所計算之電 力消耗超過電源供應單元之容量時，係限制車廂之操作速 度，以致可防止因爲流至電源供應單元之過電流而造成的 元件崩潰，並且防止升降機車廂在到達最近樓層之前因爲 電池的提早放電而停止。 本發明可以數種形式實施而不悖離其精神或是主要特 徵，則應理解上述實施力並不受限於前述說明之任何細節 ，除非有特別指定者，而是應該於所附申請範圍所界定的 精神與範疇內廣義解釋，因此所有落於申請專利範圍之條 件與界線中的改變以及修正，或是該等條件以及界線的等 效均是爲包括於所附申請專利範圍中。 23 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） :艮 * · 丁 i^i i^i ^^1 i^i ^^1 I— I ^, l ί i 1^1 1^1 in ^^1 ^^1 ^^1 Hi team n I _ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

Claims (1)

1. 541280 错 C8 D8 六、申請專利範圍 作私 .---^ 1· 一種在升降機系統中發生電力故障時用於控制升降 機之操作的裝置，該升降機系統係包括一主要交流電源， 用於供應交流電至系統；一轉換器，用於將來自該電源之 交流電轉換成直流；一第一變流器，用於根據脈波寬度調 變信號而將直流電轉換成交流電；一第一脈波寬度調變器 ’用於提供脈波寬度調變信號以控制變流器之切換；一交 流馬達’驅動於對應該變流器之交流電輸出的速度；一脈 波產生器’用於根據馬達之轉速而產生脈波信號；以及一 速度偵測器，用於取決於來自該脈波產生器之脈波信號而 偵測馬達之速度，該裝置之特徵在： 一直流電源供應單元，包括一電力故障偵測器用於偵 測主要電源之電力故障，一電池用於在正常狀況下充電該 電源之電壓或是當依憑該電力故障偵測器之輸出而有電力 故障時供應所充電之電壓，一第二變流器用於將來自該電 池之直流電轉換成交流電，一第二脈波寬度調變器用於提 供脈波寬度調變信號以控制第二變流器之切換，以及一變 壓器用於使來自第二變流器之輸出電壓升壓； 一操作控制單元，用於接收來自該電力故障偵測器之 電力故障信號以及接收來自電梯間或車廂之呼叫信號或是 目的地b擇丨g號’並且輸出一速度控制信號以及一負載補 償信號以控制升降機系統； 一電力消耗偵測器，用於計算馬達之電力消耗；> 一速度限制器，用於依憑來自該速度偵測器之馬達速 度信號以及由電力消耗偵測器所計算的馬達之電力消耗而 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ----------------1— ---------Μ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 541280 A8 B8 C8 D8 修正 ^補充 申請專利範圍 限制馬達的速度；以及 一速度控制單元，用於在一接收到負載補償信號以及 來自該速度限制器之控制信號即控制馬達之轉速。 2. 根據申請專利範圍第1項之裝置，其中電力消耗偵 測器係依憑馬達之所偵測的速度以及馬達之轉矩電流而計 算馬達之電力消耗。 3. 根據申請專利範圍第1項之裝置，其中該電力消耗 偵測器係如果交流馬達之所計算的電力消耗爲正(+)値時則 偵測爲馬達在消耗電力，以及如果交流馬達之所計算的電 力消耗爲負㈠値時則偵測爲馬達在產生電力。 4. 根據申請專利範圍第1項之裝置，其中該速度限制 器係從馬達之速度信號減去速度指令以便該交流馬達之電 力消耗不會超過該電源供應單元之最大容量。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -IAW---------訂----------線_ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 2 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）