專利名稱:電梯制動器pwm控制電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種制動電磁鐵的控制電路,具體地說是一種電梯制動器PWM控制電路。
背景技術(shù):
電梯制動器在電梯安全保護中具有舉足輕重的地位,制動器的失效將直接造成電 梯溜車,進而可導(dǎo)致非常嚴(yán)重的剪切、蹲底、沖頂?shù)葠盒园踩鹿实陌l(fā)生。電梯每一次的正 常運行和啟停都需要制動器的參與,并且電梯的絕大部分電器保護(門鎖、極限、限位、超速 等)的執(zhí)行都依賴于制動器。所以,電梯制動器一旦失效,會使電梯的所有電器安全保護裝 置(諸如超速安全鉗、夾繩器、終端緩沖器等)形同虛設(shè)。因此,作為特種設(shè)備的電梯,就其使 用的特殊性和發(fā)生危險后果的嚴(yán)重性來說,制動器的可靠性顯得尤為重要。目前,在電梯制動器的控制電路中,多是采用可控硅移相調(diào)壓的方式來替代傳統(tǒng) 抱閘回路中的激磁/保持接觸器觸點。這種改進方式可以有效地遏制抱間回路的拉弧現(xiàn) 象,使電梯制動器的工作可靠性有所提高。另外,在控制電路中還有采用變頻調(diào)壓的方式來 替代傳統(tǒng)抱間回路中的激磁/保持接觸器觸點。但是,這些改進方式還存在以下問題
1、采用可控硅移相調(diào)壓方式,在控制電路中會產(chǎn)生很強的高次諧波成分,這樣,既會對 電網(wǎng)造成污染,又會使電梯制動器在工作中產(chǎn)生較大的電磁噪聲;而該電磁噪聲可以通過 電梯的鋼性結(jié)構(gòu)、并通過在電梯井道內(nèi)的諧振放大而傳入電梯的轎箱之中;
2、可控硅觸發(fā)電路易受外部電器中的變頻器的干擾,特別是當(dāng)控制電路靠近變頻器使 用時,或是外部變頻器在接地不良時,控制電路的輸出電壓將大幅上升,由此,會使電梯制 動器的溫升過高,嚴(yán)重時會造成控制電路和制動電磁鐵的損壞;
3、變頻調(diào)壓多是以工頻100周波的脈動直流電作為載波的,由于載波頻率太低,使得 變頻后的噪聲頻率直接落入人耳聽覺的敏感區(qū)段,因此這種調(diào)壓方式不能消除電磁噪聲; 而如果提高載波頻率,會使電路結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜,成本有很大提高。隨著無機房安裝的無齒曳引機的推廣普及,人們對電梯系統(tǒng)的工作噪聲提出了更 高更嚴(yán)的要求。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是提供一種電梯制動器PWM控制電路,以解決電梯制動器工作噪 聲大的問題,克服使用可控硅調(diào)壓對電梯制動器的可靠性所帶來的不利影響,并滿足電梯 的正常使用要求。本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的一種電梯制動器PWM控制電路,包括有
交/直流變換器,其正極輸出端接高端功率開關(guān)電路,其負極輸出端接上述控制電路 的低端輸出節(jié)點B,用于提供直流工作電壓;
高端功率開關(guān)電路,分別與所述交/直流變換器、脈寬調(diào)制電路和上述控制電路的高 端輸出節(jié)點A相接,用于向電梯制動器的電磁線圈輸出直流工作電壓;脈寬調(diào)制電路,分別與所述高端功率開關(guān)電路、激磁電壓調(diào)整反饋電路和保持電壓調(diào) 整反饋電路相接,用于調(diào)整所述高端功率開關(guān)電路的開通和關(guān)斷時間;
激磁電壓調(diào)整反饋電路,分別與所述脈寬調(diào)制電路、激磁控制電路和上述控制電路的 高端輸出節(jié)點A相接,用于檢測和調(diào)整向電梯制動器的電磁線圈輸出的激磁工作電壓;
保持電壓調(diào)整反饋電路,分別與所述脈寬調(diào)制電路和上述電梯制動器控制電路的高端 輸出節(jié)點A相接,用于檢測和調(diào)整向電梯制動器的電磁線圈輸出的保持工作電壓;
激磁控制電路,與所述激磁電壓調(diào)整反饋電路相接,用于提供產(chǎn)生激磁電壓的控制信
號;
續(xù)流電路,接在上述控制電路的高端輸出節(jié)點與所述交/直流變換器的負極輸出端之 間,為電梯制動器的電磁線圈提供續(xù)流通道;以及
直流電源,與上述各部分相接,為上述各部分提供工作電源。在本發(fā)明控制電路中,交流輸入電源先經(jīng)交/直流變換器轉(zhuǎn)變成直流工作電壓 后,加載到高端功率開關(guān)電路上。本發(fā)明控制電路的輸出端包括高端輸出節(jié)點A和低端輸 出節(jié)點B,高端功率開關(guān)電路的輸出端即為高端輸出節(jié)點A ;作為負載的電梯制動器電磁線 圈L串聯(lián)在高端輸出節(jié)點A與低端輸出節(jié)點B之間。激磁控制電路與激磁電壓調(diào)整反饋電路相接,通過該反饋電路控制脈寬調(diào)制電 路,完成脈沖寬度的調(diào)節(jié)。脈寬調(diào)制電路的輸出連接到高端功率開關(guān)電路,使高端功率開 關(guān)電路按照調(diào)整后的脈沖寬度和頻率開通和關(guān)斷,實現(xiàn)對加載到工作電路上的直流工作電 壓的“斬波”式調(diào)壓,從而滿足電梯制動器中制動電磁鐵動作所要求的激磁電壓。當(dāng)電梯 制動器啟動時,激磁控制電路動作,通過激磁電壓調(diào)整反饋電路和脈寬調(diào)制電路,控制高端 功率開關(guān)電路輸出伏值較高的激磁電壓(一般為100V士5%)。激磁電壓的持續(xù)作用時間 約0.5秒左右。當(dāng)激磁過后,激磁控制電路的輸出關(guān)閉,封鎖住激磁電壓調(diào)整反饋電路,此 時,保持電壓調(diào)整反饋電路的作用開始顯現(xiàn),即保持電壓調(diào)整反饋電路通過脈寬調(diào)制電路, 控制高端功率開關(guān)電路動作,向作為負載的電磁線圈L輸出伏值較低的保持電壓(一般為 30V士 2 %),使制動電磁鐵轉(zhuǎn)處于低壓保持狀態(tài),以達到節(jié)約電能的目的。當(dāng)電梯制動器上閘時,交流輸入電源關(guān)斷,輸出回路隨即斷電,電磁線圈L失電, 制動電磁鐵動作,使電梯制動器上閘;而電磁線圈L中的剩磁能量可以通過續(xù)流電路予以 釋放。本發(fā)明控制電路還包括有
低端功率開關(guān)電路,串接在所述交/直流變換器的負極輸出端與上述控制電路的低端 輸出節(jié)點B之間,用于控制輸出回路的通斷;
去剩磁控制電路,與所述低端功率開關(guān)電路相接,用于在電梯制動器進行制動時快速 斷開所述低端功率開關(guān)電路;以及
泄放電路,接在上述控制電路的高端輸出節(jié)點A與低端輸出節(jié)點B之間,為電梯制動器 的電磁線圈提供開路后的能量泄放通道。設(shè)置低端功率開關(guān)電路和去剩磁控制電路之后,當(dāng)電梯制動器上閘時,去剩磁控 制電路即可控制低端功率開關(guān)電路迅速斷開負載回路,同時,也使電磁線圈L與續(xù)流電路 斷開,這樣就可有效地遏制續(xù)流電流,使電梯制動器電磁線圈L中的剩磁能量通過泄放回 路緩慢泄放掉。從而有效地克服了制動電磁鐵本身的剩磁,使電梯制動器順利完成快速上閘動作。本發(fā)明控制電路還包括有EMI濾波器,與交/直流變換器的輸入端相接,用于抑制 電網(wǎng)電壓的共模和差模干擾,防止上述控制電路的內(nèi)部電磁干擾回饋電網(wǎng)。本發(fā)明控制電路的所述激磁電壓調(diào)整反饋電路和所述保持電壓調(diào)整反饋電路可 以是電壓反饋電路或是電流反饋電路。本發(fā)明具有以下顯著積極效果
1、徹底消除了電梯制動器的電磁噪聲。通常的可控硅調(diào)壓電路是工作在100周波以下 的工頻段,所產(chǎn)生的電磁噪聲為可聽噪聲。而本發(fā)明以脈寬調(diào)制的控制方式實施直流工作 電壓的調(diào)整,直流工作電壓的脈沖頻率可提高到15KHZ以上,而這個頻點已遠遠超出了人 類可聽頻率段的范圍,由此徹底消除了電梯制動器控制電路所產(chǎn)生的電磁噪聲。也正因如 此,使得本發(fā)明適合作為無機房曳引機的制動器控制器使用。2、工作穩(wěn)定,可靠性提高。由于本發(fā)明是以脈寬調(diào)制(PWM)的調(diào)壓方式取代了常 規(guī)的可控硅移相調(diào)壓方式,由此,消除了使用可控硅調(diào)壓電路存在的各種隱患;并且分別設(shè) 置的激磁電壓調(diào)整反饋電路和保持電壓調(diào)整反饋電路,使得本發(fā)明控制電路的激磁工作電 壓和保持工作電壓都能維持在穩(wěn)定狀態(tài)下,這樣就使得電梯制動器能夠適應(yīng)的工作電壓范 圍加寬,電梯制動器的工作更加穩(wěn)定,控制電路的性能更加可靠。3、便于統(tǒng)一生產(chǎn),降低電梯制動器的機械噪聲。本發(fā)明由于采用了脈寬調(diào)制的控 制方式,因而對于使用Iiov和220V兩種不同交流電源的電梯制動器,都可以通過控制電路 中的激磁電壓調(diào)整反饋電路和保持電壓調(diào)整反饋電路與脈寬調(diào)制電路的配合,將激磁電壓 和保持電壓調(diào)節(jié)成分別對應(yīng)相同的伏值輸出,這樣,就可使對應(yīng)不同交流電源的電梯制動 器使用同一型號的電磁線圈,由此方便了生產(chǎn)廠家的統(tǒng)一生產(chǎn)和管理;而且,還因為激磁電 壓的一致和穩(wěn)定,從而可以降低激磁電壓,相應(yīng)降低了電梯制動器松閘時由于制動電磁鐵 高壓吸合動作所產(chǎn)生的機械撞擊噪聲。4、抗干擾性能明顯增強。常規(guī)的可控硅移相調(diào)壓是對電網(wǎng)電壓進行整流后輸出的 直流電壓進行控制和調(diào)整,所以,電網(wǎng)電壓的干擾必然會對可控硅移相的相位產(chǎn)生較大影 響;而本發(fā)明采用EMI濾波器和交/直流變換器,有效解決了電網(wǎng)電壓的干擾。同樣,EMI 濾波器和交流/直流變換器也阻隔了控制電路自身對電網(wǎng)的污染,由此使得本發(fā)明與可控 硅移相調(diào)壓和調(diào)頻調(diào)壓電路相比,抗干擾性大大增強。5、可配備各種后備式(方波輸出)及在線式(正弦波輸出)的UPS電源??煽毓枰?相調(diào)壓和調(diào)頻調(diào)壓電路一般不適用于UPS電源,因為一是方波不像正弦波那樣可以實現(xiàn)調(diào) 壓的連續(xù)性,二是方波輸出的UPS電源其半周期的相位角不足90°,造成輸出電壓有太大 的跳躍性。但是,當(dāng)電梯在運行中突遇電網(wǎng)停電或因故障停機造成轎廂關(guān)人,必須對轎廂內(nèi) 人員實施救援時,UPS電源的配置對電梯來說又是必要的。而本發(fā)明則很好地解決了本行 業(yè)長期存在的可控硅移相調(diào)壓控制器與UPS電源難以適配的技術(shù)問題,滿足了電梯的使用 要求。本發(fā)明控制電路對電梯制動器的直流工作電壓采用脈寬調(diào)制的控制方式,由此消 除了電梯制動器的電磁噪聲,提高了電梯制動器的工作穩(wěn)定、可靠性和抗干擾性,可用于各 種不同結(jié)構(gòu)的電梯制動器及其他電磁式制動器,并可配備各種后備式及在線式的UPS電 源。
圖1是本發(fā)明的電路框圖。
具體實施例方式如圖1所示,本發(fā)明控制電路包括EMI濾波器1、交/直流變換器2、高端功率開關(guān) 電路3、低端功率開關(guān)電路4、脈寬調(diào)制電路5、激磁電壓調(diào)整反饋電路6、保持電壓調(diào)整反饋 電路7、激磁控制電路8、去剩磁控制電路9、續(xù)流電路10、泄放電路11和直流電源12等部 分。EMI濾波器1的輸出接交/直流變換器2,交/直流變換器2的直流輸出的正極輸 出端連接高端功率開關(guān)電路3,負極輸出端接低端功率開關(guān)電路4。高端功率開關(guān)電路3的 輸出端為本控制電路的高端輸出節(jié)點A,低端功率開關(guān)電路4的輸出端為本控制電路的低 端輸出節(jié)點B,在兩輸出節(jié)點A、B之間串聯(lián)作為負載的電梯制動器的電磁線圈L。在兩輸出 節(jié)點A、B之間還并聯(lián)連接有泄放回路11,在高端輸出節(jié)點A與交/直流變換器2的負極輸 出端之間接有續(xù)流電路10。在高端輸出節(jié)點A上分別接有兩路反饋電路——激磁電壓調(diào)整反饋電路6和保持 電壓調(diào)整反饋電路7,兩路反饋電路的輸出分別連接到脈寬調(diào)制電路5的輸入端;脈寬調(diào)制 電路5的輸出端接高端功率開關(guān)電路3的控制端。脈寬調(diào)制電路5是由振蕩器、鋸齒波發(fā)生 器、反饋放大器、誤差放大器和鎖存器等部分連接組成。激磁電壓調(diào)整反饋電路6和保持電 壓調(diào)整反饋電路7可以根據(jù)具體電路結(jié)構(gòu)的需要,選擇電壓反饋電路或是電流反饋電路。在激磁電壓調(diào)整反饋電路6上還接有激磁控制電路8 ;在低端功率開關(guān)電路4的 控制端接有去剩磁控制電路9。由EMI濾波器1的輸出端引出的直流電源12為本控制電路 中的各部分電路提供+15V的工作電源。圖1中,交流輸入電壓(或是UPS電源的方波直流電壓)加在EMI濾波器1的輸入 端,經(jīng)EMI濾波器1的濾波,可有效抑制共模和差摸干擾信號,同時對本控制電路內(nèi)部電路 產(chǎn)生的各種諧波成分進行有效阻隔,防止回饋電網(wǎng)。濾波后的交流電壓經(jīng)交/直流變換器2 變換成直流工作電壓,加載到由高端功率開關(guān)電路3、低端功率開關(guān)電路4和電梯制動器電 磁線圈L相串聯(lián)所組成的主電路上。在脈寬調(diào)制電路5的調(diào)控下,使加載到電磁線圈L上 的工作電壓為等幅的脈沖直流電壓。脈寬調(diào)制電路5受兩路反饋電路控制,其中保持電壓 調(diào)整反饋電路7設(shè)定為電梯制動器的保持電壓值(一般為30V士2%),激磁電壓調(diào)整反饋電 路6設(shè)定為制動電磁鐵的激磁電壓值(一般為100V士5%)。這樣,當(dāng)激磁電壓調(diào)整反饋電路 6工作時,將屏蔽掉保持電壓調(diào)整反饋電路7的作用;反之,當(dāng)激磁電壓調(diào)整反饋電路6由 工作轉(zhuǎn)為截止后,保持電壓調(diào)整反饋電路7的反饋調(diào)整作用將得以顯現(xiàn)。本發(fā)明控制電路的工作過程如下
一、松閘操作本控制電路接通交流電源,內(nèi)部的+15V直流電源同時建立,激磁控制電 路8開始工作,送出一個時長為0. 5秒左右的控制信號。在此信號控制下,激磁電壓調(diào)整反 饋電路6工作,控制脈寬調(diào)制電路5輸出占空比較大的脈沖直流電壓。脈寬調(diào)制電路5根 據(jù)高端輸出節(jié)點A的電壓高低、通過激磁電壓調(diào)整反饋電路6對脈寬調(diào)制電路5的脈沖寬 度進行調(diào)節(jié)。脈寬調(diào)制電路5的輸出驅(qū)動高端功率開關(guān)電路3動作,輸出伏值為100V的激磁電壓。此時,去剩磁控制電路9不動作,低端功率開關(guān)電路4處于導(dǎo)通狀態(tài),占空比較大 的直流脈沖激磁電壓即可經(jīng)過高端功率開關(guān)電路3和低端功率開關(guān)電路4加到電梯制動器 的電磁線圈L上,使電磁線圈L得電,制動電磁鐵吸合,完成電梯制動器的松間動作。待激 磁過程結(jié)束后,激磁控制電路8即停止輸出,使激磁電壓調(diào)整反饋電路6被掛起,保持電壓 調(diào)整反饋電路7工作,控制脈寬調(diào)制電路5輸出占空比較小的脈沖直流電壓。脈寬調(diào)制電 路5根據(jù)高端輸出節(jié)點A電壓的高低、通過保持電壓調(diào)整反饋電路7對脈沖寬度進行調(diào)節(jié)。 脈寬調(diào)制電路5的輸出驅(qū)動高端功率開關(guān)電路3動作,輸出伏值為30V的保持電壓。此時, 去剩磁控制電路9仍不動作,低端功率開關(guān)電路4仍處于導(dǎo)通狀態(tài),占空比較小的直流脈沖 電壓經(jīng)過高端功率開關(guān)電路3和低端功率開關(guān)電路4加載到電梯制動器的電磁線圈L上, 完成制動電磁鐵由激磁狀態(tài)到保持狀態(tài)的電壓轉(zhuǎn)換過程。二、上閘操作本控制電路切斷交流電源,電磁線圈L內(nèi)儲存的剩磁能量可以通過 續(xù)流電路10釋放,但這樣會使電梯制動器的上閘時間延長,而去剩磁控制電路9和低端功 率開關(guān)電路4的設(shè)置,就是在本控制電路斷電后,使去剩磁控制電路9迅速向低端功率開關(guān) 電路4送出一個關(guān)斷信號,使低端功率開關(guān)電路迅速強制斷開主電路,從而有效地遏制續(xù) 流電流,使電磁線圈L內(nèi)的能量經(jīng)泄放電路11緩慢泄放掉。所以,當(dāng)本控制電路斷電時,脈 寬調(diào)制電路5停止工作,高端功率開關(guān)電路3斷開,同時,去剩磁控制電路9迅速關(guān)斷低端 功率開關(guān)電路4,電磁線圈L的續(xù)流電路被切斷,完成電梯制動器的上閘過程。上閘時間的 快慢可由去剩磁控制電路9的內(nèi)部延遲參數(shù)進行調(diào)節(jié)。本發(fā)明控制電路的各項參數(shù)如下
一、對于使用IlOV交流輸入電壓的控制電路,
推薦激磁輸出電壓值100V (可調(diào))士5% (輸入電壓為90— 150V); 推薦保持輸出電壓值30V (可調(diào))士2% (輸入電壓為50— 150V); 脈寬調(diào)制電路工作頻率15KHz。二、對于使用220V交流輸入電壓的控制電路,
推薦激磁輸出電壓值100V (可調(diào))士5% (輸入電壓為160—洸0V); 推薦保持輸出電壓值30V (可調(diào))士2% (輸入電壓為110—洸0V); 脈寬調(diào)制電路工作頻率》15KHz。
權(quán)利要求
1.一種電梯制動器PWM控制電路,其特征是,包括有交/直流變換器(2),其正極輸出端接高端功率開關(guān)電路(3),其負極輸出端接上述控 制電路的低端輸出節(jié)點(B),用于提供直流工作電壓;高端功率開關(guān)電路(3),分別與所述交/直流變換器(2)、脈寬調(diào)制電路(5)和上述控制 電路的高端輸出節(jié)點(A)相接,用于向電梯制動器的電磁線圈輸出直流工作電壓;脈寬調(diào)制電路(5),分別與所述高端功率開關(guān)電路(3)、激磁電壓調(diào)整反饋電路(6)和 保持電壓調(diào)整反饋電路(7)相接,用于調(diào)整所述高端功率開關(guān)電路的開通和關(guān)斷時間;激磁電壓調(diào)整反饋電路(6),分別與所述脈寬調(diào)制電路(5)、激磁控制電路(8)和上述 控制電路的高端輸出節(jié)點(A)相接,用于檢測和調(diào)整向電梯制動器的電磁線圈輸出的激磁 工作電壓;保持電壓調(diào)整反饋電路(7),分別與所述脈寬調(diào)制電路(5)和上述電梯制動器控制電 路的高端輸出節(jié)點(A)相接,用于檢測和調(diào)整向電梯制動器的電磁線圈輸出的保持工作電 壓;激磁控制電路(8),與所述激磁電壓調(diào)整反饋電路(6)相接,用于提供產(chǎn)生激磁電壓的 控制信號;續(xù)流電路(10),接在上述控制電路的高端輸出節(jié)點(A)與所述交/直流變換器(2)的 負極輸出端之間,為電梯制動器的電磁線圈提供續(xù)流通道;以及直流電源(12),與上述各部分相接,為上述各部分提供工作電源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電梯制動器PWM控制電路,其特征是,還包括有低端功率開關(guān)電路(4),串接在所述交/直流變換器(2)的負極輸出端與上述控制電路 的低端輸出節(jié)點(B)之間,用于控制輸出回路的通斷;去剩磁控制電路(9),與所述低端功率開關(guān)電路(4)相接,用于在電梯制動器進行制動 時快速斷開所述低端功率開關(guān)電路;以及泄放電路(11),接在上述控制電路的高端輸出節(jié)點(A)與低端輸出節(jié)點(B)之間,為電 梯制動器的電磁線圈提供開路后的能量泄放通道。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電梯制動器PWM控制電路,其特征是,還包括有EMI濾波 器(1),與交/直流變換器(2)的輸入端相接,用于抑制電網(wǎng)電壓的共模和差模干擾,防止上 述控制電路的內(nèi)部電磁干擾回饋電網(wǎng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電梯制動器PWM控制電路,其特征是,所述激磁電壓調(diào)整 反饋電路(6 )和所述保持電壓調(diào)整反饋電路(7 )為電壓反饋電路或電流反饋電路。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電梯制動器PWM控制電路,包括EMI濾波器、交/直流變換器、高端功率開關(guān)電路、低端功率開關(guān)電路、脈寬調(diào)制電路、激磁電壓調(diào)整反饋電路、保持電壓調(diào)整反饋電路、激磁控制電路、去剩磁控制電路、續(xù)流電路、泄放電路和直流電源等部分。本發(fā)明控制電路對電梯制動器的直流工作電壓采用脈寬調(diào)制的控制方式,由此消除了電梯制動器的電磁噪聲,提高了電梯制動器的工作穩(wěn)定、可靠性和抗干擾性,可用于各種不同結(jié)構(gòu)的電梯制動器及其他電磁式制動器,并可配備各種后備式及在線式的UPS電源。
文檔編號B66D5/30GK102070104SQ20111003133
公開日2011年5月25日 申請日期2011年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月28日
發(fā)明者芮振璞 申請人:石家莊五龍制動器股份有限公司