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电梯变频器母线电容容量检测及其诊断预警方法和系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种电梯变频器母线电容容量检测及其诊断预警方法和系统，其中检测方法包括：控制电梯在楼层空载上行，运行层数至少为能达到电梯额定速度的最小层数；获取电梯在上行期间的t1和t2时刻变频器母线电容的电容电压数据u1和u2；检测电梯上行过程中t1和t2时刻轿箱移动距离数据h1和h2；根据如下公式计算变频器母线电容的电容容量C。本发明的技术方案可以应用在电梯现有硬件系统的变频器产品上，无需增加任何硬件，即可实现对电梯变频器母线电容容量低成本、准确的检测。同时基于该检测方法和系统实现的诊断预警方法和系统，实现对电梯变频器母线电容容量低成本、准确的诊断预警，方便维保检测和更换。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电梯【技术领域】，特别是涉及一种电梯变频器母线电容容量检测及其诊 断预警方法和系统。 电梯变频器母线电容容量检测及其诊断预警方法和系统

【背景技术】
[0002] 在电梯系统中，在变频器的整流滤波环节，大容量铝电解电容的使用非常频繁，但 铝电解电容在使用过程中容量会发生变化，在容量下降后往往会造成产品性能下降，当容 量下降到一定数值后电容会加速衰减直到失效。因此有必要对电容容量进行检测，并且需 要对电容容量进行诊断，在发现其大幅下降时提出预警，进而在电梯维保时进行更换，避免 电容失效导致故障现象。
[0003] 目前，在电梯运行现场很难直接对变频器母线电容容量进行测量，现有电梯变频 器产品中基本都没有设置电容容量的检测功能，而对于电容容量的检测技术，在光伏产品 中，有通过在母线电容回路中串接电流传感器来检测流过电容的电流，再根据检测电容电 流和电压的方式推算电容的方法，但这种技术使用检测母线电容电流的传感器，硬件成本 较高，且变频器产品中也缺乏检测母线电容电流的传感器，因此该技术也难以在电梯系统 中对电梯变频器母线电容容量检测和诊断预警。


【发明内容】

[0004] 基于此，有必要针对上述对电梯变频器母线电容容量检测中存在的技术问题，提 供一种电梯变频器母线电容容量检测方法和系统。
[0005] -种电梯变频器母线电容容量检测方法，包括如下步骤：
[0006] 控制电梯在楼层空载上行，运行层数至少为能达到电梯额定速度的最小层数；
[0007] 获取电梯在上行期间的和t2时刻变频器母线电容的电容电压数据Ul和u 2 ;
[0008] 检测电梯上行过程中&和t2时刻轿箱移动距离数据h和h2 ;
[0009] 根据如下公式计算变频器母线电容的电容容量C ;
[0010] C = [2*k*m*g* * η _2*P* ] / (uj-u/)
[0011] 式中，C为电容容量,k为电梯平衡系数，η为电梯效率,P为变频器待机功耗,g为 重力加速度，m为电梯额定载重。
[0012] 一种电梯变频器母线电容容量检测系统，包括：
[0013] 第一电梯运行状态控制模块，用于控制电梯在楼层空载上行，运行层数至少为能 达到电梯额定速度的最小层数；
[0014] 第一电容电压检测模块，用于获取电梯在上行期间的和t2时刻变频器母线电容 的电容电压数据七和％;
[0015] 第一轿箱移动距离检测模块，用于检测电梯上行过程中和t2时刻轿箱移动距离 数据hi和h 2 ;
[0016] 第一数据处理模块，用于根据如下公式计算变频器母线电容的电容容量C ;
[0017] C = [2*k*m*g* * η _2*P* ] / (uj-u/)
[0018] 式中,C为电容容量,k为电梯平衡系数，η为电梯效率,P为变频器待机功耗,g为 重力加速度，m为电梯额定载重。
[0019] 上述电梯变频器母线电容容量检测方法和系统，通过控制电梯在固定楼层空载上 行，获取电梯在上行期间的变频器母线电容的电容电压数据及轿箱移动距离数据；利用电 梯轿箱的势能改变与电容的储能和变频器的待机消耗以及系统的损耗之间的关系，确定变 频器母线电容的电容容量。该方案可以应用在电梯现有硬件系统的变频器产品上，无需增 加任何硬件，即可实现对电梯变频器母线电容容量低成本、准确的检测。
[0020] 另外，有必要针对上述对电梯变频器母线电容容量诊断预警中存在的技术问题， 提供一种电梯变频器母线电容容量诊断预警方法和系统。
[0021] 一种电梯变频器母线电容容量诊断预警方法，包括如下步骤：
[0022] 控制电梯在楼层空载上行，运行层数至少为能达到电梯额定速度的最小层数；
[0023] 获取电梯在上行期间的h和t2时刻变频器母线电容的电容电压数据Ul和u 2 ;
[0024] 检测电梯达到所述额定速度时对应的电机电流值A ;
[0025] 检测电梯上行过程中h和t2时刻轿箱移动距离数据h和h2 ;
[0026] 根据如下公式计算变频器母线电容的电容容量C，并根据两组电机电流值A和电 容容量C对变频器母线电容进行诊断预警；
[0027] C= [2*k*m*g*(h2-h1)* n-2*P*(t2-t1)]/(u22-u 12)；
[0028] 式中,C为电容容量,k为电梯平衡系数，η为电梯效率,Ρ为变频器待机功耗,g为 重力加速度，m为电梯额定载重。
[0029] -种电梯变频器母线电容容量诊断预警系统，包括：
[0030] 第二电梯运行状态控制模块，用于控制电梯在楼层空载上行，运行层数至少为能 达到电梯额定速度的最小层数；
[0031] 第二电容电压检测模块，用于获取电梯在上行期间的h和t2时刻变频器母线电容 的电容电压数据七和％ ;
[0032] 第二电机电流检测模块，用于检测电梯达到所述额定速度时对应的电机电流值 A ；
[0033] 第二轿箱移动距离检测模块，用于检测电梯上行过程中h和t2时刻轿箱移动距离 数据h和h 2 ;
[0034] 第二数据处理模块，用于根据如下公式计算变频器母线电容的电容容量C，并根据 两组电机电流值A和电容容量C对变频器母线电容进行诊断预警；
[0035] C= [2*k*m*g*(h2-h1)* n-2*P*(t2-t1)]/(u22-u 12)；
[0036] 式中,C为电容容量,k为电梯平衡系数，η为电梯效率,Ρ为变频器待机功耗,g为 重力加速度，m为电梯额定载重。
[0037] 上述电梯变频器母线电容容量诊断预警方法和系统，通过控制电梯在楼层空载上 行，获取电梯在上行期间的变频器母线电容的电容电压数据、电梯达到额定速度时对应的 电机电流值以及轿箱移动距离数据；利用电梯轿箱的势能改变与电容的储能和变频器的待 机消耗以及系统的损耗之间的关系，确定变频器母线电容的电容容量，再通过两组电机电 流值和电容容量实现对变频器母线电容进行诊断预警。该方案可以利用电梯现有的硬件系 统的变频器产品上，无需增加任何硬件，即可实现对电梯变频器母线电容容量成本低、准确 的诊断预警，方便维保检测和更换。

【专利附图】

【附图说明】
[0038] 图1为本发明的电梯变频器母线电容容量检测方法流程图；
[0039] 图2为本发明的电梯变频器母线电容容量检测系统结构示意图；
[0040] 图3为本发明的电梯变频器母线电容容量诊断预警方法流程图；
[0041] 图4为变频器母线电容的电容电压和电梯轿箱移动距离数据采集的时序图；
[0042] 图5为一个应用实例的记录数据比对流程图；
[0043] 图6为本发明的电梯变频器母线电容容量诊断预警系统结构示意图。

【具体实施方式】
[0044] 下面结合附图对本发明的电梯变频器母线电容容量检测方法和系统的具体实施 方式作详细描述。
[0045] 参考图1所示，图1为本发明的电梯变频器母线电容容量检测方法流程图，包括如 下步骤：
[0046] 步骤S101，控制电梯在楼层空载上行，运行层数至少为能达到电梯额定速度的最 小层数。
[0047] 此步骤中，可以在每天电梯不运行的时候，控制电梯在固定的中间楼层空载上行 到达额定速度的最低层数。
[0048] 步骤S102,获取电梯在上行期间的h和t2时刻变频器母线电容的电容电压数据 h 和 u2。
[0049] 此步骤中，可以在电梯空载上行运行中制动电阻工作以前，记录上行期间两个时 刻变频器母线电容的电容电压数据。
[0050] 步骤S103,检测电梯上行过程中h和t2时刻轿箱移动距离数据h和h2。
[0051] 此步骤中，电梯开始空载上行后，记录上行期间前述两个时刻电梯轿箱移动距离 数据。
[0052] 步骤S104,根据如下公式计算变频器母线电容的电容容量C ;
[0053] C = [2*k*m*g* * η _2*P* ] / (uj-uj)
[0054] 式中,C为电容容量,k为电梯平衡系数，η为电梯效率,P为变频器待机功耗,g为 重力加速度，m为电梯额定载重，符号表示相乘。
[0055] 在一个实施例中，所述k*m = π?-πι?,ι^为电梯轿箱的重量,m2为电梯对重的重量。
[0056] 另外，电梯系统在低速运行时效率较低，因此η可以取10%。变频器的待机损耗 一般在10W左右，可以取10W进行计算。
[0057] 参考图2所示，图2为本发明的电梯变频器母线电容容量检测系统结构示意图，包 括：
[0058] 第一电梯运行状态控制模块，用于控制电梯在楼层空载上行；
[0059] 第一电容电压检测模块，用于获取电梯在上行期间的h和t2时刻变频器母线电容 的电容电压数据七和％ ;
[0060] 第一轿箱移动距离检测模块，用于检测电梯上行过程中ti和t2时刻轿箱移动距离 数据hi和h 2 ;
[0061] 第一数据处理模块，用于根据如下公式计算变频器母线电容的电容容量C ;
[0062] C = [2*k*m*g* * η _2*P* ] / (uj-uj)
[0063] 式中,C为电容容量,k为电梯平衡系数，η为电梯效率,P为变频器待机功耗,g为 重力加速度，m为电梯额定载重。
[0064] 在一个实施例中，所述k*m = π?-πι?,ι^为电梯轿箱的重量,m2为电梯对重的重量， n = 10%, p = i〇ff〇
[0065] 本发明的电梯变频器母线电容容量检测系统与本发明的电梯变频器母线电容容 量检测方法一一对应，在上述电梯变频器母线电容容量检测方法的实施例阐述的技术特征 及其有益效果均适用于电梯变频器母线电容容量检测系统的实施例中，特此声明。
[0066] 综合上述实施例的电梯变频器母线电容容量检测方法和系统，通过控制电梯在楼 层空载上行，获取电梯在上行期间的变频器母线电容的电容电压数据及轿箱移动距离数 据；利用电梯轿箱的势能改变与电容的储能和变频器的待机消耗以及系统的损耗之间的关 系，确定变频器母线电容的电容容量。该方案可以利用电梯现有的硬件系统的变频器产品 上，无需增加任何硬件，即可实现对电梯变频器母线电容容量成本低、准确的检测，方案易 于实现，适宜普遍推广应用。
[0067] 下面结合附图对本发明的电梯变频器母线电容容量诊断预警方法和系统的具体 实施方式作详细描述。
[0068] 参考图3所示，图3为本发明的电梯变频器母线电容容量诊断预警方法流程图，包 括如下步骤：
[0069] 步骤S201，控制电梯在楼层空载上行，运行层数至少为能达到电梯额定速度的最 小层数。
[0070] 此步骤中，可以在每天电梯不运行的时候，控制电梯在固定的中间楼层空载上行 到达额定速度的最低层数。
[0071] 步骤S202,获取电梯在上行期间的和t2时刻变频器母线电容的电容电压数据 h 和 u2。
[0072] 此步骤中，可以在电梯空载上行运行中制动电阻工作以前，记录上行期间两个时 刻变频器母线电容的电容电压数据。
[0073] 参考图4所示，图4为变频器母线电容的电容电压和电梯轿箱移动距离数据采集 的时序图，图中，纵轴U为电压，Η为距离，横轴T为时间，在电梯上行期间，记录&和t 2时 刻对应的电容电压数据h和u2。
[0074] 步骤S203,检测电梯达到所述额定速度时对应的电机电流值A。
[0075] 此步骤中，是在电梯上行期间，记录电梯达到空载的额定速度时对应的电机电流 值。
[0076] 步骤S204,检测电梯上行过程中&和t2时刻轿箱移动距离数据h和h 2。
[0077] 此步骤中，电梯开始空载上行后，记录上行期间前述两个时刻电梯轿箱移动距离 数据。
[0078] 如图4所示，在电梯上行期间，记录&和t2时刻对应的轿箱移动距离数据h和h 2。
[0079] 步骤S205,根据如下公式计算变频器母线电容的电容容量C，并根据两组电机电 流值A和电容容量C对变频器母线电容进行诊断预警；
[0080] C= [2*k*m*g*(h2-h1)* n-2*P*(t2-t1)]/(u22-u 12)；
[0081] 式中,C为电容容量,k为电梯平衡系数，η为电梯效率,Ρ为变频器待机功耗,g为 重力加速度，m为电梯额定载重。
[0082] 此步骤中，主要是利用每次电梯上行检测中记录的电机电流值及计算的变频器母 线电容的电容容量数据进行相应的诊断判断，从而作出准确的预警。
[0083] 在一个实施例中，所述k*m = π?-πι?,ι^为电梯轿箱的重量,m2为电梯对重的重量， n = 10%, p = i〇ff〇
[0084] 在一个实施例中，步骤S205中对变频器母线电容进行诊断预警的方法，可以包括 如下：
[0085] 获取两组电机电流值Ai、A2和电容容量CpQ，其中，ApQ为第一组电机电流值和 电容容量，A2、C2为第二组电机电流值和电容容量；
[0086] 若 | A1-A2 | /MIN(A1，A2)小于第一阀值，且 | C1-C2 | /MIN(C1，C2)大于第二 阀值，则进行容量异常预警。
[0087] 一般情况下，所述第一阀值可以取5%，第二阀值可以取30%。这里电流误差取 5%作为参考，主要是为了保证参与比较的两组数据是在同样的负载和工况下得出的，从而 使得后续比较电容容量的变化更加客观准确。
[0088] 为了更加清晰本发明的电梯变频器母线电容容量诊断预警方法的方案，下面结合 附图阐述详细应用实例。
[0089] 首先，每天在同样的工况下连续检测两次电容容量，每次计算容值时同时记录电 梯运行到匀速段的电机电流值，把两次记录的电机电流值和电容容量取平均值作为当天的 数据保留。这样每天就会存储一组电机电流值和电容容量的二维数组。利用电梯系统的 CPU(中央处理器）将每天的记录数据中进行比对处理，如果发现任意两组数据的电机电流 值差距在5 %以内，且对应的电容容量差距达到30 %以上时，则进行提示电容容量异常故 障。
[0090] 参考图5所示，图5为一个应用实例的记录数据比对流程图，主要包括如下步骤： [0091] 步骤S501，读取两组存储的数据；其中，Ai第一电机电流值，(^为第一电容容量；A2 第二电机电流值，C2为第二电容容量；
[0092] 步骤S502,判断| A「A2 | /MIN%，A2)是否小于5%，若是，执行步骤S503,否则 返回步骤S501 ;
[0093] 步骤S503,判断| C「C2 | /MIN^;)是否大于30%，若是，执行步骤S504,否则 执行步骤S505 ;
[0094] 步骤S504,判断所有存储的数据是否读取完毕，若是，结束判断流程，否则返回步 骤 S501。
[0095] 步骤S505,进入电容容量异常预警流程。
[0096] 参考图6所示，图6为本发明的电梯变频器母线电容容量诊断预警系统结构示意 图，包括：
[0097] 第二电梯运行状态控制模块，用于控制电梯在楼层空载上行，运行层数至少为能 达到电梯额定速度的最小层数；
[0098] 第二电容电压检测模块，用于获取电梯在上行期间的h和t2时刻变频器母线电容 的电容电压数据七和％ ;
[0099] 第二电机电流检测模块，用于检测电梯达到所述额定速度时对应的电机电流值 A ；
[0100] 第二轿箱移动距离检测模块，用于检测电梯上行过程中和t2时刻轿箱移动距离 数据hi和h 2 ;
[0101] 第二数据处理模块，用于根据如下公式计算变频器母线电容的电容容量C，并根据 两组电机电流值A和电容容量C对变频器母线电容进行诊断预警；
[0102] C= [2*k*m*g*(h2-h1)* n-2*P*(t2-t1)]/(u22-u 12)；
[0103] 式中,C为电容容量,k为电梯平衡系数，η为电梯效率,Ρ为变频器待机功耗,g为 重力加速度，m为电梯额定载重。
[0104] 在一个实施例中，所述k*m = π?-πι?,ι^为电梯轿箱的重量,m2为电梯对重的重量， n = 10%, p = i〇ff〇
[0105] 在一个实施例中，第二数据处理模块用于对变频器母线电容进行诊断预警的方 法，可以包括如下：
[0106] 获取两组电机电流值A2和电容容量Q、C2，其中，Ap Q为第一组电机电流值和 电容容量，A2、C2为第二组电机电流值和电容容量；
[0107] 若 | A1-A2 | /MIN(A1，A2)小于第一阀值，且 | C1-C2 | /MIN(C1，C2)大于第二 阀值，则进行容量异常预警。
[0108] 在一个实施例中，所述第一阀值为5%，第二阀值为30%。
[0109] 本发明的电梯变频器母线电容容量诊断预警系统与本发明的电梯变频器母线电 容容量诊断预警系统方法一一对应，在上述电梯变频器母线电容容量诊断预警方法的实施 例阐述的技术特征及其有益效果均适用于电梯变频器母线电容容量诊断预警系统的实施 例中，特此声明。
[0110] 综合上述实施例的电梯变频器母线电容容量诊断预警方法和系统，通过控制电梯 在楼层空载上行，获取电梯在上行期间的变频器母线电容的电容电压数据、电梯达到额定 速度时对应的电机电流值以及轿箱移动距离数据；利用电梯轿箱的势能改变与电容的储能 和变频器的待机消耗以及系统的损耗之间的关系，确定变频器母线电容的电容容量，再通 过两组电机电流值和电容容量实现对变频器母线电容进行诊断预警。该方案可以利用电梯 现有的硬件系统的变频器产品上，无需增加任何硬件，即可实现对电梯变频器母线电容容 量成本低、准确的诊断预警，方便维保检测和更换，方案易于实现，适宜普遍推广应用。
[0111] 以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并 不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员 来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保 护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【权利要求】
1. 一种电梯变频器母线电容容量检测方法，其特征在于，包括如下步骤： 控制电梯在楼层空载上行，运行层数至少为能达到电梯额定速度的最小层数； 获取电梯在上行期间的和t2时刻变频器母线电容的电容电压数据Ul和u2 ; 检测电梯上行过程中h和t2时刻轿箱移动距离数据h和h2 ; 根据如下公式计算变频器母线电容的电容容量C ; C = [2*k*m*g* * η _2*P* ] / (u/-!^2) 式中，C为电容容量，k为电梯平衡系数，η为电梯效率，P为变频器待机功耗，g为重 力加速度，m为电梯额定载重。
2. 根据权利要求1所述的电梯变频器母线电容容量检测方法，其特征在于，所述k*m = π?-ιτι?，!!^为电梯轿箱的重量，m2为电梯对重的重量，η = 10%，P = 10W。
3. -种电梯变频器母线电容容量诊断预警方法，其特征在于，包括如下步骤： 控制电梯在楼层空载上行，运行层数至少为能达到电梯额定速度的最小层数； 获取电梯在上行期间的h和t2时刻变频器母线电容的电容电压数据Ul和u2 ; 检测电梯达到所述额定速度时对应的电机电流值A ; 检测电梯上行过程中h和t2时刻轿箱移动距离数据h和h2 ; 根据如下公式计算变频器母线电容的电容容量C，并根据两组电机电流值A和电容容 量C对变频器母线电容进行诊断预警； C = [2*k*m*g* * η _2*P* ] / (u/-!^2); 式中，C为电容容量，k为电梯平衡系数，η为电梯效率，P为变频器待机功耗，g为重 力加速度，m为电梯额定载重。
4. 根据权利要求3所述的电梯变频器母线电容容量诊断预警方法，其特征在于，根据 两组电机电流值A和电容容量C对变频器母线电容进行诊断预警的方法包括： 获取两组电机电流值Ai、A2和电容容量Q、C2，其中，Ai、Q为第一组电机电流值和电容 容量，A2、C2为第二组电机电流值和电容容量； 若 | A1-A2 | /MIN(A1，A2)小于第一阀值，且 | C1-C2 | /MIN(C1，C2)大于第二阀值， 则进行容量异常预警。
5. 根据权利要求4所述的电梯变频器母线电容容量诊断预警方法，其特征在于，所述 第一阀值为5%，第二阀值为30%。
6. -种电梯变频器母线电容容量检测系统，其特征在于，包括： 第一电梯运行状态控制模块，用于控制电梯在楼层空载上行，运行层数至少为能达到 电梯额定速度的最小层数； 第一电容电压检测模块，用于获取电梯在上行期间的h和t2时刻变频器母线电容的电 容电压数据…和％ ; 第一轿箱移动距离检测模块，用于检测电梯上行过程中^和t2时刻轿箱移动距离数据 h!和 h2 ; 第一数据处理模块，用于根据如下公式计算变频器母线电容的电容容量C ; C = [2*k*m*g* * η _2*P* ] / (u/-!^2) 式中，C为电容容量，k为电梯平衡系数，η为电梯效率，P为变频器待机功耗，g为重 力加速度，m为电梯额定载重。
7. 根据权利要求1所述的电梯变频器母线电容容量检测系统，其特征在于，所述k*m = η?-ηι?，!^为电梯轿箱的重量，m2为电梯对重的重量，η = 10%，P = 10W。
8. -种电梯变频器母线电容容量诊断预警系统，其特征在于，包括： 第二电梯运行状态控制模块，用于控制电梯在楼层空载上行，运行层数至少为能达到 电梯额定速度的最小层数； 第二电容电压检测模块，用于获取电梯在上行期间的h和t2时刻变频器母线电容的电 容电压数据…和％ ; 第二电机电流检测模块，用于检测电梯达到所述额定速度时对应的电机电流值A ; 第二轿箱移动距离检测模块，用于检测电梯上行过程中^和t2时刻轿箱移动距离数据 h!和 h2 ; 第二数据处理模块，用于根据如下公式计算变频器母线电容的电容容量C，并根据两组 电机电流值A和电容容量C对变频器母线电容进行诊断预警； C= [2*k*m*g*(h2-h1)* n-2*P*(t2-t1)]/(u22-u 12)； 式中，C为电容容量，k为电梯平衡系数，η为电梯效率，P为变频器待机功耗，g为重 力加速度，m为电梯额定载重。
9. 根据权利要求8所述的电梯变频器母线电容容量诊断预警系统，其特征在于，根据 两组电机电流值A和电容容量C对变频器母线电容进行诊断预警的方法包括： 获取两组电机电流值Ai、A2和电容容量Q、C2，其中，Ai、Q为第一组电机电流值和电容 容量，A2、C2为第二组电机电流值和电容容量； 若 | A1-A2 | /MIN(A1，A2)小于第一阀值，且 | C1-C2 | /MIN(C1，C2)大于第二阀值， 则进行容量异常预警。
10. 根据权利要求8所述的电梯变频器母线电容容量诊断预警系统，其特征在于，所述 第一阀值为5%，第二阀值为30%。
【文档编号】G01R27/26GK104118782SQ201410324056
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年7月8日 优先权日:2014年7月8日
【发明者】曾凡煜, 黄立明, 黄金福, 郭伟文, 仲兆峰, 郭京互 申请人:广州日滨科技发展有限公司