奥的斯电梯变频门机的运动控制分析

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奥的斯

 

 电梯

 

 

变频门机概述

电梯是现代生活中不可缺少的工具，而电梯门机系统又是整梯系统中动作最频繁的部件，
其性能直接影响到整梯的性能。电梯门机分为直流门机、奥的斯电梯交流异步变频门机、永
磁同步门机[1（] 至于这三种门机的区别，因篇幅所限，不在本文分析）。在这三种门机
中，奥的斯电梯交流异步变频门机是目前使用量最大的电梯门机，本文所分析的就是这
种门机。
奥的斯电梯交流异步变频门机通常简称为奥的斯电梯变频门机，其构成主要分为三部分：
奥的斯电梯变频门机控制系统、交流异步变频电机、奥的斯电梯变频门机机械系统[2]，三
部分的关系如图 1 所示。

 
控制系统用于控制变频电机运行，变频电机又拖动机械系统运行。

对于不同厂家的电梯，奥的斯电梯变频门机控制系统的具体设计会有所不同，但结构原
理是基本一样的，奥的斯电梯变频门机控制系统的硬件结构原理框图。

高压直流驱动电源为 310 V 左右，用作驱动模块的逆变工作电源，低压直流控制电

源的电压等级包括 5 V、15 V、24 V 等，不同厂家的系统会有所不同；参数存储器一般使
用 EEPROM；电流传感器一般设有两个，接在两相电机线上，第三相电机线的电流通过
程序中的数学运算得到；编码器及其反馈信号接口电路在“编码器控制方式”下需要，在
“速度开关控制方式”下不需要，关于控制方式（即运动控制方式），将在下文分析。
与奥的斯电梯变频门机控制系统的情况类似，对于不同厂家的电梯，奥的斯电梯变频门
机机械系统的具体设计也会有所不同，但结构原理是基本一样。奥的斯电梯变频门机的机
械系统分为两大部分：轿门侧机械部分和厅门侧机械部分，轿门和厅门通过一种称为“系
合装置”的机械部件联接在一起，电机拖动轿门运动，轿门通过“系合装置”带动厅门一起
运动。厅门侧机械部分除没有电机及其减速机构外，其余跟轿门侧机械部分相似，为节省
篇幅，本文仅介绍轿门侧机械部分。奥的斯电梯变频门机轿门侧机械部分的结构示意图如
图 3 所示。

轿门侧机械结构由两扇轿门和轿门上坎两大部分组成，上坎上分布着各种部件，图

中所画为主要部件。其中滑轮组（两组）联接轿门与上坎，将轿门吊挂在上坎导轨上，滑
轮组的皮带夹板卡住皮带，使得皮带可以拖动滑轮组在导轨上运动，从而拖动轿门运动。
上坎上的开门极限开关和关门极限开关，用于检测轿门是否运动到开门极限位置或关门
极限位置。电机尾部的编码器和上坎上的速度开关并不是同时都需要，这取决于不同的运
动控制方式。

2 奥的斯电梯变频门机的运动控制方式及控制信号构成

奥的斯电梯变频门机的运动控制方式分为“编码器控制方式”和“速度开关控制方式”。在使
用“编码器控制方式”时，电机尾部安装有编码器，但上坎上不安装速度开关。在这种控制
方式下，通过编码器既能检测轿门位置，又能检测轿门速度，因此可以使用位置和速度
闭环控制，“编码器控制方式”下的控制信号构成如图 4 所示。
图 4 中的开门信号、关门信号、平层信号由电梯整梯控制系统发出，其中平层信号是指电
梯到达每一楼层平面位置时产生的信号；开门极限信号与关门极限信号是指轿门运动到
开门极限位置和关门极限位置时，由开门极限开关和关门极限开关产生的信号；安全触
板和光电光幕是检测障碍物的装置[3][4]，安装在轿门的门沿上（图 3 中未画出），这两
个装置只有在关门过程中才有效，当有障碍物时，会产生安全触板信号和光电光幕信号，