一种电梯用封星装置及其电机绕组参数计算方法与流程

1.本技术涉及电梯控制技术领域，具体而言，涉及一种电梯用封星装置及其电机绕组参数计算方法。


背景技术：

2.电梯封星功能是指当电梯使用永磁同步无齿轮曳引机时，在曳引机断电时间段，将星形连接的三相绕组引出线短接。具备封星功能的电梯，在曳引机抱闸失效时，由于电梯轿厢侧和对重侧的不平衡，引起电梯轿厢滑行，其滑行速度远低于电梯正常运行速度，给电梯提供了一个安全工况。
3.但现有的电梯在执行封星功能时，电梯主控系统无法获得电机绕组的电流和电机溜车速度信息，从而造成安全隐患。


技术实现要素：

4.本技术实施例的目的在于提供一种电梯用封星装置及其电机绕组参数计算方法，微控制单元和电梯主控板之间能够进行通讯，实现电机绕组电流、电梯溜车速度信息实时传输，使电梯更加可控和安全，解决了现有方法在执行封星功能时，电梯主控系统无法获得电机绕组的电流和电机溜车速度信息，从而造成安全隐患的问题。
5.本技术实施例提供了一种电梯用封星装置，所述装置包括：
6.电流及频率检测单元，所述电流及频率检测单元的第一端连接电机绕组，用于获取封星时所述电机绕组的信号参数；
7.微控制单元，与所述电流及频率检测单元的第二端连接，用于基于所述信号参数获取封星时的轿厢速度和实际电流值；
8.电梯主控板，与所述微控制单元通讯连接，用于接收封星时的轿厢速度和实际电流值，以监控所述电机绕组的封星状态。
9.在上述实现过程中，可基于采样电流计算得到封星时的轿厢速度和电机绕组的实际电流值，并将轿厢速度和电机绕组的实际电流值同步至电梯主控板，实现电机绕组电流、电梯溜车速度信息实时传输，使电梯更加可控和安全，解决了现有方法在执行封星功能时，电梯主控系统无法获得电机绕组的电流和电机溜车速度信息，从而造成安全隐患的问题。
10.进一步地，所述信号参数包括电压信号，所述电流及频率检测单元包括：
11.电流采样模块，与所述电机绕组连接，用于采集所述电机绕组的电流信号；
12.调制电路，与所述电流采样模块连接，用于接收所述电流信号，并对所述电流信号进行电压调制，转换为电压信号，并将所述电压信号发送至所述微控制单元。
13.在上述实现过程中，通过运算放大器调制电路，完成符合微控制单元模拟量采样范围的电压调制，以便基于电压信号获取对应的电流，即为实际电流值。
14.进一步地，所述微控制单元包括：
15.adc采样模块，用于接收所述电压信号，对所述电压信号进行adc采样并转换成数
字信号，以基于所述数字信号获取对应的实际电流；
16.轿厢速度计算模块，与所述adc采样模块连接，用于基于所述数字信号计算所述轿厢速度。
17.在上述实现过程中，adc采样模块实现模数转换，以便后续根据数字信号计算实际电流和轿厢速度。
18.进一步地，所述轿厢速度计算模块包括：
19.定时采样模块，连接所述adc采样模块，用于对所述数字信号进行定时采样，以计算电流波形过零点时间宽度；
20.过零点计数模块，用于确定电流波形的正半周期时间宽度和负半周期时间宽度；
21.频率计算模块，用于基于正半周期时间宽度和负半周期时间宽度，计算封星时的电流频率；
22.轿厢速度获取模块，用于基于电流频率、电梯绕绳比和电机曳引轮直径计算轿厢速度。
23.在上述实现过程中，基于正半周期时间宽度和负半周期时间宽度可得到电流周期，通过电流周期可得到电流频率，而电流频率、电梯绕绳比和电机曳引轮直径为计算轿厢速度所需的所有参数，因此可计算得到轿厢速度。
24.进一步地，所述装置包括：
25.速度传感器，与所述微控制单元连接，用于检测所述轿厢速度。
26.在上述实现过程中，封星速度检测的另外一种方式是采用速度传感器，如编码器、位置霍尔等方式实现。
27.进一步地，所述装置包括：
28.电流检测单元，与所述微控制单元连接，用于检测所述电机绕组的电流，所述电流检测单元包括线性光耦或霍尔传感器。
29.在上述实现过程中，封星电流检测可以采用线性光耦或霍尔传感器等方式实现。
30.进一步地，所述装置还包括：
31.驱动单元，用于接收所述电梯主控板和/或微控制单元的封星信号，并向静态元件发送驱动信号，以使所述电机绕组执行封星动作。
32.在上述实现过程中，通过电梯主控板的封星控制信号和微控制单元的封星控制信号对静态元件实现复合控制，实现封星动作执行过程中的安全、可控。
33.进一步地，所述装置还包括：
34.隔离检测单元，输入端连接所述微控制单元，输出端连接所述静态元件，用于检测所述静态元件的工作状态以及所述电机绕组的连接状态。
35.在上述实现过程中，隔离检测单元用于检测封星动作执行单元是否处于正常工作状态以及电机绕组的连接是否正常，提高了电梯安全运行的可靠性。
36.本技术实施例提供一种电梯用封星装置的电机绕组参数计算方法，应用于上述的微控制单元，所述方法包括：
37.接收封星时电流及频率检测单元对电机绕组进行采样获得的信号参数；
38.基于所述信号参数获取封星时的轿厢速度和实际电流值，并将所述轿厢速度和所述实际电流值发送至电梯主控板，以使电梯主控板根据所述轿厢速度和实际电流值，监控
所述电机绕组的封星状态。
39.在上述实现过程中，可基于采样电流计算得到封星时的轿厢速度和电机绕组的实际电流值，并将轿厢速度和电机绕组的实际电流值同步至电梯主控板，实现电机绕组电流、电梯溜车速度信息实时传输，使电梯更加可控和安全，解决了现有方法在执行封星功能时，电梯主控系统无法获得电机绕组的电流和电机溜车速度信息，从而造成安全隐患的问题。
40.进一步地，所述信号参数包括电压信号，所述接收封星时电流及频率检测单元对电机绕组进行采样获得的信号参数，包括：
41.接收电流及频率检测单元发送的电压信号，所述电压信号为采集所述电机绕组的电流信号，并对所述电流信号进行电压调制得到的。
42.在上述实现过程中，通过运算放大器调制电路，完成符合微控制单元模拟量采样范围的电压调制，以便基于电压信号获取对应的电流，即为实际电流值。
43.进一步地，所述基于所述信号参数获取封星时的轿厢速度和实际电流值，并将所述轿厢速度和所述实际电流值发送至电梯主控板，包括：
44.接收所述电压信号，对所述电压信号进行adc采样并转换成数字信号，以基于所述数字信号获取对应的实际电流；
45.基于所述数字信号计算所述轿厢速度。
46.在上述实现过程中，通过adc采样实现模数转换，以便后续根据数字信号计算实际电流和轿厢速度。
47.进一步地，所述基于所述数字信号计算所述轿厢速度，包括：
48.对所述数字信号进行定时采样；
49.基于定时采样结果，确定电流波形的正半周期时间宽度和负半周期时间宽度；
50.基于正半周期时间宽度和负半周期时间宽度，计算封星时的电流频率；
51.基于电流频率、电梯绕绳比和电机曳引轮直径计算轿厢速度。
52.在上述实现过程中，基于正半周期时间宽度和负半周期时间宽度可得到电流周期，通过电流周期可得到电流频率，而电流频率、电梯绕绳比和电机曳引轮直径为计算轿厢速度所需的所有参数，因此可计算得到轿厢速度。
附图说明
53.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对本技术实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
54.图1为本技术实施例提供的一种电梯用封星装置的结构示意图；
55.图2为本技术实施例提供的封星接触器实现封星示意图；
56.图3为本技术实施例提供的电流及速度检测示意图；
57.图4为本技术实施例提供的电梯用封星装置的电机绕组参数计算方法的流程图；
58.图5为本技术实施例提供的电子封星装置的具体检测流程图；
59.图6为本技术实施例提供的轿厢速度计算流程图；
60.图7为本技术实施例提供的轿厢速度的具体计算过程流程图。
61.图标：
62.10-电子封星板；11-电梯主控板；12-微控制单元；13-驱动单元；14-静态元件；15-隔离检测单元；16-电流及频率检测单元；17-电源；18-电机绕组；19-电流采样模块；20-调制电路；21-adc采样模块；22-定时采样模块；23-过零点计数模块；24-频率计算模块；25-轿厢速度计算模块。
具体实施方式
63.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行描述。
64.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本技术的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
65.实施例1
66.请参看图1，图1为本技术实施例提供的一种电梯用封星装置的结构示意图。
67.现有电梯的封星功能通过封星接触器完成，如图2所示，为封星接触器实现封星示意图，封星接触器与变频器输出到曳引机的主接触器互锁，当变频器停止输出时，封星接触器做适当延时，执行封星功能。封星接触器作为机械开关，只能反馈给系统其触点是否动作的信号，并不能把封星时电机绕组18电流及曳引机或轿厢的溜车速度反馈给电梯控制系统。
68.本技术通过板载mcu(microcontroller unit，微控制单元12)和电梯主控板11(can)通讯，实现电机绕组电流、电梯溜车速度信息实时传输，使得电梯主控板11能够实时获得电机绕组电流、电梯溜车速度信息，使电梯更加可控和安全。具体地，该装置具体包括电梯主控板11、电子封星板10和电机绕组18，其中，电子封星板10包括电流及频率检测单元16和微控制单元12，其中：
69.电流及频率检测单元16的第一端连接电机绕组18，第二端连接微控制单元12，用于获取封星时所述电机绕组18的信号参数；
70.微控制单元12与所述电流及频率检测单元16连接，用于基于所述信号参数获取封星时的轿厢速度和实际电流值，并将所述轿厢速度和所述实际电流值发送至电梯主控板11；
71.电梯主控板11与所述微控制单元12通讯连接，用于接收封星时的轿厢速度和实际电流值，以监控所述电机绕组18的封星状态。
72.该装置基于采样电流计算得到封星时的轿厢速度和电机绕组18的实际电流值，并将轿厢速度和电机绕组18的实际电流值同步至电梯主控板11，实现电机绕组电流、电梯溜车速度信息实时传输，使电梯更加可控和安全，解决了现有方法在执行封星功能时，电梯主控系统无法获得电机绕组18的电流和电机溜车速度信息，从而造成安全隐患的问题。
73.其中，示例地，信号参数可以是电压信号，如图3所示，为电流及速度检测示意图，其中，电流及频率检测单元16包括但不限于：
74.电流采样模块19，与所述电机绕组18连接，用于采集所述电机绕组18的电流信号；
75.示例地，可以采用电流传感器对电机绕组18的电流进行采样，获得电流信号。
76.调制电路20，与所述电流采样模块19连接，用于接收所述电流信号，并对所述电流
信号进行电压调制，从而将电流信号转换为电压信号，并将转换后的电压信号发送至所述微控制单元12。
77.由于电机绕组18封星溜车时，u、v、w三相电流对称，两两之间的相位相差120度，所以只需检测一路，例如u相。通过电流传感器对u相的电流信号进行采样，并通过运算放大器调制电路20，完成符合mcu模拟量采样范围的电压调制，转换为电压信号。
78.微控制单元12将采样得到的电压信号，转换为实际电流值，并通过can总线发送给电梯主控板11。
79.基于电压信号可得到与电压信号相对应的电流值即为实际电流值。
80.其中，微控制单元12和电梯主控板11之间的通讯不仅限于can通讯，还可以采用rs485、rs232、uart等各种通讯方式，在此不做任何限定。
81.微控制单元12包括但不限于：
82.adc采样模块21，用于接收所述电压信号，对所述电压信号进行adc采样并转换成数字信号，以基于所述数字信号获取对应的实际电流值；
83.将该实际电流值可通过can总线发送给电梯主控板11。
84.完成电流采样和电压调制后，将调制结果输入到mcu的adc接口，通过adc采样模块21实现信号的转换。
85.轿厢速度计算模块25，与所述adc采样模块21连接，用于基于所述数字信号计算所述轿厢速度。
86.所述轿厢速度计算模块25包括但不限于：
87.定时采样模块22，连接所述adc采样模块21，用于对所述数字信号进行定时采样，以计算电流波形过零点时间宽度；
88.过零点计数模块23，用于确定电流波形的正半周期时间宽度和负半周期时间宽度；
89.频率计算模块24，用于基于正半周期时间宽度和负半周期时间宽度，计算封星时的电流频率；
90.基于电流频率、电梯绕绳比和电机曳引轮直径计算轿厢速度。
91.通过定时采样，结合过零点计数可获得电流周期，根据电流周期可得到电流频率。
92.电流频率的具体计算公式如下：
[0093][0094]
其中，fc表示电流频率，n表示正半周期内和负半周期内定时采样的点数，δt表示定时采样的时间间隔。
[0095]
电流频率、电梯绕绳比和电机曳引轮直径为计算轿厢速度所需的参数，基于这些参数可计算得到轿厢速度。
[0096]
作为另外一种实施方式，对于轿厢速度的检测，还可以采用速度传感器，速度传感器与所述微控制单元12连接，用于检测所述轿厢速度。
[0097]
作为另外一种实施方式，对于电机绕组18的电流的检测，还可以采用电流检测单元，电流检测单元与所述微控制单元12连接，用于检测所述电机绕组18的电流，所述电流检测单元包括线性光耦、霍尔传感器或采样电阻等，在此不做任何限定。
[0098]
将计算得到的轿厢速度同步发送给电梯主控板11，实现电机线圈电流、电梯溜车速度信息实时传输，使电梯更加可控和安全。
[0099]
此外，电子封星板10上还设置有隔离检测单元15以及电源17，其中，隔离检测单元15的第一端连接所述微控制单元12，第二端连接静态元件14，用于检测所述静态元件14的工作状态以及所述电机绕组18的连接状态，具体可用于完成静态元件14是否正常、电机绕组18是否连接正常的检测，提高了电梯安全运行的可靠性。
[0100]
其中，静态元件14与电机绕组18短接，用于接收所述驱动信号并执行封星动作。示例地，静态元件14为igbt(insulated gate bipolar transistor，绝缘栅双极型晶体管)，短接电机三相绕组，完成电机三相绕组的封星功能。
[0101]
电源17用于对电子封星板10上的元器件进行供电，如为静态元件14单元提供隔离电源17，使得静态元件14实现隔离用电，确保静态元件14的用电安全。
[0102]
mcu单元(微控制单元12)，完成与电梯主控板11的通讯、电梯主控板11封星信号输入、静态元件14驱动、静态元件14单元检测、电流和频率检测、电源17监控等功能。
[0103]
驱动单元13，输入端分别连接所述电梯主控板11和所述微控制单元12，输出端连接静态元件14，用于接收所述电梯主控板11和/或所述微控制单元12发送的封星信号并向所述静态元件14发送驱动信号。
[0104]
驱动单元13包括u相驱动、v相驱动、w相驱动，分别通过静态元件14对应短接电机绕组18的u相绕组、v相绕组和w相绕组，使得u相驱动、v相驱动、w相驱动单元13对静态元件14进行推挽驱动。
[0105]
驱动单元13连接了电梯主控板11和微控制单元12，因此可以接收来自驱动单元13和微控制单元12的封星信号，因此实现了对封星功能的复合控制，具有较高的安全性。
[0106]
该装置通过板载mcu和can通讯，不仅实现了对封星功能的复合控制，而且能够实现电机线圈电流、电梯溜车速度信息实时传输，使电梯更加可控和安全。
[0107]
实施例2
[0108]
本技术实施例提供一种电梯用封星装置的电机绕组18参数计算方法，应用于实施例1所述的微控制单元12，如图4所示，为电梯用封星装置的电机绕组参数计算方法的流程图，所述方法具体包括以下步骤：
[0109]
步骤s100：接收封星时电流及频率检测单元16对电机绕组18进行采样获得的信号参数；
[0110]
步骤s200：基于所述信号参数获取封星时的轿厢速度和实际电流值，并将所述轿厢速度和所述实际电流值发送至电梯主控板11，以使电梯主控板11根据所述轿厢速度和实际电流值，监控所述电机绕组18的封星状态。
[0111]
该方法可基于采样电流计算得到封星时的轿厢速度和电机绕组18的实际电流值，并将轿厢速度和电机绕组18的实际电流值同步至电梯主控板11，实现电机线圈电流、电梯溜车速度信息实时传输，使电梯更加可控和安全，解决了现有方法在执行封星功能时，电梯主控系统无法获得电机绕组18的电流和电机溜车速度信息，从而造成安全隐患的问题。
[0112]
其中，如图5所示，为电子封星装置的具体检测流程图，步骤在100中，信号参数可以是电压信号，具体地：
[0113]
接收电流及频率检测单元16发送的电压信号，所述电压信号为采集所述电机绕组
18的电流信号，并对所述电流信号进行电压调制得到的。
[0114]
通过运算放大器调制电路20，完成符合微控制单元12模拟量采样范围的电压调制，以便基于电压信号获取对应的电流，即为实际电流值。
[0115]
由于电机绕组18封星溜车时，u、v、w三相电流对称，两两之间的相位相差120度，所以只需检测一路，例如u相。通过电流传感器对u相的电流信号进行采样，并通过运算放大器调制电路20，完成符合mcu模拟量采样范围的电压调制，转换为电压信号。
[0116]
完成电流采样和电压调制后，将调制结果输入到mcu的adc接口。
[0117]
微控制单元12将采样到的电压信号，转换为实际电流值，并通过can总线发送给电梯主控板11。
[0118]
基于电压信号可得到与电压信号相对应的电流值即为实际电流值。
[0119]
其中，微控制单元12和电梯主控板11之间的通讯不仅限于can通讯，还可以采用rs485、rs232、uart等各种通讯方式，在此不做任何限定。
[0120]
如图6所示，为轿厢速度计算流程图，步骤s200具体可以包括以下步骤：
[0121]
步骤s210：接收所述电压信号，对所述电压信号进行adc采样并转换成数字信号，以基于所述数字信号获取对应的实际电流值；
[0122]
将该实际电流值可通过can总线发送给电梯主控板11。
[0123]
步骤s220：基于所述数字信号计算所述轿厢速度。
[0124]
通过adc采样实现模数转换，以便后续根据数字信号计算实际电流和轿厢速度。
[0125]
如图7所示，为轿厢速度的具体计算过程流程图，步骤s220具体可以包括以下步骤：
[0126]
步骤s221：对所述数字信号进行定时采样；
[0127]
步骤s222：基于定时采样结果，确定电流波形的正半周期时间宽度和负半周期时间宽度；
[0128]
步骤s223：基于正半周期时间宽度和负半周期时间宽度，计算封星时的电流频率；
[0129]
步骤s224：基于电流频率、电梯绕绳比和电机曳引轮直径计算轿厢速度。
[0130]
基于正半周期时间宽度和负半周期时间宽度可得到电流周期，通过电流周期可得到电流频率，而电流频率、电梯绕绳比和电机曳引轮直径为计算轿厢速度所需的所有参数，因此可计算得到轿厢速度。
[0131]
将计算得到的轿厢速度和电机绕组的18的实际电流值同步发送给电梯主控板11，实现电机线圈电流、电梯溜车速度信息实时传输，使得整个封星过程安全、可控，提高电梯的使用安全性。
[0132]
此外，封星电流检测可以采用线性光耦、霍尔传感器、电阻采样等方式实现；封星速度检测除了上述电流方向定时判断方式外，也可以采用速度传感，如编码器、位置霍尔等方式实现，在此不做赘述。
[0133]
本技术实施例还提供一种电子设备，所述电子设备包括存储器以及处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行计算机程序以使所述电子设备执行实施例2所述的电梯用封星装置的电机绕组参数计算方法。
[0134]
本技术实施例还提供一种可读存储介质，所述可读存储介质中存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被一处理器读取并运行时，执行实施例2所述的电梯用封星装置
的电机绕组参数计算方法。
[0135]
在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本技术的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
[0136]
另外，在本技术各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
[0137]
所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本技术的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本技术各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0138]
以上所述仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
[0139]
以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
[0140]
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。