專利名稱：具有可控整流器的電梯控制系統(tǒng)及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電梯控制系統(tǒng)及其控制方法，特別涉及一種具有可控整流器的電梯控制系統(tǒng)及其控制方法。
背景技術(shù)：
在經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的今天，綠色節(jié)能成為社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重要體現(xiàn)，“綠色”概念也成為電梯市場(chǎng)的發(fā)展主流。綠色節(jié)能環(huán)保電梯極有可能成為今后電梯市場(chǎng)的主導(dǎo)性產(chǎn)品，擁有其核心技術(shù)，就能夠掌握了下一步競(jìng)爭(zhēng)的主動(dòng)權(quán)。綠色節(jié)能環(huán)保電梯的研究主要集中在電梯制造、配置以及安裝、使用過(guò)程中的節(jié)能和減少環(huán)境污染等方面。在電梯控制系統(tǒng)中，電梯變頻器作為關(guān)鍵部件成為實(shí)現(xiàn)綠色節(jié)能環(huán)保電梯的重要因素?，F(xiàn)有技術(shù)變頻器中的整流部分，多為不可控整流器，如

圖1所示，現(xiàn)有技術(shù)的整流器，主要由二極管D1-D6構(gòu)成，其中，Dl與D2串聯(lián)，D3與D4串聯(lián)，D5與D6串聯(lián)，串聯(lián)后的 Dl與D2、D3與D4、D5與D6互相并聯(lián)，三相電Ua、Ub、U。分別連接Dl與D2、D3與D4、D5與 D6的連接點(diǎn)，充電電容C與分別構(gòu)成串聯(lián)的電路的Dl與D2、D3與D4、D5與D6并聯(lián)。三相電波形圖請(qǐng)參見(jiàn)圖2，由于電流具有向最小阻力的路徑流動(dòng)的特性，使得六個(gè)二極管D1-D6中，始終只有2個(gè)處在導(dǎo)通狀態(tài)，且同一串聯(lián)電路中的兩個(gè)二極管不會(huì)同時(shí)導(dǎo)通。在0-T/3的時(shí)間內(nèi)，電壓輸出最大的為Ua相，而在前T/6的時(shí)間內(nèi)，電壓輸出最小為Ub 相，后T/6時(shí)間內(nèi)，電壓輸出最小的為Uc相。則在0-T/3的時(shí)間內(nèi)，二極管Dl始終保持導(dǎo)通，而在前T/6的時(shí)間內(nèi)，D4導(dǎo)通，后T/6時(shí)間內(nèi)，切換至D6導(dǎo)通。也就是說(shuō)，導(dǎo)通的二極管順序?yàn)閇D1，D4]、[D1，D6]。根據(jù)同樣的原理，可以得到后續(xù)的二極管導(dǎo)通順序?yàn)閇D3，D6]、 [D3，D2]、[D5，D2]、[D5，D4]，如此完成一個(gè)周期。則整流器的輸出波形請(qǐng)參閱圖3，可以看到，整流器截取了波峰波形，該波峰波形可近似得被認(rèn)為是直流電，整流器完成了從交流到直流的整流過(guò)程?？梢钥吹剑鳛樽冾l器中重要組成部分的整流器，現(xiàn)有技術(shù)中存在以下缺陷1、整流過(guò)程不可控，則由于轉(zhuǎn)換過(guò)程中的損耗，后續(xù)逆變器的輸出電壓通常小于 0. 98Uin (Uin為變頻器輸入電壓)，限制了電機(jī)的可選范圍。2、需要獨(dú)立于整流器的回饋設(shè)備，來(lái)向電網(wǎng)回饋能源，如專利號(hào)為 200620014092，專利名稱為雙變頻節(jié)能型電梯拖動(dòng)裝置的專利，就記載了以下內(nèi)容一種雙變頻節(jié)能型電梯拖動(dòng)裝置，包括電梯運(yùn)行控制柜、設(shè)置在控制柜內(nèi)的第一變頻器及控制和處理單元，其特征在于，還包括設(shè)置在所述機(jī)柜內(nèi)的回饋型制動(dòng)單元，回饋型制動(dòng)單元的正負(fù)端與所述第一變頻器的直流母線的正負(fù)端子相連接，其交流端并接在與第一變頻器的交流輸入端?？梢钥吹?，為了提高能源回饋率，需要額外的設(shè)備。3、由于電梯系統(tǒng)的電源通常直接連接到大樓的電源網(wǎng)絡(luò)中，而現(xiàn)有技術(shù)的整流器不可控，回饋的電平容易產(chǎn)生不同步和諧波等問(wèn)題，使得電梯系統(tǒng)成為較大的污染源之一。此外，現(xiàn)有技術(shù)中的控制系統(tǒng)多存在保護(hù)措施不足，在突發(fā)狀況下容易產(chǎn)生錯(cuò)誤等問(wèn)題。
因此，如何提供一種電梯控制系統(tǒng)及相應(yīng)的控制方法，能夠有效對(duì)整流器進(jìn)行控制，提高電源回饋率及輸出電平，保障回饋的電能具備同步、低諧波、無(wú)干擾，并提供充足的保護(hù)措施，已成為本領(lǐng)域技術(shù)人員需要解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的所要解決的技術(shù)方案是提供一種具有可控整流器的電梯控制系統(tǒng)及其控制方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)的不足。為解決上述技術(shù)方案，本發(fā)明提供一種具有可控整流器的電梯控制系統(tǒng)，包括連接濾波后的三相電的預(yù)充電模塊；連接所述預(yù)充電模塊，將輸入的三相電轉(zhuǎn)換為電壓高于所述三相電相電壓三倍的直流電輸出，并將高于設(shè)定值的輸出電壓的能量反饋回電網(wǎng)的可控整流器；連接所述可控整流器，將所述可控整流器輸出的直流電轉(zhuǎn)換為控制后續(xù)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的可變交流電的逆變器；連接所述預(yù)充電模塊、可控整流器、及所述逆變器，采集所述可控整流器的輸入電流、輸入電壓及輸出電壓，控制所述預(yù)充電模塊接通或短路，控制所述可控整流器同時(shí)進(jìn)行三相電至直流電的轉(zhuǎn)換及能量反饋，并控制所述逆變器進(jìn)行直流電至可變交流電轉(zhuǎn)換的控制器；其中，所述可控整流器包括由六個(gè)IGBT模塊構(gòu)成的整流IGBT模組，所述六個(gè)IGBT模塊分別兩兩串聯(lián)構(gòu)成三組串聯(lián)電路，所述三組串聯(lián)電路并聯(lián)在一起， 且每個(gè)IGBT模塊均由一個(gè)IGBT管、及并聯(lián)在所述IGBT管的源極及漏極兩端的二極管構(gòu)成，每個(gè)IGBT管均在所述控制器的控制下導(dǎo)通或關(guān)斷。作為本發(fā)明的優(yōu)選方案之一，所述預(yù)充電模塊包括三個(gè)預(yù)充電單元，分別連接三相電的三個(gè)輸入端，每個(gè)預(yù)充電單元包括一個(gè)電阻及與所述電阻并聯(lián)并受控于所述控制器的開(kāi)關(guān)。作為本發(fā)明的優(yōu)選方案之一，所述可控整流器還包括三個(gè)由串聯(lián)的電感及電阻構(gòu)成的電抗，所述三個(gè)電抗的一端分別連接所述三個(gè)預(yù)充電單元，另一端分別連接構(gòu)成同一串聯(lián)電路的兩個(gè)IGBT模塊互相連接的一端；所述控制器通過(guò)采集流過(guò)所述電抗上的電流、 及所述電抗一端的電壓，獲得所述可控整流器的輸入電流及輸入電壓。作為本發(fā)明的優(yōu)選方案之一，所述逆變器包括與所述可控整流器的整流IGBT模組結(jié)構(gòu)相同的逆變IGBT模組。作為本發(fā)明的優(yōu)選方案之一，所述可控整流器及所述逆變器之間連接有充電電路，所述充電電路包括若干個(gè)串聯(lián)的充電電容，及分別與所述若干個(gè)充電電容并聯(lián)的若干個(gè)電阻。作為本發(fā)明的優(yōu)選方案之一，所述具有可控整流器的電梯控制系統(tǒng)還包括輸入端連接所述三相電，輸出端連接所述控制器，以向所述控制器提供缺相信號(hào)的第一相位相序測(cè)量模塊；輸入端連接所述三相電，輸出端連接所述控制器，以向所述控制器提供同步電壓信號(hào)的第二相位相序測(cè)量模塊；輸入端連接在所述預(yù)充電模塊及所述可控整流器之間，輸出端連接所述控制器，以向所述控制器提供輸入電流信號(hào)的第三相位相序測(cè)量模塊；輸入端連接在所述逆變器輸出端，輸出端連接所述控制器，以向所述控制器提供電機(jī)電流信號(hào)的第四相位相序測(cè)量模塊。本發(fā)明還提供一種具有可控整流器的電梯控制系統(tǒng)的控制方法，采用如權(quán)利要求 1-8中任意一項(xiàng)所述的電梯控制系統(tǒng)，包括以下步驟步驟A、控制器根據(jù)所采集的可控整流器的輸入電流是否平穩(wěn)判斷是否執(zhí)行短路所述預(yù)充電模塊的操作；步驟B、所述控制器根據(jù)采集的所述可控整流器的輸入電流、輸入電壓、及輸出電壓，獲得三路開(kāi)關(guān)信號(hào)，以控制所述整流IGBT模組中每組串聯(lián)電路的上橋臂及下橋臂IGBT模塊的通斷，將輸入所述可控整流器的三相電轉(zhuǎn)換為電壓高于所述三相電相電壓三倍的直流電輸出；步驟C、所述控制器通過(guò)控制控制所述逆變IGBT模組中每組串聯(lián)電路的上橋臂及下橋臂IGBT模塊的通斷，將輸入所述逆變器的直流電轉(zhuǎn)換為控制后續(xù)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的可變交流電；其中，所述步驟B 具體為步驟Bi、所述控制器將所述可控整流器的輸入電流及輸入電壓進(jìn)行CLARKE變換， 獲得兩相靜止坐標(biāo)系下表示的α軸的電流、α、β軸的電流ke、a軸的電壓U。、及β軸的電壓，再對(duì)所述兩相靜止坐標(biāo)系下的α軸的電流ka、β軸的電流ke、α軸的電壓 H β軸的電壓進(jìn)行PARK變換，獲得兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下表示的d軸的電流iu、q軸的電流、、d軸的電壓Uu、及q軸的電壓Ukl ；步驟B2、所述控制器將采集的所述可控整流器的輸出電壓Udc與一給定的參考電壓Udc ref相減，并將相減后的電壓差值進(jìn)行比例積分調(diào)節(jié)以獲得有功參考電流id—，將所述d軸的電流與所述有功參考電流id 相減，并將相減后的電流差值進(jìn)行比例積分調(diào)節(jié)后獲得的電壓Usd與所述d軸的電壓ULd相減，獲得空間矢量壙在α軸上的電壓指令值Usa ；所述控制器將所述q軸的電流、與一給定的無(wú)功參考電流Vref相減，并將相減后的電流差值進(jìn)行比例積分調(diào)節(jié)后獲得的電壓Usq與所述q軸的電壓Uu相減，獲得空間矢量V*在β軸上的電壓指令值Use ；步驟Β3、所述控制器對(duì)所述空間矢量壙在α軸上的電壓指令值Usa及壙在β軸上的電壓指令值Use進(jìn)行SVPWM調(diào)制， 獲得可控整流器的六路驅(qū)動(dòng)脈沖，分別輸入所述整流IGBT模組的六個(gè)IGBT模塊中，以控制每一路串聯(lián)電路中的上橋臂或下橋臂的IGBT模塊的通斷。作為本發(fā)明的優(yōu)選方案之一，所述步驟Β3中的SVPWM調(diào)制具體包括以下步驟 步驟Β31、控制器設(shè)置開(kāi)關(guān)函數(shù)sk = (a, b，c)，其中a，b，c均為參數(shù)，且a，b，c = 0或 1 ；步驟B32、根據(jù)開(kāi)關(guān)函數(shù)sk的六個(gè)有效矢量劃分出第一扇區(qū)、第二扇區(qū)、第三扇區(qū)、第四扇區(qū)、第五扇區(qū)、及第六扇區(qū)；步驟B33、根據(jù)公式Va = Use，Vb= (V3 Us0-Usp) /2，及 V。= (-V3 Usll-Usii) /2，判斷中間量Va、Vb及V。是否大于零；若Va >0，則令參數(shù)a= 1，否則a = 0，若Vb > 0，則令參數(shù)b = 1，否則b = 0，若V。> 0，則令參數(shù)c = 1，否貝U c = 0 ； 步驟B33、計(jì)算空間矢量區(qū)間號(hào)sector = a+2b+4c，得到空間矢量V*所在的扇區(qū)編號(hào)；步驟 B34、計(jì)算中間量X、Y、Z
權(quán)利要求
1.一種具有可控整流器的電梯控制系統(tǒng)，其特征在于，包括連接濾波后的三相電的預(yù)充電模塊；連接所述預(yù)充電模塊，將輸入的三相電轉(zhuǎn)換為電壓高于所述三相電相電壓三倍的直流電輸出，并將高于設(shè)定值的輸出電壓的能量反饋回電網(wǎng)的可控整流器；連接所述可控整流器，將所述可控整流器輸出的直流電轉(zhuǎn)換為控制后續(xù)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的可變交流電的逆變器；連接所述預(yù)充電模塊、可控整流器、及所述逆變器，采集所述可控整流器的輸入電流、 輸入電壓及輸出電壓，控制所述預(yù)充電模塊接通或短路，控制所述可控整流器同時(shí)進(jìn)行三相電至直流電的轉(zhuǎn)換及能量反饋，并控制所述逆變器進(jìn)行直流電至可變交流電轉(zhuǎn)換的控制器；其中，所述可控整流器包括由六個(gè)IGBT模塊構(gòu)成的整流IGBT模組，所述六個(gè)IGBT模塊分別兩兩串聯(lián)構(gòu)成三組串聯(lián)電路，所述三組串聯(lián)電路并聯(lián)在一起，且每個(gè)IGBT模塊均由一個(gè)IGBT管、及并聯(lián)在所述IGBT管的源極及漏極兩端的二極管構(gòu)成，每個(gè)IGBT管均在所述控制器的控制下導(dǎo)通或關(guān)斷。
2.如權(quán)利要求1所述的具有可控整流器的電梯控制系統(tǒng)，其特征在于所述預(yù)充電模塊包括三個(gè)預(yù)充電單元，分別連接三相電的三個(gè)輸入端，每個(gè)預(yù)充電單元包括一個(gè)電阻及與所述電阻并聯(lián)并受控于所述控制器的開(kāi)關(guān)。
3.如權(quán)利要求1所述的具有可控整流器的電梯控制系統(tǒng)，其特征在于所述可控整流器還包括三個(gè)由串聯(lián)的電感及電阻構(gòu)成的電抗，所述三個(gè)電抗的一端分別連接所述三個(gè)預(yù)充電單元，另一端分別連接構(gòu)成同一串聯(lián)電路的兩個(gè)IGBT模塊互相連接的一端；所述控制器通過(guò)采集流過(guò)所述電抗上的電流、及所述電抗一端的電壓，獲得所述可控整流器的輸入電流及輸入電壓。
4.如權(quán)利要求1所述的具有可控整流器的電梯控制系統(tǒng)，其特征在于所述逆變器包括與所述可控整流器的整流IGBT模組結(jié)構(gòu)相同的逆變IGBT模組。
5.如權(quán)利要求1所述的具有可控整流器的電梯控制系統(tǒng)，其特征在于所述可控整流器及所述逆變器之間連接有充電電路，所述充電電路包括若干個(gè)串聯(lián)的充電電容，及分別與所述若干個(gè)充電電容并聯(lián)的若干個(gè)電阻。
6.如權(quán)利要求1所述的具有可控整流器的電梯控制系統(tǒng)，其特征在于還包括輸入端連接所述三相電，輸出端連接所述控制器，以向所述控制器提供缺相信號(hào)的第一相位相序測(cè)量模塊；輸入端連接所述三相電，輸出端連接所述控制器，以向所述控制器提供同步電壓信號(hào)的第二相位相序測(cè)量模塊；輸入端連接在所述預(yù)充電模塊及所述可控整流器之間，輸出端連接所述控制器，以向所述控制器提供輸入電流信號(hào)的第三相位相序測(cè)量模塊；輸入端連接在所述逆變器輸出端，輸出端連接所述控制器，以向所述控制器提供電機(jī)電流信號(hào)的第四相位相序測(cè)量模塊。
7.一種具有可控整流器的電梯控制系統(tǒng)的控制方法，采用如權(quán)利要求1-8中任意一項(xiàng)所述的電梯控制系統(tǒng)，其特征在于，包括以下步驟步驟A、控制器根據(jù)所采集的可控整流器的輸入電流是否平穩(wěn)判斷是否執(zhí)行短路所述預(yù)充電模塊的操作；步驟B、所述控制器根據(jù)采集的所述可控整流器的輸入電流、輸入電壓、及輸出電壓，獲得三路開(kāi)關(guān)信號(hào)，以控制所述整流IGBT模組中每組串聯(lián)電路的上橋臂及下橋臂IGBT模塊的通斷，將輸入所述可控整流器的三相電轉(zhuǎn)換為電壓高于所述三相電相電壓三倍的直流電輸出；步驟C、所述控制器通過(guò)控制控制所述逆變IGBT模組中每組串聯(lián)電路的上橋臂及下橋臂IGBT模塊的通斷，將輸入所述逆變器的直流電轉(zhuǎn)換為控制后續(xù)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的可變交流電； 其中，所述步驟B具體為步驟Bi、所述控制器將所述可控整流器的輸入電流及輸入電壓進(jìn)行CLARKE變換，獲得兩相靜止坐標(biāo)系下表示的α軸的電流、α、β軸的電流iw、a軸的電壓U。、及β軸的電壓，再對(duì)所述兩相靜止坐標(biāo)系下的α軸的電流ka、β軸的電流ke、α軸的電壓^α、 及β軸的電壓進(jìn)行PARK變換，獲得兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下表示的d軸的電流iu、q軸的電流1,、d軸的電壓Ukl、及q軸的電壓ULq ；步驟B2、所述控制器將采集的所述可控整流器的輸出電壓Udc與一給定的參考電壓Udc— 相減，并將相減后的電壓差值進(jìn)行比例積分調(diào)節(jié)以獲得有功參考電流id—&，將所述d軸的電流與所述有功參考電流id—&相減，并將相減后的電流差值進(jìn)行比例積分調(diào)節(jié)后獲得的電壓Usd與所述d軸的電壓^相減，獲得空間矢量V*在α軸上的電壓指令值Usa ；所述控制器將所述q軸的電流、與一給定的無(wú)功參考電流相減，并將相減后的電流差值進(jìn)行比例積分調(diào)節(jié)后獲得的電壓Usq與所述q軸的電壓Ukl相減，獲得空間矢量V*在β 軸上的電壓指令值Use ；步驟Β3、所述控制器對(duì)所述空間矢量V*在α軸上的電壓指令值Usa及V*在β軸上的電壓指令值Use進(jìn)行SVPWM調(diào)制，獲得可控整流器的六路驅(qū)動(dòng)脈沖，分別輸入所述整流IGBT 模組的六個(gè)IGBT模塊中，以控制每一路串聯(lián)電路中的上橋臂或下橋臂的IGBT模塊的通斷。
8.如權(quán)利要求7所述的具有可控整流器的電梯控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所述步驟Β3中的SVPWM調(diào)制具體包括以下步驟步驟Β31、控制器設(shè)置開(kāi)關(guān)函數(shù)sk = (a，b，c)，其中a，b，c均為參數(shù)，且a，b，c = 0或1 ；步驟B32、根據(jù)開(kāi)關(guān)函數(shù)sk的六個(gè)有效矢量劃分出第一扇區(qū)、第二扇區(qū)、第三扇區(qū)、第四扇區(qū)、第五扇區(qū)、及第六扇區(qū)；步驟 B33、根據(jù)公式
9.如權(quán)利要求8所述的具有可控整流器的電梯控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所述步驟C具體為步驟Cl、控制器根據(jù)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)要求得到逆變器所需的參考矢量在α軸及β軸上的電壓指令值；步驟C2、采用SVPWM調(diào)制，得到逆變器的六路驅(qū)動(dòng)脈沖，分別輸入所述逆變IGBT模組的六個(gè)IGBT模塊中，以控制每一路串聯(lián)電路中的上橋臂或下橋臂的IGBT模塊的通斷。
10.如權(quán)利要求7所述的具有可控整流器的電梯控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于還包括所述控制器在三相電輸入端采集缺相信號(hào)及同步電壓信號(hào)，在逆變器輸出端采集電機(jī)電流信號(hào)，并在上述三個(gè)信號(hào)中的任意一者或一者以上發(fā)生異常時(shí)，停止電梯控制系統(tǒng)的正常工作的步驟。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種具有可控整流器的電梯控制系統(tǒng)，包括預(yù)充電模塊；連接所述預(yù)充電模塊的可控整流器；連接所述可控整流器的逆變器；連接所述預(yù)充電模塊、可控整流器、及所述逆變器的控制器。本發(fā)明還提供一種具有可控整流器的電梯控制系統(tǒng)的控制方法，包括所述控制器根據(jù)采集的信號(hào)，以控制所述整流IGBT模組中IGBT模塊的通斷，將輸入所述可控整流器的三相電轉(zhuǎn)換為直流電輸出；及通過(guò)控制控制所述逆變IGBT模組中每組串聯(lián)電路的上橋臂及下橋臂IGBT模塊的通斷，將輸入所述逆變器的直流電轉(zhuǎn)換為控制后續(xù)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的可變交流電的步驟。本發(fā)明的有益效果在于整流過(guò)程可控、無(wú)需獨(dú)立于整流器的回饋設(shè)備、總的諧波分量低于3％。
文檔編號(hào)B66B1/28GK102234045SQ20101016349
公開(kāi)日2011年11月9日 申請(qǐng)日期2010年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月28日
發(fā)明者何俊, 姜耀華, 朱海光 申請(qǐng)人:杰佛倫西威自動(dòng)化科技(上海)有限公司