专利名称：电梯驱动系统中编码器故障的管理的制作方法
技术领域：
本发明涉及电梯和电梯系统。特别是本发明涉及电梯驱动系统中编码器故 障的管理。
背景技术：
利用同步电动机电梯设备的电梯系统，需要检测相对于定子绕阻磁极位置 的转子的绝对角位置，以提供最大转矩。 一编码器，例如增量式编码器，连接 到电动机上鄉艮踪转子中磁体的位置，并且将表示该位置和速率的反馈信号提 供给电梯系统中的信号处理器。如果来自编码器的该反馈信号丢失了，例如由 于电源故障，电梯驱动系统就不再掌握转子的位置。由于这限制了电梯驱动系 统对电动机的控制，电梯制动器被啮合将电梯轿厢保持在适当的位置，而且该 驱动系统被禁止使用。尽管如此，从丢失编码反馈信号到检测到此状态之间的 时间是实际存在的，且由此导致电梯轿厢失控移动多达两米。发明内容本发明是针对于检观,管理电梯驱动系统中的编码器故障，通过编码器信 号提供电梯驱动系统的速率，并且该速率与最小速率阈值进行比较。当该速率 低于该最小速率阈值时，编码器故障计时器增量。当编码器故障计时器达到故 障阈值时间时，电梯驱动系统禁止使用。
图1是电梯驱动系统的示意图，该电梯驱动系统包括可运转地连接到电梯 提升电动机的编码器。图2 ^例性增量式编码器的功能图，该编码器与图1中的电梯动力系统 一起亍顿。图3是根据本发明的管理编码器故障的过程流程图。
具体实施方式
图1是用于驱动电梯14的提升电动机12的电梯驱动系统10的示意图，该 电梯由可连接到电力设施的交流电源线16供电，例如来自于商业电源的电力设施。电梯驱动系统10包括控制器18、转换器20和逆变器22。直流总线24与 转换器20和逆变器22连接。电梯14包括电梯轿厢26和对重28，该电梯轿厢 26和对重28 ffiilM:滑轮32的绳索30连接。制动器34与滑轮32啮合，以防 止电梯轿厢26和对重28运动。编码器36与滑轮32共轴安装，控制器18与转 换器20、逆变器22和编码器36连接。电源线16给转换器20提供三相交流功率，转换器20是三相功率转换器， 其能将来自电源16的三相交流功率转换成直流功率，并且将直流功率提供给直 流总线24。另外，转换器20能将直流总线24上的功率转换后返回给电源16， 需要注意的是，尽管电源16为所示的三相交流电源，电梯驱动系统10适合于 接收来自任何类型电源的功率，包括单相交流电源和直流电源。逆变器22是一个三相功率逆变器，其能将直流总线24上的直流功率转换 成三相交流功率。逆变器22输出处的三相交流功率被提供给提升电动机12。另 外，逆变器22肖树来自提升电动机12的功率整流给总线24，该来自提升电动 机12的功率产生于电梯14驱动提升电动机时。电梯14包括电梯轿厢26和对重28，电梯轿厢26和对重28 i!M绳索30 i^接以在电梯井道内以相反的方向同时移动。对重28平衡电梯轿厢26的负载 并促进电梯轿厢26的移动。提升电动机12驱动滑轮32，使电梯轿厢26和对重 26线性运动。电动机12基于驱动信号驱动滑轮32，该驱动信号来自由控制器 18控制的逆变器22。由电动机12H供的作用于绳索30的力(即转矩)的大小 和方向控制电梯轿厢26的鹏和方向，同时控制电梯轿厢26的加速与鹏。 编码器36与滑轮32共轴连接以提供控制器18有关电梯轿厢26的移动方向、 速度、加速度和移动距离等信号。图2为示例性编码器36的功能图，该编码器与电梯驱动系统10 —起使用。 编码器36包括具有由相等大小的掩蔽区44隔开的相等大小的开口 42的外部轨 迹40。编码器36还包括具有交替的开口 48和掩蔽区50的内部轨迹46。开口 42和48分别与掩蔽区44和50具有基本相似的角面积。内部轨迹48上的掩蔽 区50相对于外部轨迹40的开口 42存在偏移。编码器36包括与外部轨迹40和内部轨迹46的每一个相关联的光源和光检 测器(未示出)。该光源和光检测器在编码器f爐相对侧设置，使得当编码器旋 转ttt并切割来自于光源的光束时，光检测器产生电信号。夕卜部车tt40和内部车爐46的光检测器产生的这離号传送到控帝螺18来提供关于电梯轿厢26的 移动反馈。更明确地，编码器36旋转的量可M31对由光检测器产生的脉冲信号 计数确定。这些信号可以被转换以确定电梯轿厢26纟斑的线性距离。另外，从 光检测器接收电信号柳顷序可以用于确定电梯轿厢26的移动方向。更进一步的， 从光检测，收信号的频率，可以被转换以确定电梯轿厢26的速度和加速度。 值得注意的是，图2中所示的编码器仅是示例性的，有能力提供与电梯14的移动相关的信号的多种类型的编码器，都可以与电梯动力系统10结合使用。由编码器36提供给控制器18的移动信息用于驱动提升电动机12。 g卩，控 制器18将从编码器36得到的信号提供的速率和移动反馈与电梯14的指令速率 和移动方向进行比较。该电梯14移动的指令速率和方向是基于电梯需求的基于 电梯轿厢26的高效率的fflil分配。然后控制器18控制逆变器22以驱动提升电 动机12，以使电梯14的实际速率和移动方向与指令速率和移动方向相匹配。如果编码器36发生故障，例如由于电源断电或部件故障，由编码器36提 供的速率反馈降为0或接近于0。当这种情况发生时，电梯轿厢26的失控地或 非意图的移动可能发生。例如，对于一永磁体提升电动机，需要知道其N极磁 体位置(其由编码器产生)的位置以适当地控制提升电动机12和电梯轿厢26。 如果来自编码器36的信号丢失，电梯驱动系统10可能暂时失去对提升电动机 12的控制，直到检测至他梯轿厢26的移动并且制动器34啮合以阻止滑轮32 的运动。在制动器34啮合前，该失控移动的幅度可能会有2棘更多。图3是本发明中管理编码器36故障的过程流程图。控制器18处理由编码 器36提供的反馈信号，以对提升电动机12的速率釆样(步骤60)。如果指令速 度大于O，但是来自编码器36的速率反馈小于最小阈值速度(步骤62)，控制 器18中设置故障位。在一个实施例中，该最小阈值速度大约为lmm/s。如果来 自于编码器36的速率反馈大于或等于最小速率阈值，该故障位被清除。控律U器18周斯性ilM故障位采样(例如，每10毫秒一次)，并且在故障位 被设置后，故障计时器增量(步骤64)。如果当控制器18对故障位采样时故障 位被清除，则故障计时器清零。如果故障位被设置故障阈值时段(例如，300ms)， 控制器18立即禁止使用逆变器22，且啮合制动器34以阻止电梯轿厢26的非意 图的移动(步骤66)。本发明用于检测和最小化以正常3t度、低于和高于正常速 度运行的电梯轿厢26的非意图的移动。该故障阈值时间被设置皿够低以快速检测编码器36的故障，以最小化电 梯轿厢14非意图的移动。这样，在制动器34啮合前，电梯轿厢14的非意图的 移动可以被限制在约2或3cm。另外，该故障阈值时段被设置成足够高以避免 损伤性故障事件。例如，对于一静止的电梯，当指^I率变为非零后大约200ms， 编码器36的速率反馈变为大于lmm/s。因此，Mil将故障阈值时段时间设置为 300ms，当电梯14起动时可能产生的损伤性故障被避免。另外，在编码器36故障时，可能不再知道提升电动机12的位置。例如， 对于一个7乂磁体电动机，N极磁体位置可能不知道。如果故障阈值时间到了， 控帝'j器18可设置一与电机14的磁极位置未知相关的属性。当编码器36的操作 被重置时，控制器18可以立即确定提升电动机12的位置，以确保当制动器34 脱离情况下，能对电梯14提供适当的控制。总之，本发明针对于检测和管理电梯驱动系统中的编码器故障。电梯驱动 系统的速率由编码器信号提供，并与最小速率阈值进行比较。当i繊率低于该 最小速率阈值时，编码器故障计时器递增。当编码器故障计时器达至做障阈值 时间时，电梯驱动系统禁止使用。故障阈值时间被设置成足够高以避免损伤性 故障事件，但也要足够低以快速检观赚码器的故障来最小化电梯轿厢的非意图 的移动。尽管本发明以相关的例子和优选的实施例进行了描述，但本领域技术人员 可以认识到，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以在形式上和细节上 对本发明作出改进。
权利要求
1、一种检测和管理电梯驱动系统中编码器故障的方法，所述方法包括提供与所述电梯驱动系统的速率相关的编码器信号；将感测到的速率与最小速率阈值进行比较；当感测到的速率小于所述最小速率阈值时，递增编码器故障计时器；以及当所述编码器故障计时器达到故障阈值时间时，禁止使用所述电梯驱动系统。
2、 如权利要求l所述的方法，其中禁止i顿电梯驱动系统包括禁止^顿所 述电梯驱动系统中的驱动逆变器。
3、 如权利要求1所述的方法，其中禁止使用电梯驱动系统包括啮合制动器， 以阻止所述电梯驱动系统中的驱动轮的运动。
4、 如木又利要求1所述的方法，其中所述最小速率阈值大约为1毫米每秒。
5、 如权利要求l所述的方法，其中所述故障阈值时间大约为300毫秒。
6、 如权利要求l所述的方法，其中比较步骤包括当感测到的速率低于所述最小速率阈值时，在电梯驱动处理器中设置敌障 位；以及当感测到的速率至少是所述最小速率阈值时，清除所述电梯驱动处理器中 的所述故障位。
7、 如权利要求6所述的方法，其中递增步骤包括当设置了故障位时，递增 所述编码器故障计时器。
8、 如权利要求6所述的方法，还包括当感测至啲速率至少是所述最小速率阈值时，重置所述编码器故障计时器。
9、 一种控制电梯驱动系统的方法，所述方法包括 监控所述电梯驱动系统的速率；当所腿率保持低于速率阈值达到故障阈值时间时，禁止〗顿所述电梯驱 动系统中的驱动逆变器；以及啮合滑轮制动器，以阻止所述电梯驱动系统中驱动轮的运动。
10、 如权利要求9所述的方法，其中监控步骤包括 感测所述电梯驱动系统的速率；将所舰率与所鹏率阈值进行比较；以及 当所舰率低于所腿率阈值时，递增编码器故障计时器。
11、 如权禾腰求10所述的方法，其中比较步骤包括当所^il率低于所舰率阈值时，在电梯驱动处理器中设置故障位；以及 当所述速率至少是所i^il率阈值时，清除电梯驱动处理器中的所述故障位。
12、 如权禾腰求ll所述的方法，其中递增步骤包括 当故障位被设置时，递增所述编码器故障计时器。
13、 如权利要求10所述的方法，还包括当所m率至少是所M率阈值时，重置所述编码器故障计时器。
14、 如权利要求9所述的方法，其中所皿率阈值大约为1毫米每秒。
15、 如权利要求9所述的方法，其中所述故障阈值时间大约为300毫秒。
16、 一种系统，包括电梯提升机，其包括电动机，被所述电动机驱动用于致动连接电梯轿厢和对重的绳索的旋转部件，用于阻lh0f述旋转部件旋转的制动器；可操作地连接到电动机的编码器，用于提供与所述电动机的位置和速率相关的信号；以及驱动控制器，用于接收来自于所述编码器的信号，以及当所述电动机的速 率保持低于速率阈值达到故障阈值时间时，禁止使用电动机并啮合制动器。
17、 如权利要求16所述的系统，其中当所述电动机的速率低于所舰率阈 值时，所述驱动控制器递增编码器故障计时器，以及当所皿率至少是所, 率阈值时，重置所述编码器故障计时器。
18、 如权利要求17所述的系统，其中，所述驱动控制器包括寄存器，当所 述电动机的速割氐于所舰率阈值时，在所述寄存器中设置故障位；当所述电 动机的速率至少是所 率阈值时，清除所述故障位。
19、 如权利要求18所述的系统，其中，当设置了所述故障位时，所述驱动控制器递增所述编码器故障计时器；当 所述故障位被清除时，所述驱动控制器重置所述编码器故障计时器。
20、 如权利要求16所述的系统，其中所皿率阈值大约为1毫米每秒。
全文摘要
电梯驱动系统中的编码器故障被检测和管理。该电梯驱动系统的速率由编码器信号提供(60)，并与最小速率阈值进行比较(62)。当该速率低于最小速率阈值时，编码器故障计时器递增(64)。当编码器故障计时器达到故障阈值时间时，所述电梯驱动系统被禁止使用(66)。
文档编号B66B1/34GK101336203SQ200680051945
公开日2008年12月31日 申请日期2006年1月30日 优先权日2006年1月30日
发明者E·皮德拉, I·阿吉尔曼, J·M·伊扎德 申请人:奥蒂斯电梯公司