利用静止电机测量的磁场定向电梯电机驱动参数的自动校准制造技术

具有逻辑４８的电梯控制器７，其通过计算瞬变电感Ｌσ，在ｑ轴参考电流Ｉ↓［ｑＲＥＦ］中注入可变输入频率的正弦波，并在计算转子阻抗虚部Ｉｍａｇ（Ｚ↓［Ｒ］）的同时改变输入频率，从而获得发生Ｉｍａｇ（Ｚ↓［Ｒ］）的最大值的频率（Ｆ↓［ＰＥＡＫ］），然后由Ｆ↓［ＰＥＡＫ］计算τ↓［Ｒ］，来自动地计算磁场定向电机／驱动系统的电机时间常数（τ↓［Ｒ］），转矩常数（Ｋ↓［Ｔ］↑［＊］）以及激磁电流（Ｉｄ）。计算Ｋ↓［Ｔ］↑［＊］，Ｉｄ和总的电机电压Ｖ↓［Ｍ］，并且改变Ｉｄ，直到额定电机电压（Ｖｐｈ－ＲＡＴＥＤ）对Ｖ↓［Ｍ］的比处于１的预定允差内。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
利用静止电机测量的磁场定向电梯电机驱动参数的自动校准和本专利技术同时申请的待审的序列号为(Otis Docket Nos.OT-3066,0T-3065,0T-3054,0T-4046,0T-4047)的美国专利包含的主题和本申请的主题相关。本申请涉及磁场定向的电机驱动的校准，尤其涉及用于电梯电机驱动的磁场定向的(或矢量控制的)驱动参数的自动校准。在磁场定向的(或矢量控制的)电机驱动与电机速度控制领域中，已知这种驱动和控制需要知道电机的参数，例如转子时间常数(τR)，转矩常数(KT*)，和额定激磁电流IdRATED。用来确定这些电机常数的一种技术是在工程实验室分析电机，其中使用测力计和昂贵的测试设备，并由熟练技工或工程师进行费时的高技术的工作。然而，在现代化或更新的应用中，其中在现有的电梯系统中新的驱动代替旧的驱动，为进行电机计算而从电梯系统中除去电机是不方便或者成本-效果低的方法。此外，需要根据在静止时对电机进行的测量来确定电机参数。虽然存在在电机运行时(空载或有载)确定电机参数的技术，但是在电梯应用中进行这种测试并不总是实际的。具体地说，空载实验是不实际的，因为这要求拆卸电梯或者使电机和齿轮箱脱离。此外，进行有载实验，即利用和电梯相连的电机，也是不实际的，因为需要有基本上正确的电机参数带动电梯运动，从而获得有载运行的电机的测量。此外，希望用于确定这些电机参数的技术全部被包含在驱动控制本身内，使得安装者或服务人员可以进行现场更新或现代化驱动而不需要专门的电机与驱动技术人员。本专利技术的目的包括提供一种用于电梯的磁场定向驱动与/或控制的电机参数的自动的现场校准方法，其不需要从电梯系统中除去或拆下电机，并且只使用电机的静止的测量。按照本专利技术，提供一种用于通过利用对电机的静止的测量，计算由磁场定向控制操作的电梯电机的至少一个参数的方法，所述电机具有电机阻抗ZM，转子阻抗ZR，和瞬变电感Lσ，所述方法包括以下步骤：-->a)提供一个足够高的高频(FHIGH)的正弦转矩电流参考信号，使得瞬变电感(Lσ)在电机阻抗(ZM)中占主要地位；b)测量反馈转矩电流(Iq)和反馈转矩电压(Vq)；c)利用公式Lσ=Imag(ZM)@FHIGH/(2πFHIGH)计算高频(FHIGH)下的瞬变电感(Lσ)，其中ZM=Vq/Iq；d)提供具有可变的输入频率的正弦转矩电流参考信号；e)测量反馈转矩电流(Iq)和反馈转矩电压(Vq)；f)按照公式Imag(ZR)=Imag(ZM)-ωLσ计算转子阻抗的虚部Imag(ZR)，其中ω是输入频率，ZM=Vq/Iq；g)改变输入频率并进行步(d)-(f)，从而获得发生Imag(ZR)的最大值时的频率(FPEAK)；以及h)根据FPEAK计算转子时间常数(τR)。此外，按照本专利技术，τR被计算如下：τR=1/(2πFPEAK)。另外，按照本专利技术，还包括按下式计算激磁电感Lφ的附加步骤：Lφ=2Imag(ZR)/ω＠ω=1/τR。按照本专利技术，还进行以下的附加步骤：i)使用公式KT*=(3/2)(P/2)LφId*计算电机的转矩常数(KT*)，其中，P=电机极数，Id*=Vph RATED/(ωR RATEDx Lφ),Vph RATED=额定转子电压，ωR RATED=额定电机速度；j)使用公式Vm*=(Vd*2+Vq*2)1/2计算电机电压(Vm*)，其中Vd*=ωELσIq*,Vq*=ωELsId*,Iq*T_RATED/KT*,T_RATED是电机的额定转矩，ωE*=ωR_RATED+ωS*,ωS*=(1/τR)(Iq*/Id*)；k)计算VpH_RATED对Vm*的比；以及1)改变Id*并进行步骤(h)-(k)，直到比值处于预定的允差1的范围内。本专利技术代表对现有技术的一种重大改进，其中根据对感应电机的静止测量提供了用于电梯系统的磁场定向的(或矢量控制的)感应电机控制器的自动校准。本专利技术可以提供电机参数，例如转子时间常数(τR)，转矩常数(KT*)，和额定激磁电流IdRATED，而不用从电梯系统或齿轮箱拆下电机。按照给定的应用的需要，本专利技术可以计算瞬变电感Lσ，激磁电感Lφ，定子电阻RS，以及额定转矩电流IqRATED。此外，本专利技术不需要专门训练的工程师利用专用的测试设备调整电机/驱动系统。因而，当新的电机驱动装置在现场安装时，本专利技术能够大大降低和调整电机驱动装置有关的费用。因而，在现场进行电机参数的自动校准节省时间和费用。结果，本专利技术对大楼拥有者更有吸引力，从而使其将其电梯系统更新为现代控制系统，这在当前在经济上是不现实的，这是因为，确定在现代化的工作场所存在的旧的电机的参数需要-->高额费用。本专利技术的上述和其它的目的、特点和优点通过下面结合附图对其示例的实施例所作的详细说明可以更加清楚地看出。图1是按照本专利技术的具有自动校准逻辑的电机控制器的原理方块图；图2是按照本专利技术的电流调节器/电机驱动装置的原理方块图；图3是按照本专利技术的通过磁场定向控制的感应电动机的等效电路模型原理图；图4是按照本专利技术图3所示的等效电路的简化的原理图；图5是按照本专利技术的图1所示的自动校准逻辑的逻辑流程图；图6是按照本专利技术转子阻抗的虚部和电机阻抗的虚部对频率的曲线；图7是按照本专利技术图5的自动校准逻辑的部分逻辑流程图。参看图1，在线9的左面所示的电梯电机控制器部分包括磁场定向的(或矢量控制的)电机控制器，其具有两个控制环，每个相应于一个不同的控制轴，d轴相应于电机激磁，q轴相应于转矩。d轴环具有在线14上提供的d轴电流参考输入信号IdREF。IdREF被设置为预定的常数，使得根据电机磁化曲线例如IdRATED或INO-LOAD在电机内提供合适的磁通，后面还要讨论。IdREF信号被送到磁场定向的电流调节器/电机控制电路20，后面结合图2还要讨论。q轴电流环具有在线15上的第一q轴电流参考输入信号IqREF1，被输入到开关19的一个输入端。IqREF1由其它的逻辑提供(未示出)，例如速度环补偿逻辑(未示出)，其使电机速度控制环闭合，例如在待审的序列号为Otis Docket No.0T-3054的美国专利申请所述的那样，当不进行自动校准时，其对控制器提供q轴电流参考信号。开关19的其它的输入是在线17上的第二q轴电流参考输入信号IqREF2。开关19的输出是在线18上的q轴电流环参考信号IqREF，根据在线13上提供给开关19的MODE1信号的状态，其被设置为等于IqREF1或IqREF2。IqREF信号被送到磁场定向的电流调节器/电机驱动电路20，下面结合图2还要说明。本专利技术使用的三相交流感应电机的两个例子是由Loher生产的型号为LUGA-225LB-04A，额定功率为45KW，额定电压为355V，额定-->速度为1480，额定频率为50Hz，用于齿轮结构；以及由Tatung(台湾的)生产的，型号为156MST，额定功率40KW，额定电压500V，额定速度251，额定频率16.7Hz，用于无齿轮结构中。如果需要，可以使用具有其它额定参数的电机。电路20在线22上对电机24，例如三相感应电动机，提供三相电压信号Vx,Vy,Vz。电机24通过机械连接装置26例如轴与/或齿轮本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于通过使用电机的静止的测量，计算由磁场定向控制操作的电梯电机的至少一个参数的方法，所述电机具有电机阻抗Ｚ↓［Ｍ］，转子阻抗Ｚ↓［Ｒ］，和瞬变电感Ｌσ，所述方法包括以下步骤： ａ）提供一个足够高的高频（Ｆ↓［ＨＩＧＨ］）的正弦转矩电流参考信号，使得瞬变电感（Ｌσ）在电机阻抗（Ｚ↓［Ｍ］）中占主要地位； ｂ）测量反馈转矩电流（Ｉ↓［ｑ］）和反馈转矩电压（Ｖ↓［ｑ］）； ｃ）利用公式 Ｌσ＝Ｉｍａｇ（Ｚ↓［Ｍ］）＠Ｆ↓［ＨＩＧＨ］／（２π Ｆ↓［ＨＩＧＨ］） 计算所述高频（Ｆ↓［ＨＩＧＨ］）下的所述瞬变电感（Ｌσ）， 其中Ｚ↓［Ｍ］＝Ｖ↓［ｑ］／Ｉ↓［ｑ］； ｄ）提供具有可变的输入频率的正弦转矩电流参考信号； ｅ）测量反馈转矩电流（Ｉ↓［ｑ］）和反馈转矩电压（Ｖ↓［ｑ］）； ｆ）按照公式 Ｉｍａｇ（Ｚ↓［Ｒ］）＝Ｉｍａｇ（Ｚ↓［Ｍ］）－ω Ｌσ 计算转子阻抗的虚部Ｉｍａｇ（Ｚ↓［Ｒ］）， 其中ω是所述输入频率，Ｚ↓［Ｍ］＝Ｖ↓［ｑ］／Ｉ↓［ｑ］； ｇ）改变所述输入频率并进行步（ｄ）－（ｆ），从而获得Ｉｍａｇ（Ｚ↓［Ｒ］）的最大值所在处的频率（Ｆ↓［ＰＥＡＫ］）；以及 ｈ）根据Ｆ↓［ＰＥＡＫ］计算转子时间常数（τ↓［Ｒ］）。...

【技术特征摘要】
US 1997-12-22 08/9962651．一种用于通过使用电机的静止的测量，计算由磁场定向控制操作的电梯电机的至少一个参数的方法，所述电机具有电机阻抗ZM，转子阻抗ZR，和瞬变电感Lσ，所述方法包括以下步骤：a)提供一个足够高的高频(FHIGH)的正弦转矩电流参考信号，使得瞬变电感(Lσ)在电机阻抗(ZM)中占主要地位；b)测量反馈转矩电流(Iq)和反馈转矩电压(Vq)；c)利用公式Lσ=Imag(ZM)@FHIGH/(2πFHIGH)计算所述高频(FHIGH)下的所述瞬变电感(Lσ)，其中ZM=Vq/Iq；d)提供具有可变的输入频率的正弦转矩电流参考信号；e)测量反馈转矩电流(Iq)和反馈转矩电压(Vq)；f)按照公式Imag(ZR)=Imag(ZM)-ωLσ计算转子阻抗的虚部Imag(ZR)，其中ω是所述输入频率，ZM=Vq/Iq；g)改变所述输入频率并进行步(d)-(f)，从而获得Imag(ZR)的最大值所在处的频率(FPEAK)；以及h)根据FPEAK计算转子时间常数(τR)。2．如权利要求1所述的方法，其中所述τR被计算如下：τR=1/(2πFPEAK)。3．如权利要求1所述的方法，其中所述计算Zm的步骤包括计算Vq的一次谐波和Iq的一次谐波的步骤。4．如权利要求3所述的方法，其中所述计算Iq,Vq的一次谐波的步骤包括计算Iq和Vq的富氏变换的步骤。5．如权利要求2所述的方法，还包括按...

【专利技术属性】
技术研发人员：RS科尔拜，A韦基奥蒂，L拉蒙塔格内，
申请(专利权)人：奥蒂斯电梯公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]