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Dokumentenidentifikation DE69835003T2 28.06.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0000936730
Titel SELBSTTÄTIGE INBETRIEBNAHME EINER STEUERUNG FÜR EIN FELDORIENTIERES AUFZUGMOTOR/TREIBERSYSTEM
Anmelder Otis Elevator Co., Farmington, Conn., US
Erfinder Colby, Roy Stephen, Raleigh, North Carolina 27615, US;
Vecchiotti, Alberto, Middletown, Connecticut 06457, US;
Thebeau, Ronnie E., Middletown, Connecticut 06457, US;
Greiner, Neil A., New Britain, Connecticut 06052, US;
Lamontagne, Leslie M., Prospect, Connecticut 06712, US
Vertreter Klunker, Schmitt-Nilson, Hirsch, 80797 München
DE-Aktenzeichen 69835003
Vertragsstaaten DE, FR, GB
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 18.12.1998
EP-Aktenzeichen 983104704
EP-Offenlegungsdatum 18.08.1999
EP date of grant 21.06.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 28.06.2007
IPC-Hauptklasse H02P 21/00(2006.01)A, F, I, 20051224, B, H, EP

Beschreibung[de]

Die mit-anhängigen EP-Patentanmeldungen EP 98 310 406.8, EP 98 310 410.0, EP 98 310 433.2 und EP 98 310 409.7, die gleichzeitig hiermit eingereicht wurden, enthalten Gegenstände, die zu dem hier offenbarten Gegenstand in Beziehung stehen.

Die vorliegende Erfindung betrifft die selbsttätige Inbetriebnahme eines Aufzugs, insbesondere die selbsttätige Inbetriebnahme eines feldorientierten Motor/Antriebssystems für einen Aufzug

Auf dem Gebiet von Aufzugsystemen ist es bekannt, einen Wechselstrom-Asynchronmotor mit einer veränderlichen Frequenzansteuerung einzusetzen, um Traktionsleistung für ein Aufzugsystem bereitzustellen. Allerdings erfordert die ordnungsgemäße Arbeitsweise der Kombination aus Treiber und Motor, dass die Motorparameter ermittelt werden, und dass die Motor/Treiber-Steuerungsparameter auf Werte eingestellt werden, die die gewünschte Systemantwort ergeben. Darüber hinaus muss die Trägheit der bewegten Bauteile exakt ermittelt werden, um Motor und Aufzug genau zu steuern.

Typischerweise werden die Motorparameter und die Trägheit der sich bewegenden Bauteile mit Hilfe unterschiedlicher Methoden ermittelt. Eine Methode beinhaltet das Entfernen des Motors vom Einsatzort, um ihn zu einem Maschinenbauzentrum zu bringen, wo Motorparameter ermittelt werden. Eine andere Methode erfordert das Entsenden eines mit einer teuren Prüfanlage ausgerüsteten Ingenieurs zum Einsatzort, um den Motor mit der Treiberanordnung in Übereinstimmung zu bringen. Das Ermitteln des Trägheitsparameters lässt sich mit Hilfe einer komplexen Berechnung von Systemgewichten aus den Betriebsunterlagen bewerkstelligen, die an einem gegebenen Einsatzort möglicherweise genau und exakt vorliegen oder nicht. In vielen Fällen sind allerdings nicht sämtliche Systemmassen exakt bekannt, so dass eine exakte Berechnung von Systemgewichten nicht ohne weiteres möglich ist. Die oben angesprochenen Methoden sind ineffizient und kostspielig und in einigen Fällen auch ungenau. Im Ergebnis wird eine Modernisierung oder eine Nachrüstung, mit der neue Antriebe alte Antriebe in existierenden Aufzugsystemen ersetzen sollen, für Gebäudebesitzer unattraktiv.

Ziele der Erfindung beinhalten eine sich selbst in Betrieb nehmende Aufzugsteuerung, die sich selbst automatisch vor Ort für ein gegebenes Aufzug/Motor-Antriebssystem kalibriert.

Erfindungsgemäß enthält ein Verfahren zum selbsttätigen Inbetriebnehmen einer Steuerung eines feldorientierten Aufzugmotors: a) Berechnen einer Integralverstärkung KI, einer Proportionalverstärkung Kp und einer Gesamtverstärkung Gc für die Motorsteuerung; b) Erhalten von Anfangswerten einer Rotorzeitkonstante &tgr;R, eines Magnetisierungsstroms Id und einer Motordrehmomentkonstante KT* für die Motorsteuerung und Erhalten eines Werts einer Transienteninduktivität L&sgr; des Motors; c) Berechnen von Endwerten für die Rotorzeitkonstante &tgr;R und den Magnetisierungsstrom Id unter Verwendung der Transienteninduktivität L&sgr;; d) Berechnen eines Parameters einer Systemträgheit J* für die Motorsteuerung.

Gemäß der Erfindung beinhaltet der Schritt zum Erhalten das Berechnen von Anfangswerten für &tgr;R, Id und KT*. Weiterhin werden die Schritte (a) bis (d) automatisch beim Empfang eines Befehls von einem Wartungswerkzeug durchgeführt.

Die Erfindung stellt eine deutliche Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik insofern dar, als eine Motorsteuerung geschaffen wird, die sich selbst automatisch in Betrieb nimmt. Die Erfindung ermittelt die notwendigen Motor-, Steuerungs- und Trägheitsparameter am Einsatzort, ohne dass es erforderlich ist, den Aufzug für getrennte Motorprüfungen vom Tragseil zu trennen, und ohne teure und/oder komplizierte Testanlagen oder speziell geschultes Personal einzustetzen. Dementsprechend verringert die Erfindung Zeit und Kosten beim Justieren des Aufzugsystems auf eine neue Motorsteuerung, was es attraktiver macht, alte Steuerungen auf diesem Gebiet nachzurüsten oder zu modernisieren. Die vorliegende Erfindung bestimmt automatisch die notwendigen Parameter und übermittelt diese zu dem Wartungspersonal, wenn die Selbst-Inbetriebnahme abgeschlossen ist, oder wenn ein Fehler aufgetreten ist.

Verschiedene Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden lediglich beispielhaft unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

1 ein schematisches Blockdiagramm einer Aufzugsteuerung mit einer Autokalibrierlogik gemäß der Erfindung.

2 ein Blockdiagramm eines feldorientierten Stromreglers/Motortreiberschaltung innerhalb der in 1 gezeigten Steuerung gemäß der Erfindung;

3 ein auf höchster Ebene angesiedeltes Flussdiagramm der in 1 gezeigten Autokalibrierlogik gemäß der Erfindung;

4 ein Steuersystem-Blockdiagramm für das in 1 gezeigte System gemäß der Erfindung;

5 den Frequenzgang der Offenschleifen-Übertragungsfunktion des in 4 gezeigten Steuersystems gemäß der Erfindung;

6 den Amplitudengang der Regelschleifen-Übertragungsfunktion für das in 4 gezeigte Steuersystem gemäß der Erfindung.

7 ein logisches Ablaufdiagramm für die Autokalibrierlogik nach 1 gemäß der Erfindung;

8 eine schematische Darstellung eines Ersatzschaltungsmodells eines durch Feldorientierung gesteuerten Asynchronmotors gemäß der Erfindung;

9 ein vereinfachtes schematisches Diagramm der in 8 gezeigten Ersatzschaltung gemäß der Erfindung;

10 ein logisches Ablaufdiagramm der Autokalibrierlogik gemäß 1 entsprechend der Erfindung;

11 eine graphische Darstellung des Imaginärteils der Rotorimpedanz und der Motorimpedanz in Abhängigkeit der Frequenz gemäß der Erfindung;

12 ein logisches Flussdiagramm eines Teils des Flussdiagramms nach 10 gemäß der Erfindung;

13 ein Blockdiagramm eines Teils der in 1 gezeigten Autokalibrierlogik der Erfindung;

14 ein Asynchronmotor-Schaltungsdiagramm für q-Achsen-Variable eines feldorientierten angetriebenen Motors gemäß der Erfindung;

15 ein Asynchronmotor-Schaltungsdiagramm für d-Achsen-Variable eines feldorientierten angetriebenen Motors gemäß der Erfindung;

16 ein logisches Flussdiagramm eines Teils der in 1 gezeigten Autokalibrierlogik gemäß der Erfindung;

17 ein logisches Flussdiagramm eines Teils des Ablaufdiagramms nach 16 gemäß der Erfindung;

18 eine graphische Darstellung des zeitabhängigen Geschwindigkeitsprofils gemäß der Erfindung;

19 eine graphische Darstellung der drehzahlabhängigen Spannung Vd ohne Last für einen im Uhrzeigersinn bzw. im Gegenuhrzeigersinn laufenden Motor gemäß der Erfindung;

20 eine graphische Darstellung einer Verlustkomponente XDF und einer gefilterten Aufwärts-/Abwärts-Differenz FUDD abhängig von einer Rotor-Zeit-Konstanten für eine Aufwärtsfahrt bzw. eine Abwärtsfahrt gemäß der Erfindung;

22 ein Steuersystem-Blockdiagramm eines Teils der in 1 gezeigten Steuerung gemäß der Erfindung;

23 ein vereinfachtes Steuersystem-Blockdiagramm des Systems nach 22 gemäß der Erfindung;

24 ein vereinfachtes Steuersystem-Blockdiagramm für das System nach 23 gemäß der Erfindung;

25 ein logisches Ablaufdiagramm eines Teils der in 1 gezeigten Autokalibrierlogik gemäß der Erfindung;

26 eine graphische Darstellung von drei Motordrehzahl-Parametern in Abhängigkeit der Zeit, wenn die Innenschleifen-Verstärkungs-Abschätzung korrekt ist, entsprechend der Erfindung;

27 eine graphische Darstellung von drei Parametern in der in 1 gezeigten Autokalibrierlogik abhängig von der Zeit, wenn die Innenschleifenverstärkungs-Abschätzung korrekt ist, entsprechend der Erfindung;

28 eine graphische Darstellung von XAVG in Abhängigkeit der abgeschätzten Trägheit (J*) für verschiedene Werte von J* gemäß der Erfindung.

In 1 ist der links von der Linie 7 dargestellte Teil ein Teil einer Aufzugsteuerung 7, die eine Bewegungssteuerung oder ein Bewegungssteuerung-Subsystem (MCSS) 10 enthält, das Geschoss-Zielbefehle von einer (nicht gezeigten) Betriebssteuerlogik über eine Leitung 8 empfängt und über eine Leitung 12 ein Geschwindigkeits-Referenzsignal &ohgr;REF (in Form eines Geschwindigkeitsprofils) an eine Motorsteuerung oder an ein Treiber-/Brems-Subsystem (DBSS) 14 gibt. Die Motorsteuerung 14 enthält eine Geschwindigkeitsschleifen-Kompensationslogik 16, die eine Motordrehzahl-Regelschleife schließt, und die ein Drehmoment-Stromreferenzsignal IqREF1 auf eine Leitung 15 gibt.

Die Motorsteuerung 14 enthält weiterhin eine bekannte feldorientierte (oder vektorbasierte) Motortreibersteuerung mit zwei Regelschleifen entsprechend unterschiedlichen Steuerachsen, nämlich einer d-Achse bezüglich einer Motormagnetisierung, und einer q-Achse, die auf das Drehmoment bezogen ist. Die d-Achsen-Schleife enthält ein d-Achsen-Stromreferenz-Eingangssignal IdREF über eine Leitung 14, welches den d-Achsen-Strom Id einstellt. IdREF (und mithin Id) wird auf einen vorbestimmten, konstanten Wert eingestellt, damit in dem Motor entsprechend von Motormagnetisierungskurven der passende magnetische Fluss bereitgestellt wird. Das Signal IdREF wird einer feldorientierten Stromregler-/Motortreiberschaltung 20 zugeleitet, wie im Folgenden anhand der 2 näher erläutert wird.

Die q-Achsen-Stromschleife erhält über die Leitung 15 ein erstes q-Achsen-Stromreferenz-Eingangssignal IdREF1, das an einen Schalter 19 gelangt und von der Geschwindigkeitsschleifen-Kompensationslogik 16 geliefert wird. Die Logik 16 gibt an die Schaltung 20 dann das q-Achsen-Stromreferenzsignal IqREF1. wenn sie sich nicht im Autokalibriermodus (oder Selbst-Inbetriebnahme-Modus) befindet. Der andere Eingang am Schalter 19 erhält über eine Leitung 17 ein zweites q-Achsen-Stromreferenz-Eingangssignal IdREF2. Am Ausgang des Schalters 19 erscheint auf einer Leitung 18 das q-Achsen-Stromschleifen-Referenzsignal IdREF, welches basierend auf dem Zustand eines Signals MODE1, welches dem Schalter 19 über eine Leitung 13 zugeleitet wird, dem Signal IqREF1 oder IqREF2 entspricht. Das Signal IqREF wird der feldorientierten Stromregler-/Motortreiberschaltung 20 zugeführt, was weiter unten anhand der 2 erläutert wird.

Die Schaltung 20 liefert Drehstrom-Treiberspannungen Vx, VY, VZ über Leitungen 22 an einen Motor 24, das ist hier ein Drehstrom-Asynchronmotor. Der Motor 24 liefert ein Drehzahl-Rückkopplungssignal &ohgr;R entsprechend der Drehzahl des Motors 24 über eine Leitung 36 zurück zu der Steuerung 7 (die im Folgenden noch als Regler bezeichnet wird).

Zwei Beispiele für Drehstrom-Induktionsmotoren, die im Rahmen der Erfindung verwendet werden können, sind Modell LUGA-225LB-04A von der Firma Loher mit einer Nenn-Leistung von 45 kW, einer Nennspannung 355 Volt, einer Nenndrehzahl von 1480 und einer Nennfrequenz von 50 Hz in einer Getriebe-Konfiguration; und das Modell 156MST der Firma Tatung (Taiwan) mit einer Nennleistung von 40 kW, einer Nennspannung von 500 Volt, einer Nenndrehzahl von 251 und einer Nennfrequenz von 16,7 Hz in einer getriebelosen Konfiguration. Auf Wunsch können auch andere Motoren mit anderen Nenn-Parametern eingesetzt werden.

Der Motor 24 ist durch eine mechanische Verbindung (26), beispielsweise eine Welle und/oder einen Getriebekasten, mit einer Seilscheibe 28 gekoppelt. Ein Seil oder Kabel 30 ist um die Seilscheibe 28 geschlungen und ist mit einem Ende an einem Aufzugfahrkorb 32 festgemacht, während das andere Ende mit einem Gegengewicht 34 verbunden ist. Das Gegengewicht beträgt typischerweise dem Gewicht des leeren Fahrkorbs zuzüglich 40–50% der Nenn-Zuladung für den Fahrkorb.

Andere Aufzugsystem-Konfigurationen, mit oder ohne Gegengewicht, mit oder Getriebebox, können auf Wunsch eingesetzt werden, um das Ausgangsmoment des Motors 24 umzusetzen in einer Bewegung der Aufzugkabine 32, so beispielsweise ein Doppellift (bei dem zwei Aufzugfahrkörbe über ein einzelnes Seil verbunden sind und die Fahrkörbe sich in entgegengesetzte Richtungen bewegen, während jeder Fahrkorb ein Gegengewicht für den anderen Fahrkorb bildet), eine Trommelmaschine (bei der das Seil um eine von einem Motor angetriebene Trommel geschlungen ist), etc..

Eine Bremse 37, beispielsweise eine elektromagnetisch betätigte Scheibenbremse, befindet sich an der Welle 26 und wird von einem elektrischen Bremsbefehlsignal BRKCMD auf einer von der Schaltung 20 kommenden Leitung 38 angesteuert. Bei Aktivierung oder "Abfallen" klemmt die Bremse 32 an der Welle 26 und verhindert eine Drehung der Motorwelle 26, d. h. sie blockiert den Rotor und verhindert damit, dass sich die Seilscheibe 28 bewegt.

Gemäß 2 ist es, wie oben diskutiert wurde (dem Gebiet der feldorientierten Motorregelung bekannt, dass eine solche Regelung von Strom- und Spannungsparametern entsprechend den d- und q-Achsen Gebrauch macht. Insbesondere der in 1 gezeigte feldorientierte Stromregler/Motortreiber 20 enthält zwei Stromregelschleifen, eine für den d-Achsen(Magnetisierungs-)Strom Id, eine für den q-Achsen(Drehmoment-)Strom Iq. Die Id-Schleife empfängt für die Leitung 14 das Signal IdREF an einem positiven Eingang eines Addierers 102. Ein gemessenes oder Rückkopplungs-d-Achsen-Stromsignal Id auf einer Leitung 104 wird dem Addierer 102 über einen negativen Eingang zugeleitet. Das Ausgangssignal des Addierers 102 ist ein Fehlersignal IdERR auf einer Leitung 106, die der Regelkompensationslogik 108 zugeführt wird, zum Beispiel in Form einer Proportional-Integral-Stromregelung (PI-Regelung) mit einer Proportionalverstärkung KP, einer Integralverstärkung KI und einer Gesamtverstärkung Gc, wobei das Signal über Leitungen 121 geführt wird, wie weiter unten näher ausgeführt wird. Die Logik 108 liefert über eine Leitung 110 ein d-Achsen-Spannungsbefehlssignal oder -Sollsignal VCMO.

Für die q-Achse empfängt die Iq-Schleife das Signal IqREF über die Leitung 18 an einem positiven Eingang eines Addierers 114. Ein gemessenes oder Rückkopplungs-q-Achsen-Stromsignal Iq auf einer Leitung 116 wird dem negativen Eingang des Addierers 114 zugeführt. Das Ausgangssignal des Addierers 114 ist ein Fehlersignal IqERR auf einer Leitung 118, welches der Regelkompensationslogik 120 zugeleitet wird, beispielsweise einer Proportional-Integral-Logik (PI-Logik) ähnlich der Logik 108, die eine Proportionalverstärkung KP und eine Integralverstärkung KI ähnlich wie die Verstärkung für die Logik 108 aufweist. Das Ausgangssignal der Logik 120 ist ein q-Achsen-Spannungsbefehlssignal VqCMD auf der Leitung 122. Da die q- und die d-Achsen-Stromschleifen Integralschleifen sind, wenn der stationäre Zustand gegeben ist, ist Id gleich IdRE F.

Die Spannungsbefehle VdCMD und VqCMD werden einer bekannten Feldorientierungs-Drehstrom-Umwandlungslogik 124 zugeleitet, welche die d-Achsen- und q-Achsen-Spannungsbefehle umwandelt in Drehstrom-Spannungsbefehle VXCMO, VYCMD und VZCMD auf Leitungen 126. Die Phasenspannugsbefehle VXCMD, VYCMD und VYCMD werden einer bekannten Drehstrom-Treiberschaltung (einem Umrichter) 128 zugeleitet, die Dreiphasenspannung (Drehspannung) Vx, VY und VZ über Leitungen 130, 132 und 134 (kollektiv als Leitungen 22 bezeichnet) zum Treiben des Motors 24 liefert (1).

Innerhalb der Treiberschaltung 128 (Einzelheiten sind nicht dargestellt) wird jeder der Spannungsbefehle VXCMD, VYCMD, VZCMD auf den Leitungen 126 in prozentuale Tastverhältnisbefehle umgewandelt, die kennzeichnend sind für den entsprechenden Eingangsspannungspegel. Das prozentuale Tastverhältnis wird umgewandelt in ein pulsweitenmoduliertes Treibersignal, welches Leistungstransistor treibt, um die pulsweitenmodulierten, eine variable Frequenz aufweisenden Drehspannungen VX, VY, VZ auf den Leitungen 130, 132 bzw. 126 bereitzustellen. Die Umwandlungen innerhalb der Treiberschaltung 128 erfolgen unter Verwendung elektronischer Bauteile und/oder Software, die auf dem Gebiet der Motortreiberschaltungen bekannt sind. Es kann auch irgendein anderer Typ von Treiberschaltung verwendet werden, der Eingangsspannungsbefehle (Sollspannungen) empfängt und Ausgangs-Phasenspannungen liefert, außerdem brauchen die Phasenspannungen nicht pulsweitenmoduliert zu sein.

Zu den Spannungen VX, VY, VZ gehörige Phasenströme IX, IY, IZ werden mit Hilfe bekannter Stromfühler 136, 138, 140 gemessen, beispielsweise geregelten Halleffekt-Stromsensoren (beispielsweise LEMS) und auf Leitungen 141, 142, 143 gegeben. Die Phasenströme IX, IY;IZ werden an eine bekannte Drehstrom-Feldorientierungs-Wandlerlogik 150 gegeben, die eine an sich bekannte Umwandlung von Phasenströmen in d-Achsen- und q-Achsen-Ströme Id, Iq auf den Leitungen 104 bzw. 116 vornimmt, die dann als Rückkopplungsströme auf die Addierer 102 bzw. 114 gegeben werden.

Auf dem Gebiet der feldorientierten Treiberschaltungen ist es bekannt, dass der Wert der Rotor-Zeitkonstanten &tgr;R, der Drehmoment-Konstanten KT. des Nenn-Motormagnetisierungsstrom IdRATED und des Nenn-Motordrehmomentstroms IqRATED bekannt sein müssen. Diese Motorparameter werden über Leitungen 144 an die Logikschaltungen 124, 150 gegeben. Insbesondere wird &tgr;R dazu verwendet, die korrekte Schlupffrequenz &ohgr;s zur Erzielung der Feldorientierung einzurichten, außerdem werden diese Parameter dazu benötigt, das gewünschte oder Nenn-Drehmoment des Motors bei der Nenndrehzahl und der Nennspannung des Motors zu erreichen. Die Leitungen 116, 118, 104, 122 und 110 werden kollektiv mit 147 bezeichnet, die Leitungen 121, 144 kollektiv mit 149.

Die Wandler 124, 150 erzeugen bekannte. Umwandlungen zwischen Vektor-(d- und q-Achsen-)Parametern und phasenbezogenen Parametern, wie dies beschrieben ist in D. Novotny et al. "Vector Control and Dynamics of AC Drives", Oxford University Press, 1996, Kapitel 5, Seiten 203 bis 251. Die Wandler 124, 150können gleichermaßen die Umwandlungsvorgänge mit Hilfe von Software unter Verwendung eines Mikroprozessors oder dergleichen implementieren.

Die Motortreiberlogik 111 enthält außerdem eine Bremsentreiberschaltung 145, die auf einer Leitung 146 ein Eingangssignal BRK empfängt und über die Leitung 38 ein Signal BRKCMD liefert.

Nach 1 enthält die Erfindung eine Selbst-Inbetriebnahme-Logik 48, die automatisch die PI-Regelparameter KI, KP, Gc und den Motorparameter &tgr;R auf den Leitungen 149 bereitstellt und außerdem die Parameter J*, KT* berechnet und auf den Leitungen 74 bereitstellt, ferner den Parameter IdREF auf der Leitung 14 für die Motorsteuerung 14. Die Logik liefert außerdem ein Sekundär-Drehmoment-Stromreferenzsignal IqREF2 auf der Leitung 17. Die Logik 48 empfängt die Parameter Vd, Vq, Id, Iq und IqERR von der Schaltung 20 auf den Leitungen 147.

Außerdem liefert die Logik 48 das Signal MODE1 über die Leitung 13 an den Schalter 19. Das Flag MODE1 bewirkt, dass das Stromreferenzsignal IqREF2 von der Kalibrierlogik 48 zu der Logik 20 gelangt. Die Logik 48 bildet außerdem ein Bremsanforderungssignal BRK auf der Leitung 146 für die Schaltung 20. Ferner liefert die Logik 66 Signale MODE und FLRCMD über die Leitungen 71 und 72 an die Bewegungssteuerlogik 10. Das Flag MODE veranlasst die Bewegungslogik 10, Geschossbefehle von dem Signal FLRCMD auf der Leitung 72 zu akzeptieren.

Das Signal FLRCMD befiehlt der Bewegungssteuerung 10, eine Aufzugfahrt in einer vorgegebenen Richtung für eine vorgegebene Anzahl von Geschossen (oder zu einem speziellen Zielgeschoss) auszuführen unter Verwendung eines vorbestimmten Standard-Geschwindigkeitsprofils für &ohgr;REF (siehe 18) in der Motorsteuerung 10, wie im Folgenden diskutiert wird. Die Motorsteuerlogik 10 liefert außerdem ein Motorsteuerungs-Fehlersignal MCFAULT über eine Leitung 73 an die Logik 48, um zu signalisieren, wenn während einer Aufzugfahrt ein Fehler aufgetreten ist. Während der Aufzugfahrt fährt der Aufzug mit normalem Geschwindigkeitsprofil unter Verwendung einer leeren Kabine, während die normalen Sicherheitsmerkmale aktiviert sind.

Die Logik 48 kommuniziert außerdem über eine Serien-Schnittstelle 82 mit einem Wartungswerkzeug 80. Das Wartungswerkzeug 80 enthält ein Display 84 sowie ein Tastenfeld (oder eine Tastatur) 86 zum Eingeben von Daten in das Wartungswerkzeug 80 und über die Verbindung 82 zum Regler 7. Insbesondere empfängt die Logik 48 über die Verbindung 82 von dem Wartungswerkzeug 80 einen Startbefehl, der festlegt, wann die Eigenkalibrierung oder Autokalibrierung begonnen wird. Die Logik 48 liefert außerdem ein Signal DONE, ein Signal FAULT, und sie kann außerdem gewisse Motorparameter über die Verbindung 82 an das Wartungswerkzeug 80 liefern. Das Signal DONE gibt an, wann die Logik 48 fehlerfrei abgeschlossen hat, das Signal FAULT gibt an, wann ein Fehler während der Selbst-Inbetriebnahme nachgewiesen wurde.

Die Aufzugbewegungsbefehle (Zielgeschosse) können manuell über das Wartungswerkzeug 80 angegeben werden, oder alternativ kann der Aufzug auf den Zyklus zwischen zwei vorbestimmten Geschossen mit Hilfe des Wartungswerkzeugs 60 eingerichtet werden. Um außerdem die Implementierung zu vereinfachen und Sicherheit zu maximieren, können sämtliche Bewegungen des Aufzugs unter der Steuerung der normalen Aufzugsteuersysteme ablaufen, und sämtliche normalen Aufzugschacht-Sicherheitsfunktionen können wirksam sein.

Die Logik 48 enthält bekannte elektronische Bauteile, die wiederum einen Mikroprozessor, eine Schnittstellenschaltung, einen Speicher, Software und/oder Firmware beinhalten können, die in der Lage sind, die hier beschriebenen Funktionen auszuführen.

Nach 3 umfasst die Logik 48 vier Tests 252, 258, 262 und 266. Die ersten beiden Tests 252, 258 sind Rotorblockierungs-Tests, die bei stillstehendem Motor (d.h. bei greifender Bremse) durchgeführt werden. Die anderen beiden Tests 256, 258 sind Tests bei laufendem Rotor, die durchgeführt werden, während der Aufzug nach oben und/oder nach unten fährt, um verschiedenen Motorparameter zu bestimmen.

Insbesondere tritt die Autokalibrierlogik 48 in einen Schritt 250 ein, der prüft, ob ein Startbefehl vom Wartungswerkzeug 80 empfangen wurde. Wurde kein Startbefehl empfangen, wird die Logik verlassen. Wenn ein Startbefehl empfangen wurde, führt ein Schritt 252 den ersten Tests bei blockiertem Rotor durch, indem Werte für KI, KP und Gc für die Stromschleifenkompensation 108, 120 (2) des Stromreglers und des Motortreibers 20 innerhalb der Motorsteuerung 14 (1) berechnet werden, wie dies im Folgenden näher erläutert wird. Der bei blockiertem Rotor ausgeführte Test 252 kann der gleiche sein, wie er in der anhängigen EP-Anmeldung EP 98 310 40 68, die gleichzeitig hiermit eingereicht wurde, beschrieben ist. Dann prüft ein Schritt 254, ob während des vorausgehenden Tests ein Fehler aufgedeckt wurde, oder ob von dem Wartungswerkzeug 80 ein Stopbefehl empfangen wurde. Wurde ein Fehler erkannt oder wurde ein Stopbefehl empfangen, wird die Logik 48 verlassen.

Als nächstes testet ein Schritt 256, ob gewisse Motorparameter wie beispielsweise die Rotorzeitkonstante &tgr;R, die d-Achsen-Stromreferenz IdREF (und folglich Id), die Motordrehmomentkonstante KT* und die Transienteninduktivität L&sgr; von dem Wartungswerkzeug 80, beispielsweise von dem Motor-Datenblatt, verfügbar sind. Sind die Werte verfügbar, wird ein zweiter bei blockiertem Rotor auszuführende Test 258 übersprungen, und die Logik 48 geht zu dem Test 262 bei laufendem Rotor. Stehen die Parameter nicht über das Motordatenblatt zur Verfügung, führt die Logik 48 den zweiten bei blockiertem Rotor durchgeführten Test 248 aus, der Anfangswerte für &tgr;R, IdREF (und mithin Id) und KT* berechnet, außerdem gewisse weitere Motorparameter berechnet, so zum Beispiel L&sgr; und/oder den Statorwiderstand R1, wie im Folgenden näher diskutiert wird. Der zweite bei blockiertem Rotor ausgeführte Test 258 kann der gleiche sein, wie er in der mit-anhängigen EP 98 310 410.0 beschrieben ist, die gleichzeitig mit der vorliegenden Anmeldung eingereicht wurde, und im Folgenden näher diskutiert wird. Anschließend prüft ein Schritt 260, ob während des vorhergehenden Tests ein Fehler erkannt wurde oder ob von dem Wartungswerkzeug 80 ein Stopbefehl erhalten wurde. Ist ein Fehler erkannt worden, oder wurde ein Stopbefehl empfangen, wird die Logik 48 verlassen.

Als nächstes führt die Logik 48 den ersten Test 262 bei laufendem Rotor durch, bei dem eine Feinabstimmung der Werte für &tgr;R, IdREF (und folglich Id) und KT* mit Hilfe der Werte für die durch den Test 258 berechneten Parameter oder der von dem Wartungswerkzeug 80 erhaltenen Werte erfolgt. Der erste bei laufendem Rotor auszuführende Test 262 kann der gleiche sein, wie er in der gleichzeitig eingereichten anhängigen EP-Patentanmeldung 98 310 409.2 beschrieben ist. Atlernativ kann der erste bei laufendem Rotor ausgeführte Test 262 der gleiche sein, wie er in der gleichzeitig eingereichten anhängigen EP-Anmeldung 98 310 433.2 beschrieben ist. Anschließend prüft ein Schritt 264, ob während des vorausgehenden Tests ein Fehler erkannt wurde, oder ob von dem Wartungswerkzeug 80 ein Stopbefehl empfangen wurde. Wurde ein Fehler erkannt oder ein Stopbefehl empfangen, wird die Logik 48 verlassen.

Als nächstes führt die Logik 48 den zweiten bei laufendem Motor ausgeführten Test 266 durch, der den Wert der Systemträgheit J* berechnet. Dann liefert ein Schritt 268 einige der oder sämtliche Parameter, die in den vier Tests 252, 258, 262, 266 berechnet wurden, zur Verwendung durch das Wartungspersonal an das Wartungswerkzeug 80. Jeder der vier Tests bildet einen Teil der Autokalibrierlogik 48, wie im Folgenden erläutert wird, um die spezifischen Parameter für diesen Test zu berechnen.

Erster Test bei blockiertem Rotor:

Bezugnehmend auf 4 bezieht sich das dortige Steuersystem-Ersatz-Blockdiagramm für die q-Achsen-Stromschleife mit der Autokalibrierlogik 48 aus 1 und 2 für den Fall, dass das Signal MODE1 (1) den Schalter 19 veranlasst, IqREF auf IqREF2 als Referenz für die q-Achsen-Stromschleife (d.h. den Autokalibriermodus) zu setzen. Verschiedene Teile des in 4 gezeigten Steuersystems lassen sich gleichsetzen mit den Teilen des in den 1 und 2 gezeigten schematischen Blockdiagramms. Insbesondere enthält das in 4 gezeigte Steuersystem das q-Achsen-Stromreferenzsignal IqREF auf einer Leitung 210 (analog der Leitung 18 in 2) von der Autokalibrierlogik 48, welches den positiven Eingang eines Addierers 212 (analog dem Addierer 114 in 2) zugeführt wird. Das Iq-Stromrückkopplungssignal auf der Leitung 214 wird an den negativen Eingang des Addierers 212 gegeben, der auf einer Leitung 216 ein Fehlersignal IERR an einen Kasten 218 gibt, der für die PI-Regelkompensation steht (analog der in 2 gezeigten q-Achsen-Schleifen-Kompensationslogik 120). Die Kompensation 218 enthält eine bekannte Proportional-Integral-(PI-)Regelübertragungsfunktion: Gc (KP + KI/s)Gl.1 wobei KI die Integralverstärkung, KP die Proportionalverstärkung, Gc die Gesamtverstärkung und "s" der bekannte Laplacetransformations-Operator ist.

Die Kompensation 218 liefert ein Spannungssollsignal oder Spannungsbefehlssignal VqCMD über eine Leitung 220 zu einem Kasten 222, der für die Übertragungsfunktion des Motortreibers 111 (2) steht und im interessierenden Frequenzbereich eine Übertragungsfunktion von 1 hat. Der Treiber 222 liefert eine phasenbezogene Treiberspannung Vph über eine Leitung 224 zu einem Kasten 226, der für die Übertragungsfunktion des Motors 24 (1) steht. Die Übertragungsfunktion des Motors 24 wird angenähert von einer Nacheilung erster Ordnung: 1/(Ls + R)Gl.2 wobei L die phasenbezogene Induktivität des Motors, R der phasenbezogene Widerstand des Motors und "s" der Laplacetransformations-Operator ist. Der Motor 24 ist ein Drehstrom-Asynchronmotor, kann aber jeder Typ von Motor mit ähnlicher Übertragungsfunktion sein. Der q-Achsen-Strom Iq des Motors ist auf einer Leitung 214 dargestellt und wird zu dem Addierer 212 zurückgeführt. Iq wird tatsächlich innerhalb des Treibers (2) gemessen. Allerdings ist die Übertragungsfunktion des Motors Teil der Regelschleifendynamik, wie in 3 gezeigt ist.

Wie oben in Verbindung mit 1 und 2 erläutert wurde, liefert die Autokalibrierlogik 48 den IqREF2 an die q-Achsen-Stromschleife auf der Leitung 210 (sowie das Signal MODE1 und das Signal IdREF, wobei der Wert im vorliegenden Fall gleich der q-Achsen-Stromschleifenreferenz IqREF ist, sie empfängt die Signale IqERR, Iq über die Leitungen 216 bzw. 214 (analog den Leitungen 118, 116 in 2) aus der q-Achsen-Stromschleife, liefert die Steuerparameter KI, KP, Gc über die Leitungen 219 (analog den Leitungen 121 in 2) an den Kompensationsblock 218, und empfängt und liefert Parameter über die serielle Verbindung 82.

Bezugnehmend auf die 4, 5 und 6 für den ersten bei blockiertem Motor auszuführenden Test 252, setzt die Autokalibrierlogik 48 Gc fest und justiert KI und KP so, dass die gewünschte Gesamt-Treiber-Motorschleifen-Antwort erhalten wird, ohne dass dazu der Motor abgetrennt oder ausgebaut werden müsste. Insbesondere kombiniert die Offenschleifen-Übertragungsfunktion für das Steuersystem-Blockdiagramm die Gleichung 1 und 2 folgendermaßen:

Wenn KP = L und KI = R, reduziert sich die Offenschleifen-Übertragungsfunktion nach Gleichung 3 auf Gc/s, nämlich einen Integrator mit einer Verstärkung Gc, der die gewünschte Schleifenleistung des Motorsteuersystems liefert. Der resultierende Integrator besitzt einen Amplituden-(oder Verstärkungs-)Gang, der 1(0 dB) bei &ohgr;c (rad/s) = Gc (d.h. die Offenschleifen-Übergangsfrequenz). Damit wird die Integratorverstärkung Gc gleichgesetzt mit der Soll-Offenschleifen-Übergangsfrequenz in rad/s (d.h. Gc = &ohgr;c = 2&pgr;FOL). Für ein System mit einer Offenschleifen-Übertragungsfunktion entsprechend einem Integrator ist die Frequenz, bei der die Offenschleifenverstärkung durch 1 (0 dB), d.h. die Offenschleifen-Übergangsfrequenz (FOL) gleich derjenigen Frequenz, bei der die Regelschleifenantwort um einen vorbestimmten Betrag (z.B. 3 dB), das ist die Regelschleifen-Bandbreite, kleiner als 1 (0 dB) ist.

Die Autokalibrierlogik 48 empfängt den Wert von Gc und/oder FOL über die Verbindung 82 von dem Wartungswerkzeug 80 (berechnet Gc oder FOL), und sie liefert Gc an die Schaltung 20. Außerdem bestimmt die Logik 48 den Wert von KI und KP mit Hilfe eines zweistufigen Prozesses (der weiter unten in Verbindung mit 7 näher erläutert wird). Zunächst wird die Proportionalverstärkung KP mit der auf KI = 0 (oder nahe bei 0) gesetzten Integralverstärkung variiert (oder abgestimmt). Der Zweck, KI = 0 (oder nahe bei 0) einzustellen, besteht darin, den Integratoranteil der Kompensation 108, 120 als Beitrag für die Systemantwort während dieses ersten Prozessschritts zu beseitigen oder zu minimieren. Es können andere Methoden nach Wunsch ebenfalls verwendet werden, um den Integratorbeitrag zu minimieren, so zum Beispiel kann den Integrator vorübergehend aus dem System nehmen oder man kann das Ausgangssignal des Integrators auf Null halten.

Dann wird ein sinusförmiges Eingangssignal als Referenzstrom IqREF an die Schleife gegeben, wobei das Eingangssignal eine Frequenz FOL gleich der gewünschten Offenschleifen-Übergangsfrequenz hat. Dieser Offenschleifen-Betrag wird berechnet, indem man das Verhältnis der Signale Iq/IqERR berechnet. Kp wird so lange variiert, bis der Betrag der Offenschleifenverstärkung innerhalb einer vorbestimmten Toleranz von 1 (0 dB) liegt.

Wenn gemäß 5 und 6 die Bremsfrequenz FB ausreichend klein ist im Vergleich zu der Offenschleifen-Übergangsfrequenz FOL, ähnelt die Offenschleifen-Antwort für die Offenschleifen-Übergangsfrequenz derjenigen eines Integrators. Dementsprechend ist die Offenschleifen-Bandbreite (angedeutet durch einen Punkt 300), das ist die Frequenz, bei der die Regelschleifen-Frequenzantwort oder Verstärkung abzufallen oder gedämpft zu werden beginnt, im Wesentlichen identisch mit der Offenschleifen-Übergangsfrequenz FOL.

Zweitens wird die Integralverstärkung KI abgestimmt, während KP auf den Wert eingestellt ist, der durch den erläuterten ersten Schritt ermittelt wurde. In diesem Fall wird an die Schleife eines sinusförmige Eingangsgröße als Referenzstrom IqREF gegeben, wobei das Eingangssignal eine Frequenz FCL = 0,8 FOL aufweist, die der gewünschten Regelschleifen-Bandbreite entspricht. Man kann von anderen Multiplikatoren als 0,8 Gebrauch machen, wenn dies erwünscht ist, abhängig von der angestrebten Systemantwort. KI wird so lange variiert, bis die Amplitude der Regelschleifen-Übertragungsfunktion innerhalb einer vorbestimmten Toleranz von 1 (0 dB) liegt.

Insbesondere auf 7 bezugnehmend, beginnt ein auf oberster Ebene angesiedeltes Flussdiagramm für den ersten Test bei blockiertem Rotor, 252, bei einem Schritt 302, der die benötigten Parameter zum Ausführen einer Autokalibrierung anfordert und empfängt, wie im Folgenden diskutiert wird. Sodann wird eine Reihe von Schritten 304 abgearbeitet, die in der unten näher erläuterten Weise Einstellungen vornehmen, nämlich KI = 0, KP = KP-INIT, Gc = 2&pgr;FOL und den Wert für IdREF. Außerdem setzen die Schritte 304 eine Variable COUNT = 0, setzen MODE1 = 1 und setzen BRK = 1, was die Bremse 37 (1) greifen lässt und den Rotor blockiert.

Der Wert von KP-INIT wird anhand von Informationen aus dem Motor-Typenschild und/oder dem Motor-Datenblatt berechnet. Wie oben bereits diskutiert wurde, sollte KP gleich der Motorinduktivität L sein. Als Anfangswert wird KP-INIT basierend auf einer Annäherung der Motor-Transienteninduktivität L&sgr; eingestellt, die ihrerseits anhand einer Basis-"Induktivität" (L_BASE) des Motors approximiert wird, wozu folgende Gleichung verwendet wird: KP-INIT = 0,1 × L BASE

L_BASE umfasst sowohl die Magnetisierungsinduktivität (Lm) als auch die Transienteninduktivität (L&sgr;), wobei L&sgr; etwa 10–20% von Lm ausmacht. Man kann auf Wunsch auch andere Multiplikatoren als 0,1 verwenden. L BASE wird anhand des Motor-Typenschilds nach folgenden Gleichungen berechnet: Z_BASE = (PWR_RATED)/(VLL_RATED)2 L_BASE = Z_BASE/(2&pgr;HZ_RATED) wobei PWR_RATED die in Watt gemessene Nenn-Motorwellenleistung ist, RPM_RATED die Nenn-Motordrehzahl in UPM ist; VLL_RATED die verkettete Effektivspannung in Volt ist und HZ_RATED die Nennfrequenz in Hz ist.

Der Anfangswert von IdREF wird folgendermaßen eingestellt: IdREF = 0,25 × I BASE wobei I_BASE der Motor-"Basis"-Strom ist, berechnet aus den Typenschild-Daten in der Form als (PWR_RATED)/((3)1/2 × VLL_RATED) ist. Andere Einstellungen für IdREF sind auf Wunsch möglich, vorausgesetzt in dem Motor wird die passende Flussstärke erzeugt.

Die Werte von KP-INIT und IdREF können von der Logik 252 und der Verwendung der Typenschild-Parameter PWR_RATED, RPM_RATED, VLL_RATED und HZ_RATED berechnet werden, können von dem Servicepersonal in das Wartungswerkzeug 80 eingegeben und über die Verbindung 82 der Logik 48 zugeführt werden. Alternativ können die Werte von KP-INIT und IdREF von dem Servicepersonal berechnet, in das Wartungswerkzeug 80 eingegeben und über die Verbindung 82 der Logik 48 zugeleitet werden.

Als nächstes setzt ein Schritt 310 IqREF2 auf eine Sinuswelle mit einer Prüffrequenz von FOL entsprechend der gewünschten Offenschleifen-Übergangsfrequenz, zum Beispiel 180 bis 133 Hz. Auf Wunsch können auch andere Frequenzen genutzt werden. Diese Sinuswelle wird digital von einem Digitalprozessor erzeugt, beispielsweise einem digitalen Signalprozessor, z.B. Motorola DSP 56002, mit einer Aktualisierungs-(oder Abtast-)Rate von 5 kHz. Andere Hardware- und/oder Software-Methoden oder Aktualisierungsraten können dazu dienen, die sinusförmigen Eingangssignale zu bilden.

Als nächstes überwacht ein Schritt 312 die Signale IqERR und Iq auf den Leitungen 18 bzw. 116, und verwendet den oben angesprochenen digitalen Signalprozessor dazu, eine diskrete Fouriertransformation (DFT) der einzelnen Signale IqERR und Iq zu bilden und so den Betrag der Grundwelle oder ersten Harmonischen IqERR und Iq zu ermitteln (nämlich IqMAG, IqERR-MAG), um so die Offenschleifenverstärkung zu berechnen und die erste Harmonische dient zum Berechnen der Offenschleifenverstärkung, so dass Nichtlinearitäten im Steuersystem die Berechnung nicht stören. Die Grundwelle oder erste Harmonische eines gemessenen Signals einer DFT lautet bekanntlich Asin(&ohgr;t) + Bcos(&ohgr;t), wobei &ohgr; die Prüf- oder Testfrequenz (2&pgr;FOL) ist. Als nächstes berechnet ein Schritt 314 den Betrag der ersten Harmonischen nach der bekannten Gleichung (A2 + B2)1/2.

Um eine DFT zu berechnen, werden in bekannter Weise innerhalb der Logik 48 Standard-Sinus- und -Cosinuswellen mit der Amplitude 1 bei der Prüffrequenz erzeugt. Das gemessene Signal (z.B. IqERR, Iq) wird mit der Standard-Sinuswelle multipliziert, das Produkt wird über eine Erregungsperiode integriert, um den Fourierreihen-Koeffizienten A des Signals zu erhalten. Das Multiplizieren des Signals mit der Standard-Cosinuswelle und das Integrieren ergeben den Koeffizienten B. Wir haben herausgefunden, dass eine Integration über 15 Perioden des Eingangssignals ausreicht, um mögliche Transienten innerhalb der Systemantwort herauszufiltern. Dies gilt auch für die in einer geschlossenen Regelschleife ausgeführte DFT, wie im Folgenden diskutiert wird. Auf Wunsch können auch andere Anzahlen von Perioden verwendet werden. Außerdem können auch andere Arten der Fouriertransformation verwendet werden, so zum Beispiel die schnelle Fouriertransformation (FFT = Fast Fourier Transform), etc., vorausgesetzt, man erhält die erste Harmonische des gewünschten Signals. Anstelle einer Fouriertransformation kann auch von einer anderen Filterungs- oder Spektralanalyse-Methode zum Bestimmen der ersten Harmonischen der gewünschten Signale Gebrauch gemacht werden.

Als nächstes berechnet ein Schritt 316 die Offenschleifenverstärkung GOL als das Verhältnis des Betrags des Stromrückkopplungssignals IqMAG zu dem Betrag des Stromschleifenfehlers IqERR-MAG.

Als nächstes prüft ein Schritt 318, ob GOL innerhalb von +/– 0,5% von 1 (d.h. +/– 0,05) liegt. Auf Wunsch kann von anderen Toleranzen Gebrauch gemacht werden. Falls nicht, prüft ein Schritt 320 ob der Wert COUNT größer oder gleich 10 ist, d. h. ob die Schleife mindestens 10 Mal durchlaufen wurde. Wenn sie 10 Mal durchlaufen wurde, setzt ein Schritt 320 FAULT = 1, was an das Servicewerkzeug 80 (3) über die serielle Verbindung 82 gesendet wird, und ein Schritt 324 setzt MODE 1 = 0, BRK = 0, und anschließend wird die Logik verlassen. Wenn die Logik weniger als 10 Mal durchlaufen wurde, prüft ein Schritt 326, ob GOL größer als 1 ist. Ist GOL größer als 1, wird KP im Schritt 328 um einen vorbestimmten Betrag dekrementiert. Wenn GOL kleiner als 1 ist, wird KP um einen vorbestimmten Betrag in Schritt 330 inkrementiert. In jedem Fall inkrementiert ein Schritt 332 als nächstes den Zähler COUNT um 1, und die Logik geht zur Neuberechnung von GOL mit einem neuen Wert von KP zum Schritt 310.

Ein Weg zu Iterieren von KP besteht in der Verwendung einer binären Suchtechnik, bei der der Wert KP bestimmt wird, indem er mit dem Durchschnitt einer unteren und oberen Grenze nach jedem Test gleichgesetzt wird. Die obere oder untere Grenze wird so eingestellt, dass das Suchintervall jedes Mal um einen Faktor 2 verkleinert wird, bis man den gewünschten Schwellenwert erhalten hat. Beispielsweise lautet die obere Grenze Kp-upper = 3KP-INIT und die untere Grenze Kp-lower = 0. und Kp = (Kp-upper + Kp-lower)/2. Wenn Kp zu erhöhen ist (Schritt 330), wird die Untergrenze auf Kp-lower = Kp heraufgesetzt und wenn Kp zu vermindern ist (Schritt 328), wird die obere Grenze auf Kp-upper = Kp herabgesetzt. Dann wird der nächste Wert von Kp basierend auf den modifizierten oberen oder unteren Grenzen berechnet.

Alternativ kann Kp um einen kleinen Betrag von zum Beipiel 1 % bei jeder Iteration geändert werden, bis die gewünschte Toleranz erreicht ist. Man kann auch von irgendeiner anderen Suchmethode Gebrauch machen, die innerhalb der gewünschten Zeit konvergiert.

Wenn im Schritt 318 der Wert von GOL innerhalb der gewünschten vorbestimmten Toleranz liegt, so wird die Integralverstärkung KI basierend auf der angestrebten geschlossenen Schleifenfrequenzantwort auf eine sinusförmige Eingangsfrequenz bestimmt. Insbesondere setzt die Folge von Schritten 340 COUNT = 0 und KI = KI-INIT.

Um den Wert für KI zu bestimmen, wird der Wert für KP auf den in dem oben erläuterten ersten Schritt bestimmten Wert eingestellt, und KI wird auf einen Anfangswert KI-INIT eingestellt. Da KI dem Motor-Widerstandswert R. gleichen soll, wird der Wert für KI-INIT auf einen Schätzwert für R eingestellt: KI-INIT = 1000 × KP

Es können auch andere Multiplikatoren als 1000 für die Abschätzung von KI-INIT verwendet werden.

Als nächstes setzt ein Schritt 342 KqREF2 einer Sinuswelle gleich, die die Prüffrequenz FCL = 0,8 FOL entsprechend der gewünschten Bandbreite der geschlossenen Schleife besitzt, während IdREF immer noch den zuvor eingestellten Wert hat. Die Sinuswelle wird in der oben in Verbindung mit dem Offenschleifen-Test des Schritts 310 beschriebenen Weise erzeugt.

Als nächstes überwacht ein Schritt 344 das Rückkopplungs-Stromsignal Iq auf den Leitungen 116 und berechnet die diskrete Fouriertransformation (DFT) des Signals Iq, um den Betrag der Grundwelle oder ersten Harmonischen des Signals Iq (IqMAG) zu erhalten, der zum Berechnen der Regelschleifenverstärkung dient, damit Nichtlinearitäten im Regelsystem die Berechnung nicht stören, ähnlich dem, was für die oben diskutierte Schleifenverstärkung getan wurde. Die Grundwelle oder erste Harmonische des gemessenen Signals aus einer DFT lautet bekanntlich x = Asin(&ohgr;t) + Bcos(&ohgr;t), wobei &ohgr; die Prüffrequenz (2&pgr;FCL) ist. Als nächstes berechnet ein Schritt 346 den Betrag der ersten Harmonischen durch die bekannte Gleichung (A2 + B2)1/2. Die Anzahl von Integrationsperioden für die DFT ist die gleiche, wie es oben diskutiert wurde.

Als nächstes berechnet ein Schritt 348 die Regelschleifenverstärkung GCL als das Verhältnis des Betrags des Strom-Rückkopplungssignals IqMAG zum Betrag des eingegebenen Stromschleifen-Referenzsignals IqMAG (welches von der Logik 48 geliefert wurde und daher nicht gemessen werden muss).

Sodann prüft ein Schritt 350, ob GOL innerhalb +/– 6% von 1 liegt. Man kann auch andere Toleranzen verwenden. Falls nicht, prüft ein Schritt 352, ob COUNT größer oder gleich 10, d. h., ob die Schleife mindestens 10 Mal durchlaufen wurde. Wurde die Schleife 10 Mal durchlaufen, setzt ein Schritt 354 FAULT = 1, was über die serielle Verbindung 82 an das Servicewerkzeug 80 (3) gesendet wird, und ein Schritt 324 setzt MODE1 = 0, BRK = 0, und dann wird die Logik verlassen. Wenn die Logik weniger als 10 Mal durchlaufen wurde, prüft ein Schritt 356, ob GCL größer als 1 ist. Falls ja, wird KI um einen vorbestimmten Betrag im Schritt 360 vermindert. Wenn GCL kleiner als 1 ist, wird KI um einen vorbestimmten Betrag im Schritt 358 erhöht. In jedem Fall erhöht als nächstes ein Schritt 362 den Zähler COUNT um 1, und die Logik geht zum Schritt 342, um GCL mit einem neuen Wert von KI neu zu berechnen.

Eine Möglichkeit zum Iterieren von KI besteht in der Anwendung einer binären Suchmethode ähnlich derjenigen, die oben für die Iteration von KP erläutert wurde, bei der der Wert von KI durch Gleichsetzen mit dem Durchschnittswert einer oberen und einer unteren Grenze nach jedem Test festgelegt wird. Die obere oder untere Grenze wird so eingestellt, dass das Suchintervall jedes Mal um einen Faktor von 2 reduziert wird, bis der gewünschte Schwellenwert erreicht ist. Beispielsweise gilt für die obere Grenze KI-upper = 2KI-INIT und die untere Grenze KI-lower = 0, und KI = (KI-upper + KI-lower)/2. Wenn KI zu erhöhen ist (Schritt 358), wird die untere Grenze auf KI-lower = KI erhöht, und wenn KI zu vermindern ist (Schritt 360), wird die Obergrenze herabgesetzt auf KI-upper = KI. Anschließend wird der nächste Wert für KI basierend auf der modifizierten oberen und unteren Grenze berechnet.

Alternativ kann man KI auch um einen kleinen Betrag von zum Beispiel 1 % bei jeder Iteration ändern, bis die gewünschte Toleranz erreicht ist. Man kann auch von jeder anderen Such- oder Iterationstechnik Gebrauch machen, die innerhalb der gewünschten Zeit konvergiert.

Wir haben herausgefunden, dass die oben für KP und KI diskutierte Binärsuche innerhalb von acht Iterationen bei ausreichender Genauigkeit konvergiert. Allerdings können auf Wunsch auch mehr oder weniger Iterationen erfolgen.

Wenn GCL im Schritt 350 innerhalb der gewünschten Toleranz liegt, so setzt ein Schritt 364 das Flag DONE auf 1, was über die serielle Verbindung 82 an das Servicewerkzeug 80 gesendet wird, ein Schritt 324 setzt MODE1 = 0, BRK = 0, und dann wird die Logik verlassen.

Es können andere Regelschleifen-Bandbreiten und Offenschleifen-Übergangsfrequenzen sowie andere Eingangsfrequenzen benutzt werden, beispielsweise kann die Eingangsfrequenz für beide Berechnungen nach Wunsch auch FOL betragen.

Zweiter Test bei blockiertem Rotor:

Die in 8 gezeigte bekannte Ersatzschaltung 90 eines Asynchronmotors ähnelt jener, die beschrieben ist in "Vector Control and Dynamics of AC Drives", Novotny und Lipo, Oxford 1996, Kapitel 5. 8 ist ein phasenbezogenes Ersatzschaltbild für einen stationären Wechselstrombetrieb, bei dem der Strom 11 und die Spannung V1 Vektorgrößen sind. Die Schaltung 90 enthält einen Widerstand Rs in Reihe mit einer Ersatz-"Transienten"-Induktivität L&sgr; in Reihe zu einer Rotorimpedanz ZR, die eine "Magnetisierungs"-Induktivität L&PHgr; parallel zu einem Ersatzwiderstand R2/S aufweist. Dabei sind:

Rs
(oder R1) = Statorwicklungswiderstand
Ls
= Statorwicklungsinduktivität
Lr
= Rotorwicklungsinduktivität
Lm
= Kopplungsinduktivität
Rr
= Rotorwicklungswiderstand
L&sgr; = Ls – Lm2/Lr
= Transienteninduktivität
L&PHgr; = Lm2/Lr
= Magnetisierungsinduktiviät
&ohgr;E
= elektrische Frequenz des Eingangsstroms I1
&ohgr;R
= Motor-Ausgangsdrehzahl in Radian pro Sekunde bezogen auf einen elektrischen Referenzrahmen
S
= Schlupf = (&ohgr;E – &ohgr;R)/&ohgr;E
&ohgr;s
= Schlupffrequenz = &ohgr;E – &ohgr;R (I/&tgr;R) (Iq/Id)

wobei &tgr;R = Rotorzeitkonstante, Iq = a-Achsen-(oder Drehmoment-)Strom und Id = d-Achsen- (oder Magnetisierungs-)Strom
R2
= (Lm2/Lr2)*Rr

Außerdem stehen die Rotor-Zeitkonstante &tgr;R und die Motordrehmoment-Konstante KT* zu den Parametern der Schaltung 90 folgendermaßen in Beziehung: &tgr;R = Lr/Rr = L&PHgr;/R2 KT* = (3/2)(P/2) L&PHgr;Id = Drehmoment/Strom wobei P = Polzahl.

Nach 9 ist die Schaltung 92 äquivalent zu der Schaltung 90 de 8, wobei die Rotor-Impedanz ZR transformiert ist in eine Ersatz-Reihenschaltungsimpedanz mit einem Realteil Real(ZR) und einem Imaginärteil Imag(ZR) gleich &ohgr;Lx. Die Ersatzschaltung 92 mit der Transformation von ZR ist nützlich bei der Bestimmung der Rotor-Zeitkonstanten &tgr;R (was im Folgenden näher erläutert wird).

Nunmehr auf 10 Bezugnehmend, ist dort ein stark abstrahiertes Flussdiagramm für den zweiten Test bei blockiertem Rotor, 258, dargestellt, beginnend bei einem Schritt 402, der Motorparameter von dem Wartungswerkzeug 80 über die Verbindung 82 (1) anfordert und empfängt, eingegeben von Bedienungspersonal. Die empfangenen Motorparameter sind: die Nenn-Motorwellenleistung in Watt (PWR_RATED); die Nenn-Motordrehzahl in UPM (RPM_RATED); die verkettete Nenn-Effektivspannung in Volt (VLL_RATED); die Nennfrequenz in Hertz (HZ_RATED); und die Polzahl (POLES), die sämtlich von den Motorschild-Daten erhalten werden.

Anschließend setzt ein Schritt 403 MODE1 = 1; BRK = 1, damit die Bremse 37 (1) den Rotor blockiert, und IdREF2 = 0 Ampere. Für jeden der hier beschriebenen Test bleibt der Rotor blockiert (Rotordrehzahl &ohgr;R = 0) und IdREF2 = 0 A. Wenn &ohgr;R = 0 und IdREF2 = 0, beträgt der Schlupf S = 1, und der Motorstrom 1, entspricht dem q-Achsen-Strom Iq, während die Motorspannung V1 der q-Achsen-Spannung Vq entspricht. Wenn Iq = 0, arbeitet der Motor im Einzelphasenbetrieb entsprechend den in den 8 und 9 dargestellten Schaltkreisen.

Als nächstes misst ein Schritt 404 die Transienteninduktivität L&sgr; dadurch, dass ein sinusförmiges Stromsignal in die q-Achse des Referenzstroms IqREF2 auf der Leitung 17 (1) bei einer Frequenz eingegeben wird, die hoch genug ist, damit die Motorimpedanz von der Transienteninduktivität L&sgr; beherrscht wird, beispielsweise 31,25 Hz. Auf Wunsch kann man auch andere Frequenzen benutzen, zum Beispiel solche, die größer als 30 Hz sind. Das Sinuswellen-Eingangssignal wird digital von einem Signalprozessor erzeugt, beispielsweise einem digitalen Signalprozessor, zum Beispiel einem Prozessor Motorola DSP 56002, mit einer Aktualisierungs-(oder Abtast-)Rate von 5 kHz. Man kann von anderer Hardware und/oder Software oder anderen Abtastraten Gebrauch machen, um die sinusförmigen Eingangssignale zu erzeugen.

Der Schritt 404 liest den q-Achsen-Rückkopplungsstrom Iq und die q-Achsen-Ausgangsspannung Vq (gleich dem Motorstrom I1 bzw. der Motorspannung V1 wie im Folgenden diskutiert wird). Als nächstes verwendet der Schritt 404 den oben erläuterten digitalen Signalprozessor zum Ausführen einer diskreten Fouriertransformation (DFT), ähnlich, wie es oben diskutiert wurde, hier für Iq und Vq, um die Fourier-Koeffizienten für die erste Harmonische zu bestimmen. Die Grundwelle oder erste Harmonische eines gemessenen Signals von einer DFT lautet Asin(&ohgr;t) + Bcos(&ohgr;t), mit &ohgr; = 2&pgr;f als Eingangsfrequenz (in rad/s). Die erste Harmonische dient zum Vorberechnen der Impedanz, so dann Nicht-Linearitäten in dem System die Berechnung nicht stören.

Um eine DFT zu berechnen, werden in an sich bekannter Weise innerhalb der Logik 48 Standard-Sinus- und -Cosinuswellen der Amplitude 1 bei der Prüffrequenz erzeugt. Das Messsignal (Iq, Vq) wird mit der Standard-Sinuswelle multipliziert, und das Produkt wird über eine Anregungsperiode integriert, um den Fourierreihen-Koeffizienten A des Signals zu erhalten. Das Multiplizieren des Signals mit der Standard-Cosinusfunktion und das Integrieren liefern den Koeffizienten B. Wir haben festgestellt, dass das Integrieren über 15 Perioden des Eingangssignals ausreicht, um mögliche Transienten in der Systemantwort auszufiltern. Andere Perioden-Zahlen können auf Wunsch verwendet werden. Auch für jede hier diskutierte DFT können auch andere Arten der Fouriertransformation verwendet werden, beispielsweise eine schnelle Fouriertransformation (FFT) und dergleichen, vorausgesetzt, man erhält die erste Harmonische des gewünschten Signals. Anstelle einer Fouriertransformation kann man auch von jeder anderen Filterungs- oder Spektralanalysemethode Gebrauch machen, um die erste Harmonische der gewünschten Signale zu ermitteln.

Anschließend berechnet der Schritt 404 die Motorimpedanz ZM durch Berechnen des Verhältnisses von Spannung zu Strom (V1/I1 = Vq/Iq) unter Verwendung der Komponenten der ersten Harmonischen von Spannung und Strom, die oben berechnet wurden. Der Schritt 404 berechnet dann Real- und Imaginärteile von ZM aus den Fourier-Koeffizienten. Der Imaginärteil der Motorimpedanz ZM bei FHIGH Hertz wird von dem Transienteninduktivitäts-Term &ohgr;L&sgr; beherrscht. Damit ist die Transienteninduktivität L&sgr; die Transientenreaktanz (oder der Imaginärteil von ZM) bei der Eingangsfrequenz FHIGH Hz dividiert durch die Kreisfrequenz &ohgr; in rad/s (2&pgr;FHIGH) oder: L&sgr; = Imag(ZM)@FHIGHHz/(2&pgr;FHIGH)

Als nächstes misst ein optionaler Schritt 406 den Gesamtwiderstand der Schaltungsimpedanz (RTOT = RS + R2), das ist die Summe der Stator- und Rotorwiderstände, als Realteil der Motorimpedanz ZM, die im Schritt 404 bestimmt wurde. Damit gilt: RTOT = Real(Zm)@FHIGH

Insbesondere ist bei der relativ hohen Frequenz FHIGH, die im Schritt 404 benutzt wird, die Induktivität L&PHgr; in der Schaltung 90 groß, und der Realteil von ZM gleicht RTOT: Der Wert von RTOT wird abgespeichert zur späteren Verwendung bei der Berechnung von Rs (siehe Schritt 412).

Als nächstes misst ein Schritt 408 die Rotor-Zeitkonstante &tgr;R folgendermaßen:

Der Schritt 408 erzeugt eine Progression von niederfrequenten, sinusförmigen Eingangs-Referenzströmen der q-Achse, IqREF2, von 0,1 bis 8,0 Hz in Schritten, die durch einen im Folgenden diskutierten Suchalgoritmus definiert sind. Das Sinuswellen-Eingangssignal wird in der oben diskutierten Weise digital im Schritt 404 erzeugt. Bei jeder Frequenz werden der Motorstrom Iq und die Spannung Vq (entsprechend dem Motorstrom 1, bzw. der Spannung V1, wie oben diskutiert wurde) gemessen, und eine DFT des Strom 1, und der Motorspannung V1 werden separat berechnet. Die Koeffizienten der Grundwelle oder ersten Harmonischen werden in der oben in Verbindung mit Schritt 404 diskutierten Weise gewonnen.

Anschließend berechnet der Schritt 408 die Motorimpedanz ZM bei jeder Frequenz, in dem das Verhältnis von Spannung zu Strom (V1/I1) berechnet wird. Danach berechnet der Schritt 408 den Real- und den Imaginärteil von ZM aus den Fourier-Koeffizienten. Dann berechnet der Schritt 408 den Imaginärteil der Rotorimpedanz Imag(ZR) = &ohgr;Lx durch Subtrahieren der Transientenreaktanz (&ohgr;L&sgr;) von dem Imaginärteil der Motorimpedanz ZM, wobei L&sgr; zuvor im Schritt 404 berechnet wurde und &ohgr; die Eingangsfrequenz ist: Imag(ZR) = &ohgr;Lx = Imag(ZM) – &ohgr;L&sgr;

Bezugnehmend auf 11 zeigt eine Kurve 450 den Imaginärteil der Motorimpedanz Imag(ZM) = &ohgr;(L&sgr; + Lx), und eine Kurve 452 zeigt den Imaginärteil der Rotorimpedanz Imag(ZR) = &ohgr;Lx. Die Frequenz &ohgr; (rad/s), bei der das Maximum 454 der Kurve 452 auftritt, ist der Umkehrwert der Rotor-Zeitkonstanten, d.h. &ohgr; = 1/&tgr;R. Ein bekannter Suchalgorithmus (beispielsweise der Algorithmus "Suche nach goldener Schnitt-Linie"); variiert die Eingangsfrequenz und ermittelt die Frequenz Fpeak, bei der der Maximalwert von &ohgr;Lx auftritt. Der Typ des Suchalgorithmus ist nicht kritisch für die Erfindung, jeder Suchalgorithmus, der einen Eingangsparameter variiert und den Maximalwert eines Ausgangsparameters ermittelt, kann benutzt werden. Dann wird die Rotor-Zeitkonstante &tgr;R wie folgt berechnet: &tgr;R = 1/&ohgr;peak = 1/(2&pgr;Fpeak)

Als nächstes berechnet ein Schritt 410 die Magnetisierungsinduktivität L&PHgr;. Insbesondere sind bei der Frequenz der Rotor-Zeitkonstanten (&ohgr; = 1/&tgr;R), bei der es sich auch um die Bremsfrequenz der Motorübertragungsfunktion handelt, Realteil und Imaginärteil der Rotorimpedanz ZR einander gleich, d.h. &ohgr;Lx = Rx. Außerdem lässt sich bei dieser gleichen Frequenz (weiter unten) zeigen, dass &ohgr;Lx ebenfalls gleich ist zu 1/2&ohgr;L&PHgr; (die Magnetisierungsreaktanz). Insbesondere ist die Rotorimpedanz ZR gleich j&ohgr;L&PHgr; parallel zu R2 wie folgt: ZR = j&ohgr;L&PHgr;R2/(R2 + j&ohgr;L&PHgr;)

Multiplizieren des Zählers und des Nenners mit der Komplex-Konjugierten des Nenners (R2 – j&ohgr;L&PHgr;) ergibt ZR = &ohgr;2L&PHgr;2R2/(R2 + &ohgr;2L&PHgr;2) + j&ohgr;L&PHgr;R22/(R22+&ohgr;2L&PHgr;2)Gl.4

Dies hat die Form einer Serienkombination von Impedanzen, oder einen Realteil und einen Imaginärteil wie folgt: ZR = Rx + j&ohgr;Lx ZR = Real + jImaginary

Bei dem Spitzenwert 454 der Kurve 452 von Imag(ZR) sind Realteil und Imaginärteil einander gleich, was Folgendes ergibt: &ohgr;2L&PHgr;2R2/(R2 + &ohgr;2L&PHgr;2) = &ohgr;L&PHgr;R22/(R22 + &ohgr;2L&PHgr;2)Gl.5

Eine Vereinfachung der Gleichung 5 liefert &ohgr;L&PHgr; = R2

Ersetzen von R2 = &ohgr;L&PHgr; in den Imaginärteil von ZR und Gleichsetzen mit &ohgr;Lx liefert Imag(ZR) = (&ohgr;L&PHgr;)(&ohgr;2L&PHgr;2)/(&ohgr;2L&PHgr;2 + &ohgr;2L&PHgr;2) = &ohgr;LxGl.6

Eine Vereinfachung der Gleichung 6 ergibt &ohgr;Lx = &ohgr;L&PHgr;/2Gl.7

Folglich errechnet sich die Magnetisierungsinduktivität L&PHgr; folgendermaßen: L&PHgr; = 2Imag(ZR)/&ohgr;@&ohgr; = 1/&tgr;R

Als nächstes berechnet der optionale Schritt 412 den Statorwiderstand Rs, indem zunächst der Wert von R2 berechnet wird. Man kann (wie unten geschehen) zeigen, dass der Realteil der Rotorimpedanz real (ZR) bei &ohgr; = 1/&tgr;R den Wert R2/2 hat. Insbesondere lautet der Realteil von Gleichung 4: Real(ZR) = Rx = L&PHgr;2R2/(R22 + w2L&PHgr;2)

Einsetzen von R2 = &ohgr;L&PHgr; und Vereinfachen liefert: Rx = R2/2

Damit gilt R2 = 2Real(ZR)@&ohgr; = 1/&tgr;R

Alternativ lässt sich R2 mit Hilfe folgender Gleichung berechnen: R2 = L&PHgr;/&tgr;R wobei L&PHgr; und &tgr;R zuvor in den Schritten 404, 408 berechnet wurden. In jedem Fall wird dann der Statorwiderstand RS bestimmt durch Subtrahieren von R2 vom Gesamtwiderstand (RTOT = Rs + R2), was im Schritt 406 berechnet wurde. Damit gilt RS = RTOT – R2

Wenn der Wert für Rs für den Motor bereits bekannt ist, beispielsweise aus dem Datenblatt, kann er über die Verbindung 82 an die Steuerung gegeben werden, und dann kann der Bereich von Rs auch im Schritt 412 geprüft werden, um sicher zu gehen, dass er in einem vorbestimmten Prozentsatzbereich des erwarteten Werts liegt. Liegt Rs nicht im gewünschten Bereich, so setzt der Schritt 412 ein Fehlerflag FAULT1 = 1. Alternativ lässt sich der Wert von Rs berechnen und an das Wartungswerkzeug liefern, um dem Servicepersonal zu helfen, den in dem System installierten Motortyp festzustellen.

Als nächstes verwendet ein Schritt 414 L&PHgr;, ein &tgr;R und die Eingangsparameter PWR_RATED, RPM_RATED, VLL_RATED, HZ_RATED und POLES, die im Schritt 402 ermittelt wurden, um Motorparameter zu simulieren und den Nenn-Magnetisierungsstrom IdRATED und die Drehmomentkonstante KT* zu iterieren und zu berechnen, wie in 7 gezeigt ist.

Gemäß 12 sind die simulierten Motorparameter durch ein Sternchen (*) gekennzeichnet, um eine Verwechslung mit tatsächlich gemessenen Motorparametern zu vermeiden, wie oben diskutiert wurde. Insbesondere berechnet ein Schritt 500 die Nenn-Drehzahl des Motors, die zu dem elektrischen Referenzrahmen &ohgr;R_RATED in Beziehung steht. Als nächstes wandelt ein Schritt 502 die verkettete Nenn-Spannung (VLL_RATED) in eine Nenn-Phasenspannung (Einzelphasenspannung) Vph_RATED um. Sodann berechnet ein Schritt 503 das Nenn-Drehmoment T_RATED basierend auf der Nennleistung und der Nenn-Drehzahl. Anschließend berechnet ein Schritt 504 die Statorinduktivität Ls als die Summe der Transienteninduktivität L&sgr; und der Magnetisierung L&PHgr;. Danach berechnet ein Schritt 506 einen Anfangswert zum Simulieren des d-Achsen-Stroms Id* basierend auf einer Approximation erster Ordnung von Id unter Verwendung von Nennspannung und Nenndrehzahl. Sodann setzt ein Schritt 508 eine Variable COUNT auf Null.

Als nächstes berechnet eine Folge von Schritten 510 bis 522 KT* und eine simulierte Motorspannung VM* unter Verwendung von verschiedenen simulierten Motorparametern, basierend auf dem Wert von L&PHgr;, der im Schritt 410 berechnet wurde (10), den in den obigen Schritten 500 bis 508 berechneten Parametern und unter Verwendung bekannter Beziehungen für eine feldorientierte Motorregelung, von denen einige oben diskutiert wurden. Insbesondere berechnet ein Schritt 510 die Drehmoment-Konstante KT* basierend auf dem in Schritt 410 (10) berechneten Wert L&PHgr; und dem Stromwert für den Magnetisierungsstrom Id*. Sodann berechnet ein Schritt 512 den Drehmomentstrom Iq*. Dann berechnet ein Schritt 514 eine simulierte Schlupffrequenz &ohgr;s*, die in einem nächsten Schritt 516 zum Berechnen einer simulierten elektrischen Stromfrequenz &ohgr;E* verwendet wird, die gleich der Drehzahl (oder Geschwindigkeit) des Motors (als Nenn-Drehzahl emuliert) &ohgr;R_RATED zuzüglich der Schlupffrequenz &ohgr;s* ist.

Als nächstes berechnet ein Schritt 518 eine simulierte q-Achsen-Ausgangsspannung Vq* basierend auf dem Magnetisierungsstrom Id*, und ein Schritt 520 berechnet eine simulierte d-Achsen-Ausgangsspannung Vd* basierend auf dem Drehmomentstrom Iq*.

Anschließend berechnet ein Schritt 522 eine simulierte Vektorsummen-Gesamtmotorspannung Vm* entsprechend der Quadratwurzel aus der Summe der Quadrate von d-Achsen- und q-Achsen-Ausgangsspannungen Vd* bzw. Vq*.

Sodann berechnet ein Schritt 524 einen Verhältnisparameter entsprechend dem Verhältnis der Nenn-Phasenspannung Vph_RATED zu der simulierten Phasenmotorspannung Vm*. Die Logik führt solange eine Iteration durch, bis das Verhältnis (Ratio) den Wert 1 innerhalb der gewünschten Toleranz von beispielsweise 0,001 annimmt. Wenn das Verhältnis den Wert 1 hat, liefert der Wert von Id* die Nennspannung bei der Nenn-Frequenz und dem Nenn-Drehmoment.

Als nächstes berechnet ein Schritt 520 den nächsten Wert für Id* entsprechend dem Wert des Verhältnisses, multipliziert mit der Stromstärke Id*. Danach prüft ein Schritt 528, ob Ratio (das Verhältnis) innerhalb einer vorbestimmten Toleranz von 1 liegt, beispielsweise 0,001. Liegt der Wert nicht innerhalb der gewünschten Toleranz, prüft ein Schritt 530, ob COUNT größer oder gleich 10 ist (d.h., ob die Schleife mindestens zehn Mal durchlaufen wurde). Wurde die Schleife mindestens zehn Mal durchlaufen, wird ein Flag FAULT im Schritt 532 auf 1 gesetzt und über die Verbindung 82 (1) an das Wartungswerkzeug 80 gegeben, bevor der Logikablauf verlassen wird. Sind weniger als 10 Iterationen durchlaufen, so erhöht ein Schritt 534 den Wert COUNT um 1, und die Logik 414 geht zur erneuten Iteration zum Schritt 510.

Wenn Ratio im Schritt 528 innerhalb der gewünschten Toleranz liegt, wird davon ausgegangen, dass die Logik zu Konvergenz gelangt ist, und dass die Konvergenz der Werte Id* und Iq* dem Soll-e-Achsen-Strom IdRATED bzw dem Nenn-q-Achsen-Strom IqRATED entsprechen. Folglich setzt ein Schritt 540 den d-Achsen-Stromreferenzwert IdREF auf Id*, was dem Wert IdRATED entspricht, und ein Schritt 544 setzt IqRATED auf Iq*. Dann wird die Logik 414 verlassen, und es wird zu der Logik 258 in 10 zurückgekehrt.

Nach 10 bestimmt als nächstes ein Schritt 416, ob in einem der obigen Schritte 402414 ein Fehler entdeckt wurde (d.h., ob FAULT1 = 1). Wurde ein Fehler erkannt, setzt ein Schritt 418 FAULT = 1, was über die serielle Verbindung 82 zu dem Wartungswerkzeug 80 (1) übermittelt wird, und ein Schritt 420 setzt MODE1 = 0, BRK = 0, und der Logikablauf wird verlassen. Wenn kein Fehler aufgetreten ist, setzt ein Schritt 422 das Flag DONE auf 1, was über die serielle Verbindung 82 zu dem Wartungswerkzeug 80 übermittelt wird. Als nächstes werden in einen Schritt 424 über die serielle Verbindung 82 an das Wartungswerkzeug 80 sämtliche Motorparameter übertragen, nämlich &tgr;R, KT*, IdRATED, L&sgr;, L&PHgr;, Rs und IqRATED. Das Wartungswerkzeug 80 zeigt die Parameter zur Verwendung durch das Servicepersonal an. Als nächstes setzt der Schritt 420 MODE1 = 0, BRK = 0, und die Logik 258 wird verlassen.

Erster Test bei laufendem Rotor:

Bezugnehmend auf die 14 und 15 besitzen die gekoppelten Schaltungsdiagramme 180, einerseits 82 für die Variablen der q-Achse bzw. der d-Achse für einen feldorientiert getriebenen Motorschaltungsparameter, die folgendermaßen definiert sind:

Id = Strom der d-Achse (oder Magnetisierungsstrom); Iq = Strom der q-Achse (oder Drehmomentstrom);

Vd = d-Achsen-Spannung; Vq = q-Achsen-Spannung;

R1 = Statorwiderstand;

L1s = Statorstreuinduktivität; L1r = Rotorstreuinduktivität;

Lm = Koppelinduktivität;

&lgr;ds = d-Achsen-Statorfluss; &lgr;dr = d-Achsen-Rotorfluss;

&lgr;qs = q-Achsen-Statorfluss; &lgr;qr = q-Achsen-Rotorfluss;

&ohgr;s = Schlupffrequenz; &ohgr;E = elektrische Frequenz der Motorströme; und

R2 = Rotorwiderstand.

Für Feldorientierungsbedingungen fordern bekanntlich die in den 14 und 15 dargestellten Induktionsmotor-Schaltungsdiagramme, dass &lgr;qr = 0, &lgr;qr = Lmld, &lgr;qs = L&sgr;lq und &lgr;ds = Lsld, mit Ls = Lm + L1s, wobei L&sgr; die Transienteninduktivität des Motors ist.

Der hier beschriebene Treiber variabler Frequenz arbeitet mit einem konstanten Magnetisierungsstrom. Sämtlicher Strom- und Spannungs-Motorparameter mit dem Index "r" oder "R" sind Rotorparameter, sämtliche übrigen Strom- und Spannungs-Motorparameter sind Statorparameter, wenn nichts anderes gesagt ist.

Bei einem feldorientierten Treiber ist bekanntlich der Regler-Referenzrahmen so orientiert, dass die d-Achse mit dem Rotorfluss ausgerichtet ist. Nach 15 beträgt im stationären Zustand, wenn die Transienten stabilisiert sind (d.h. dld/dt = 0 und dlq/dt = 0) die Spannung an den Induktivitäten Lm, L1s 0 Volt. Damit ist die Gleichung für die d-Achsen-Statorspannung Vd für einen feldorientierten Treiber folgendermaßen definiert: Vd = R1Id – &ohgr;EL&sgr;IqGl.8 wobei die Parameter der Gleichung 8 oben in Verbindung mit 4 definiert wurden.

Es ist außerdem bekannt, dass &ohgr;E = &ohgr;R + &ohgr;s and &ohgr;s = Iq/(Id&tgr;R), wobei &ohgr;R die Drehzahl des Rotors ist. Dies für &ohgr;E in Gleichung 8 einsetzen, liefert: Vd = R1Id – (&ohgr;R + Iq/(1d&tgr;R))L&sgr;lqGl.9

Bringt man die rechte Seite der Gleichung 9 auf die linke Seite, so definieren wir einen Parameter VdERR: VdERR = Vd – R1Id + (&ohgr;R + Iq/(Id&tgr;R))L&sgr;lqGl.10

Ein Nullbetrag von VdERR bedeutet, dass der Treiber feldorientiert ist, d.h., dass die Gleichung 8 erfüllt ist, wenn man Motorkernverluste vernachlässigt.

Allerdings haben wir herausgefunden, dass zwei Faktoren möglicherweise Fehler in der Berechnung von VdERR hervorrufen. Der erste Faktor besteht aus Fehlern in der Statorwiderstands-Abschätzung (R1). Insbesondere haben wir herausgefunden, dass der Statorwiderstand R1 in dem Treiber schwer zu messen ist aufgrund der geringen Signalamplituden, und das Offline-Prüfungen des Statorwiderstands nicht exakt die d-Achsen-Spannung während des Treiberbetriebs vorhersagen. Während dieser Fehler nicht den Stromreglerbetrieb des indirekten feldorientierten Treibers beeinträchtigt (der den Strom reguliert, mit welchem die gewünschte Leistung unabhängig vom Wert von R1 erreicht werden soll), betrifft dieser Fehler doch die Genauigkeit der Berechnung von &tgr;dERR.

Der zweite Faktor ist der Kernverlust LC in dem Asynchronmotor, der in dem in 14 und 15 gezeigen Standard-Asynchronmotor-Modell nicht verwirklicht ist. Der Kernverlust LC ist ein konstanter Motorfluss und etwa proportional zur Motordrehzahl, manifestiert wird er als Komponente einer Spannung in der d-Achse des Motors (Vd). Außerdem muss der Kernverlust von der Statorspannung und dem Statorstrom elektrisch bereitgestellt werden, auch wenn kein Drehmoment vorhanden ist, d.h., wenn der q-Achsen-Strom Iq Null beträgt. Damit erscheint die elektrische Leistungseingabe für den Motor zur Bereitstellung des Kernverlustes als positive Komponente von Vd.

Wie insbesondere 19 zeigt, haben an Asynchronmotoren durchgeführte Experimente gezeigt, dass, wie an sich bekannt, die Kernverlustkomponente von Vd sich in der IR-Spannungsabfallkomponente bei der Nenndrehzahl mehr als verdoppeln kann. 19 zeigt Kernverlustzunahmen mit der Drehzahl durch eine Darstellung der Größe Vd in Abhängigkeit der Motordrehzahl für einen lastfrei laufenden vierpoligen Asynchronmotor von 32kW. Insbesondere ergibt im lastfreien Zustand Iq = 0 und Einsetzen Iq = 0 in die Gleichung 8 dann Vd = R1Id, wobei Id ein konstanter Wert ist. Damit sollte Vd bei jeder Motordrehzahl konstant sein. Aus der graphischen Darstellung der 19 lässt sich jedoch entnehmen, dass Vd = R1Id + LC(&ohgr;E) wobei der Kernverlust Lc eine Funktion der Motordrehzahl &ohgr;E ist.

Anstatt das Signal VdERR zu berechnen, kann man also den ersten Test bei laufendem Motor, 262, durchführen, um eine Verlustkomponente VDX entsprechend dem Stator-1-R-Spannungsabfall (R1Id) zuzüglich des Kernverlusts (LC) zu berechnen, was zu der folgenden, von der Gleichung 10 abgeleiteten Gleichung führt, um anschließend den Kernverlust LC zu addieren: VDX = Vd + &ohgr;EL&sgr;Iq = R1Id + LCGl.11 wobei Id, Iq und Vd Statorparameter sind. Außerdem ergibt die bekannte Beziehung &ohgr;E = &ohgr;R + Iq/(Id&tgr;R) bei Einsetzen in die Gleichung 4: VDX = Vd + (&ohgr;R + Iq/I(Id&tgr;R))L&sgr;lqGl.12

Wenn die Rotor-Zeitkonstante &tgr;R korrekt ist, erfolgen zwei Messungen bei gleicher Drehzahl, jedoch verschiedenen Belastungen (d.h. bei unterschiedlichen Werten von Iq), so dass im Wesentlichen gleiche Werte von VDX erhalten werden sollten.

Außerdem haben wir herausgefunden, dass das Vorzeichen VDX angibt, ob die Rotor-Zeitkonstante niedrig oder hoch ist. Insbesondere wird VDX dann positiv, wenn die Rotor-Zeitkonstante &tgr;R als Parameter zu niedrig ist, und ist negativ, wenn &tgr;R zu groß ist, unabhängig von Drehmoment oder Richtung und unabhängig von IR-Abfall oder Kernverlust.

Der erste Test 262 bei laufendem Rotor führt eine Aufwärtsfahrt und eine Abwärtsfahrt des Aufzugs bei leerer Kabine durch (bei normalen Bewegungs- und Geschwindigkeitsprofilen), um dadurch zwei verschiedene Lastbedingungen zu erreichen. Der Wert von VDX wird berechnet und gefiltert, um Rauschen (als Signal XDF) während der Aufwärtsfahrt und der Abwärtsfahrt zu reduzieren, und die Werte von &tgr;R und IdREF (und mithin Id) werden so lange justiert, bis die Werte von XDF für die Aufwärts- und die Abwärtsfahrten gleichgroß sind oder innerhalb einer vorbestimmten Toleranz liegen (was im Folgenden weiter diskutiert wird). Die Differenz in den Lastbedingungen für die Aufwärts- und die Abwärtsfahrten gibt es deshalb, weil das Gegengewicht 34 (1) ein im leeren Fahrkorb entsprechendes Gewicht zuzüglich 40–50% der Nennlast des Fahrkorbs aufweist, wie oben diskutiert wurde.

Nachdem erst einmal ein Wert für &tgr;R durch die obige Suche ermittelt wurde, wird der Wert der Magnetisierungsstromreferenz IdREF (der zu einer entsprechenden Änderung des Magnetisierungsstroms Id führt) so eingestellt, dass der korrekte Wert der Motorspannung unter Lastbedingungen erreicht wird (d.h. während einer Abwärtsfahrt bei leerem Fahrkorb). Eine Änderung des Magnetisierungsstroms Id ändert den Flusspegel und mithin die Sättigung der Magnetisierungskennlinie des Motors und eine Änderung des Flusspegels ändert auch den erforderlichen Momentenstrom. Im Ergebnis kann sich auch die Rotor-Zeitkonstante &tgr;R ändern. Damit wird die Abstimmung der Rotor-Zeitkonstanten &tgr;R in der oben beschriebenen Weise unter Verwendung des neuen Einstellwerts für den Magnetisierungstrom IdREF wiederholt, woraufhin die Motorspannung geprüft und gegebenenfalls der Magnetisierungsstrom IdREF erneut justiert wird, um auf diese Weise die Motorspannung in einen vorbestimmten Toleranzbereich des Nennwerts zu bringen.

Bezugnehmend insbesondere auf 13 beinhaltet der erste Testabschnitt 262 bei laufendem Motor der Autokalibrierlogik 48 eine VDX-Berechnungslogik 50, die die notwendigen Parameter zum Berechnen von VDX unter Verwendung der Gleichung 11 empfängt. VDX wird nur berechnet, wenn der Drehzahlparameter &ohgr;R mehr als 50% der vollen oder Nenn-Drehzahl (RPM_Duty) beträgt, was zu einer Fensterfunktion führt, mit der die Berechnung zugelassen wird, wenn die Spannungs- und Strommesswerte am genauesten sind (d.h., bei oder nahe der Nenndrehzahl). Eine solche Fensterfunktion ist nicht erforderlich, liefert aber genauere Berechnungen. Außerdem kann man von anderen Fensterbildungs- oder Signalskalierungsmethoden Gebrauch machen, um fehlerbehaftete Signale zu vermeiden. Beispielsweise kann man VDX mit der Motordrehzahl &ohgr;R oder &ohgr;E multiplizieren, was dem Signal VDX bei höheren Drehzahlen ein stärkeres Gewicht verleihen würde, da bei hohen Drehzahlen die Messungen genauer sind und der Motor bei der Nenndrehzahl läuft.

Der Wert von VDX wird über eine Leitung 52 auf ein Tiefpassfilter 62 mit einer Eckfrequenz von 10 Hz gegeben, um Messrauschen zu verringern. Andere Eckfrequenzen für das Filter 62 sind möglich. Das Tiefpassfilter 62 liefert ein gefiltertes Signal XDF über eine Leitung 64 an die Berechnungslogik 66 für die Größen &tgr;R, IdREF. Auf Wunsch können auch andere Filtertypen verwendet werden.

Die Logik 66 liefert die Konstante L&sgr; über eine Leitung 68 an die VDX-Berechnungslogik 50. Die Logik 66 berechnet die Rotor-Zeitkonstante &tgr;R, die über die Leitung 144 an die Stromregler-/Motortreiberschaltung 20 und an die VDX-Berechnungslogik 50 gegeben wird. Die Logik 66 berechnet außerdem IdREF, welcher Wert über einer Leitung 76 an die Stromregler-/Motortreiberschaltung 20 gegeben wird.

Die Logik 66 gibt außerdem die Signale MODE und FLRCMD über die Leitungen 71 bzw. 72 an die Bewegungssteuerlogik 10. Das Flag MODE bewirkt, dass die Bewegungslogik 10 Geschossbefehle aus dem Signal FLRCMD auf der Leitung 72 akzeptiert.

Das Signal FLRCMD veranlasst die Bewegungssteuerung 10, eine Aufzugfahrt in einer vorgegebenen Richtung über eine vorgegebene Anzahl von Geschossen auszuführen (oder zu einem speziellen Zielgeschoss), wobei ein vorbestimmtes Standard-Geschwindigkeitsprofil für &ohgr;REF (18) in der Motorsteuerung 10 verwendet wird, wie im Folgenden diskutiert wird. Die Bewegungssteuerlogik 10 liefert außerdem über eine Leitung 73 ein Motorregler-Fehlersignal MCFAULT an die Logik 66, um zu signalisieren, dass während einer Aufzugfahrt ein Fehler aufgetreten ist. Während der Aufzugfahrt läuft der Aufzug entsprechend einem normalen Geschwindigkeitsprofil bei leerem Fahrkorb, während die normalen Sicherheitsmerkmale aktiviert sind.

Nach 18 besitzt ein Standard-Geschwindigkeitsprofil 600 für &ohgr;REF, das durch die Bewegungssteuerlogik 10 bereitgestellt wird, einen Anstiegsbereich A, eine Zone B konstanter Geschwindigkeit (in der der Motor bei der Soll- oder Vorgabegeschwindigkeit für eine gegebene Anwendung läuft), und eine Abstiegszone C. Die Dauer der Konstantgeschwindigkeitszone B basiert auf der Anzahl von Geschossen (oder dem Zielgeschoss), vorgegeben durch das Signal FLRCMD. Immer dann, wenn hier ein Befehl für eine Aufzug-Aufwärtsfahrt oder -Abwärtsfahrt gegeben wird, wird die Anzahl von Geschossen in der Weise vorgegeben, das die Konstantgeschwindigkeitszone B für die Aufzugfahrt eine Dauer hat, die ausreicht, damit die Transienten des Systems stabilisiert werden, beispielsweise mindestens etwa drei Sekunden, was etwa drei bis vier Geschossen entspricht, abhängig von der Geschosshöhe des Gebäudes. Das Profil 600 dient lediglich Anschauungszwecken, es können andere Anstiegs-/Abstiegsraten, Sollgeschwindigkeiten und Gesamtprofile verwendet werden, vorausgesetzt, es gibt einen Abschnitt konstanter Geschwindigkeit mit einer Dauer, die ausreicht, damit sich die System-Transienten stabilisieren können. Die Anzahl von Geschossen oder das Zielgeschoss kann von dem Wartungswerkzeug 80 über die Verbindung 82 geliefert werden.

Die Berechnungslogik 66 kommuniziert außerdem mit dem Wartungswerkzeug 80 über die serielle Verbindung 82. Ferner empfängt die Logik 66 Motorparameter, die notwendig sind, um den ersten Test bei laufendem Motor, 262, durchzuführen, beispielsweise L&sgr; und Anfangswerte von &tgr;R (&tgr;R INIT) und die d-Achsen-Stromschleifenreferenz IdREF, wie im Folgenden näher erläutert wird. Die Logik 66 liefert ein Signal DONE und ein Signal FAULT über die Verbindung 82 zu dem Wartungswerkzeug 80. Das Signal DONE signalisiert, wann der erste Test bei laufendem Rotor, 262 vollständig ist, das Signal FAULT gibt an, das bei dem Test 262 ein Fehler festgestellt wurde.

Bezugnehmend auf 16, beginnt ein abstraktes Flussdiagramm für die Berechnungsschaltung 66 für &tgr;R, IdREF bei einem Schritt 602, der die notwendigen Parameter zum Durchführen des ersten Tests bei laufendem Motor, 262, von dem Wartungswerkzeug 80 anfordert und empfängt, so zum Beispiel L&sgr;, IdINIT, &tgr;R-INIT. Einige oder sämtliche der Parameter L&sgr;, &tgr;R-INIT, IdINIT können basierend auf den Werten von R1, L&sgr;, &tgr;R, IdRATED eingestellt werden, welche zuvor von dem zweiten Test bei blockiertem Motor, 258 berechnet wurden, wie oben diskutiert wurde.

Alternativ können einige oder sämtliche der Parameter L&sgr;, &tgr;RINIT, IdINIT aus Motor-Datenblock-Parameter wie folgt approximiert werden: L&sgr; = Ls – (Lm2/Lr) &tgr;R-INIT = Lr/Rr IdINIT = INO-LOAD wobei Ls die Statorwicklungs-Induktivität, Lr die Rotorwicklungs-Induktivität, Lm die Motor-Kopplungsinduktivität, Rr der Rotorwicklungs-Widerstand und INO-LOAD der lastfreie Strom ist, wobei Ls, Lm, Lr, Rr und INO-LOAD aus dem Motor-Datenblatt ermittelt werden. In diesem Fall kann das Servicepersonal die Parameter L&sgr;, &tgr;RINIT, IdINIT berechnen und sie über das Wartungswerkzeug 80 in die Logik 66 eingeben. Alternativ kann das Servicepersonal die Parameter Ls, Lm, Lr, Rr und INO-LOADüber das Wartungswerkzeug 80 an die Logik 66 geben, so dass die Logik 66 die Parameter L&sgr;, &tgr;RINIT und IdINIT im Schritt 602 berechnet. Man kann auch von anderen Methoden Gebrauch machen, um die Anfangsparameter zu gewinnen, die zum Durchführen des ersten Tests 262 bei laufendem Rotor benötigt werden.

Der Fachmann auf dem Gebiet der Motoren sieht, dass der Wert INO-LOAD gleich ist dem gesamten Motorstrom für den Fall, dass der Motor keiner Belastung oder keinem Drehmoment ausgesetzt ist, d.h. Iq = 0. Damit entspricht INO-LOAD dem Nenn-d-Achsen-Strom (oder Magnetisierungsstrom) IdRATED.

Als nächstes stellt eine Reihe von Schritten 606 &tgr;R auf den Anfangswert &tgr;RINIT ein, stellt IdREF auf den Anfangswert IdINIT ein, setzt MODE = 1 und eine Variable COUNT = 1. Anschließend berechnet ein Schritt 612 einen Wert für &tgr;R mit Id auf der laufenden Einstellung von IdREF, wie im Folgenden anhand der 6 näher erläutert wird. Sodann prüft ein Schritt 214, ob im Schritt 212 ein Fehler festgestellt wurde. Falls ja, setzt die Logik 66 MODE = 0 im Schritt 615 und beendet den Vorgang.

Wenn kein Fehler nachgewiesen wurde, führt die Logik 66 eine Folge von Schritten durch, um die Motorspannung zu prüfen, um bei Bedarf den Magnetisierungsstrom Id einzustellen. Insbesondere läuft ein optionaler Schritt 616 ab, bei dem der Aufzug in Aufwärtsrichtung fährt, so dass der Aufzug sich dann oberhalb des Erdgeschosses befindet. Sodann bringt der Schritt 618 den Aufzug in Abwärtsrichtung in Fahrt, um Messungen vorzunehmen. Während der Aufzug nach unten fährt, sichert ein Schritt 620 die Werte von Vd und Vq, wenn die Drehzahl &ohgr;R sich am Ende der (oder im Verlauf der) Konstantgeschwindigkeitszone des Geschwindigkeitsprofils befindet, um eine Messung der stationären Spannung zu erzielen, die man nicht gewinnen kann, während sich Geschwindigkeit und/oder Drehmoment ändern. Anstatt den Aufzug nach unten fahren zu lassen, um Vm zu erhalten, kann der Aufzug auch hochfahren, vorausgesetzt, der Motor "zieht" eine Last, d.h., der Motor arbeitet im Motorbetrieb, im Gegensatz zur Wiedergewinnung oder einem Bremsvorgang, da es dieser Zustand ist, unter welchem der Treiber Leistung in den Motor gibt. Um diesen Zustand bei einer Aufwärtsfahrt mit dem in 1 gezeigten System zu erreichen, muss die in dem Fahrkorb befindliche Last zuzüglich des Fahrkorbgewichts größer sein als das Gegengewicht.

Dann berechnet ein Schritt 622 die gemessene Gesamtmotorspannung unter Verwendung der Vektor-Summengleichung VM = (Vd2 + Vq2)1/2. Die stationäre Spannung Vm während der Konstantgeschwindigkeitszone der Fahrt sollte annähernd der verketteten Nennspannung (VLL_RATED) sein; justiert bezüglich Differenzen zwischen der Typenschild-Nenndrehzahl in upm (RPM_RATED) und der maximalen (oder Vorgabe- oder Soll-) Drehzahl in upm des Geschwindigkeitsprofils für die Gebäudeanwendung (RPM_DUTY). Weil der Motor bei leerem Fahrkorb im Verlauf der Autokalibrierprozedur arbeitet, ist die Motorspannung bei leerem Fahrkorb während der Abwärtsfahrt etwas niedriger als die Spannung bei Aufwärtsfahrt mit vollem Fahrkorb. Aus diesem Grund wird die Sollspannung VT für leeren Fahrkorb bei Abwärtsfahrt auf etwa 98% der einjustierten Typenschild-Spannung eingestellt. Damit wird der Sollwert VT im Schritt 623 durch folgende Gleichung berechnet: VT = (K × VLL_RATED × RPM_DUTY)/RPM_RATED wobei K eine vorbestimmte Prozentzahl, beispielsweise 98% ist, VLL_RATED die Verkettete-Nennspannung und RPM_RATED die Nenndrehzahl in upm ist, beides von dem Motor-Typenschild entnommen, und RPM_DUTY die Soll- oder Vorgabe- oder Maximalgeschwindigkeit des Geschwindigkeitsprofils für die Gebäudeanwendung ist. Die benötigten Parameter können von dem Servicepersonal aus dem Wartungswerkzeug 80 über die Verbinung 82 gesendet werden. Bedarfsweise können andere Prozentzahlen für die Konstante K verwendet werden.

Als nächstes prüft ein Schritt 624, ob die Motorspannung VM innerhalb von 2% der Sollspannung VT liegt. Falls die Spannung nicht innerhalb von 2% liegt, prüft ein Schritt 626, ob die Schleife mindestens fünf Mal durchlaufen wurde. Typischerweise wird eine Neuberechnung für IdREF zweimal wiederholt, um zu erreichen, dass der Magnetisierungsstrom den korrekten Wert erreicht. Wurde fünf Mal eine Iteration durchlaufen, so gibt es ein Problem mit dem System, und der Schritt 628 setzt FAULT = 1, was an das Wartungswerkzeug 80 (1) über die Verbindung 82 signalisiert wird, und ein Schritt 615 setzt MODE = 0, bevor die Logik verlassen wird. Wurde die Iteration weniger als fünf Mal durchlaufen, so justiert ein Schritt 630 IdREF (und mithin Id) durch die Gleichtung IdREF = IdREF(VT/VM). Als nächstes inkrementiert ein Schritt 632 den Wert COUNT um 1, und die Logik 66 geht zum Schritt 612, um eine neue Iteration vorzunehmen. Liegt VM innerhalb von 2% von VT während des Schritts 624, so wird davon ausgegangen, dass durch den Algorithmus Konvergenz erreicht wurde, und ein Schritt 634 setzt DONE = 1, was über die Verbindung 82 zum Wartungswerkzeug 80 übermittelt wird, und ein Schritt 615 setzt MODE = 0, wovor die Logik 66 verlassen wird und zur Hauptlogik 48 zurückgekehrt wird (3).

Bezugnehmend auf 17, beginnt der Schritt 612 in 16, welcher &tgr;R berechnet, durch Einstellen eines Zählers COUNT1 = 0 im Schritt 700. Sodann veranlasst ein Schritt 702 eine Aufwärtsfahrt des Fahrstuhls unter Verwendung des Standard-Geschwindigkeitsprofils (18), wie es oben diskutiert wurde. Während der Aufwärtsfahrt des Aufzugs sicherte ein Schritt 704 die Werte von XDF als XDF(1), wenn die Geschwindigkeit &ohgr;R sich am Ende der (oder im Verlauf der) Konstantgeschwindigkeitszone des Geschwindigkeitsprofils befindet.

Als nächstes lässt ein Schritt 706 den Aufzug in Abwärtsrichtung unter Verwendung des Standard-Geschwindigkeitsprofils (18) laufen, wie es oben diskutiert wurde. Während der Abwärtsfahrt des Aufzugs rettet ein Schritt 708 die Werte XDF als XDF(2), wenn sich &ohgr;R am Ende der (oder im Verlauf der) Konstantgeschwindigkeitszone des Geschwindigkeitsprofils für die Fahrt befindet. Sodann berechnet ein Schritt 710 eine gefilterte Aufwärts/Abwärts-Differenz (FUDD) entsprechend. XDF(1) – XDF(2). Der Wert FUDD für die Fahrt gibt an, ob TR zu hoch (FUDD > 0) oder zu klein (FUDD < 0) ist.

Als nächstes prüft ein Schritt 712, ob das Vorzeichen (oder die Polarität) von FUDD sich gegenüber FUDD für die vorhergehende Aufwärts-/Abwärtsfahrt des Aufzugs geändert hat. Hat sich das Vorzeichen von FUDD nicht geändert, so prüft ein Schritt 714, ob das Vorzeichen von FUDD positiv ist. Ist FUDD positiv, so ist &tgr;R groß, und ein Schritt 716 dekrementiert &tgr;R um einen vorbestimmten Betrag von zum Beispiel 10%. Ist FUDD nicht positiv, so ist &tgr;R klein, und ein Schritt 718 inkrementiert &tgr;R um einen vorbestimmten Betrag, beispielsweise 10%. Auf Wunsch können auch andere Inkrementierungs- und/oder Dekrementierungsbeträge verwendet werden.

Sodann prüft ein Schritt 720, ob die Schleife mindestens zehn Mal durchlaufen wurde (d.h. ob COUNT ≥ 10 ist). Sind mindestens zehn Iterationen gelaufen, setzt ein Schritt 722 FAULT = 1, was über die serielle Verbindung 82 zum Wartungswerkzeug 80 gemeldet wird, und die Logik 612 wird verlassen, um zu der in 16 gezeigten Logik 66 zurückzukehren. Sind weniger als 10 Iterationen durchlaufen, inkrementiert ein Schritt 724 den Wert COUNT1 um 1, und die Logik 612 geht weiter zur Durchführung einer weiteren Aufwärts-/Abwärtsfahrt des Aufzugs, beginnend beim Schritt 702. Hat sich im Schritt 712 das Vorzeichen von FUDD geändert, so führt ein Schritt 726 eine lineare Interpolation zwischen den positiven und den negativen Werten von FUDD und den entsprechenden &tgr;R-Werten durch, um einen neuen Wert von &tgr;R aufzufinden, bei dem FUDD einen Nulldurchgang hat, und ein Schritt 728 setzt &tgr;R auf den neuen Wert von &tgr;R (New &tgr;R), und die Logik 612 kehrt zur Logik 66 zurück.

Es können auch andere Suchmethoden verwendet werden, um den korrekten Wert von &tgr;R durch Iteration zu gewinnen. Ein alternativer Suchalgorithmus für &tgr;R ist die Verwendung einer binären Suche, bei der der Suchbereich in aufeinanderfolgenden Durchgängen verkleinert wird, bis die Änderung von &tgr;R oder von FUDD innerhalb einer vorbestimmten Toleranz liegt.

Außerdem führt die Logik 66, 612 eine Überwachung bezüglich eines Stoppbefehls (nicht dargestellt) durch, der von dem Wartungswerkzeug 80 über die Verbindung 82 empfangen wird. Wenn ein Stoppbefehl empfangen wird, lässt die Logik 66, 612 den Rest der Prozedur fahren, geht zum Schritt 615 und beendet den Vorgang.

Die Reihenfolge der Richtung zur Aufwärts-/Abwärts-Fahrt des Aufzugs ist für die Erfindung nicht kritisch, beispielsweise kann der Aufzug im Schritt 702 nach unten und im Schritt 706 nach oben fahren (17). Typischerweise jedoch fährt das Servicepersonal den Aufzug zum Erdboden oder zum ersten Geschoss, um mit der Wartung oder der Kalibrierung zu beginnen. In diesem Fall kann es notwendig sein, dass der Aufzug zunächst nach oben fährt, um eine Fahrt zur Verfügung zu haben, deren Dauer ausreichend lang ist, wie dies oben in Verbindung mit dem Standardprofil erläutert wurde.

Bezugnehmend auf 20, ist dort die Kurve 752 von XDF(1) für die Aufzug-Aufwärtsfahrt sowie die Kurve 750 von XDF(2) für die Abwärtsfahrt in Verbindung mit einer Kurve 754 dargestellt, die die zugehörigen Werte der variablen FUDD darstellt. XDF(1), (2) und der Wert FUDD sind gegenüber der Rotor-Zeitkonstanten &tgr;R als Parameter für Messungen auf einer Skala aufgetragen, die einer Fahrt von 2,0 Metern pro Sekunde entlang dem Aufzugschacht entspricht. Die Kurve 754 von FUDD ist eine sich langsam ändernde, monoton ansteigende Kurve mit einem gut definierten Nulldurchgang am Punkt 756, was deutlich den korrekten Wert der Rotor-Zeitkonstanten angibt. Der Schritt 612 in der Logik 66 berechnet den Wert von &tgr;R entsprechend der Stelle, wo FUDD einen Nulldurchgang hat, in der Kurve 754 für FUDD bei 756 dargestellt.

Während ein leerer Fahrkorb möglicherweise die einfachste zu erreichende Bedingung darstellt, arbeitet die Erfindung auch bei Volllast oder bei Teillast, vorausgesetzt, es wird zwischen dem Fahrkorb und dem Gegengewicht eine Netto-Lastungleichheit erreicht. Für eine Lastbedingung (beispielsweise Volllast), die eine Netto-Lastungleichheit bedeutet, bei der der Fahrkork zuzüglich seiner Belastung schwerer als das Gegengewicht ist, ändern sich die Steigungen der Graphen in 13, und dementsprechend ändert sich auch die Suchlogik.

Anstatt das Filter 62 (13) zu verwenden, kann das Signal VDX direkt ohne Filter von der Logik 66 abgetastet werden. In diesem Fall tastet die Logik 612 den Wert von VDX am Ende der (oder im Verlauf der) Konstantgeschwindigkeitszone der Fahrt in den Schritten 704, 708 ab, und VDX ersetzt XDF überall dort, wo auf diesen Wert Bezug genommen ist. Anstatt oder zusätzlich zum Filtern von VDX können die Eingangssignale für die Gleichung 12 für VDX gefiltert werden. Alternativ kann die VDX-Berechnungslogik 50 VDX nur für den Fall berechnen, dass die Motordrehzahl oberhalb einer gewissen Drehzahl liegt, oder für eine vorbestimmte Zeitspanne einer Soll-Drehzahl entspricht.

Zweiter Test bei laufendem Rotor:

Bezugnehmend auf 21 umfasst der zweite Testabschnitt für laufenden Rotor, 266, der Autokalibrierlogik 48 eine Modelllogik 850, welche die Übertragungsfunktion der angestrebten Regelkreis-Übertragungsfunktion des Motorreglers und der Anlage modelliert (wie dies im Folgenden anhand der 22 bis 24 erläutert wird). Die Logik 850 umfasst einen Addierer 862, der den Wert &ohgr;REF er eine Leitung 12 am positiven Eingang des Addierers 882 empfängt, und der einen Schätzwert für die Geschwindigkeit, W*, über eine Leitung 854 an einem negativen Eingang des Addierers 852 empfängt. Das Ausgangssignal des Addieres 852 wird auf einen eine Verstärkung G aufweisenden Integrator 853 gegeben (G/s).

Die Ausgangswerte der Logik 850 bilden die modellierte (oder abgeschätzte) Drehzahl W* auf der Leitung 854, die zu dem negativen Eingang des Addierers 855 führt. Das Geschwindigkeits- oder Drehzahl-Rückkopplungssignal &ohgr;R (oder &ohgr;FB) vom Motor 24 aus der Leitung 36 wird an den positiven Eingang des Addierers 855 gegeben, dessen Ausgangssignal einem modelliertem Referenzfehlersignal WMRE auf einer Leitung 856 entspricht, kennzeichnend für die Differenz zwischen der Ist-Motordrehzahl &ohgr;R und der Modell-Motordrehzahl W* von der Modell-Logik 850. Das Signal WMRE wird einem Multiplizierer 857 zugeführt. Das Drehzahlreferenzsignal WREF auf der Leitung 12 wird einer Absolutwertschaltung (ABS) 861 zugeleitet, die auf eine Leitung 862 ein Absolutwertsignal WABS gibt, kennzeichnend für den Absolutwert von &ohgr;REF, wobei dieses Signal dem Multiplizierer 857 zugeführt wird, der WMRE mit dem Absolutwert des Drehzahlreferenzsignals &ohgr;REF auf der Leitung 862 multipliziert.

Das Ausgangssignal des Multiplizierers 857 wird über eine Leitung 858 an einen Muttiplizierer 859 gegeben, der das Signal aus der Leitung 858 mit einem Durchlasssignal PASS auf der Leitung 860 multipliziert. Der Zweck der Multiplizierer 857 und 859 wird weiter unten diskutiert. Die Polarität des Addierers 855 an dessen Eingängen kann umgekehrt werden.

Das Absolutwertsignal WABS auf der Leitung 862 wird außerdem einem Vergleicher 863 zugeleitet, der das Signal PASS liefert. Ist das Signal WABS größer als die Hälfte einer vollen (oder Soll- oder Nenn-)Laufgeschwindigkeit des Motors RPM_DUTY, zum Beispiel RPM_DUTY = 700. upm, so beträgt das Ausgangssignal PASS auf der Leitung 860 eins. Wenn hingegen das Signal WABS kleiner als die Hälfte der vollen Drehzahl RPM_DUTY ist, ist das Ausgangssignal PASS aus der Vergleicher 863 null. Die volle Drehzahl RPM_DUTY hängt ab von der vorgesehenen Anwendung und kann 700 upm, 1400 upm oder ein anderer Wert sein. Der Wert für RPM_DUTY kann von dem Servicepersonal über die Verbindung 82 aus dem Wartungswerkzeug 80 gegeben werden.

Das Ausgangssignal des Multiplizierers 859 ist ein Signal DX auf einer Leitung 864. Wenn das Signal PASS den Wert eins hat, so ist das Signal DX gleich dem Signal aus der Leitung 858, hat das Signal PASS den Wert null, so ist auch DX null. Das Signal DX auf der Leitung 864 wird einem Integrator 865 zugeleitet, der ein Ausgangssignal X über die Leitung 867 zu der Verstärkungsberechnungslogik 866 liefert. Die Logik 866 enthält bekannte Elektronik und/oder Software, die in der Lage ist, die hier beschriebenen Funktionen auszuführen (dies wird im Folgenden anhand der 25 noch näher erläutert). Außerdem liefert die Verstärkungsberechnungslogik 866 ein Integrator-Rücksetzsignal auf einer Leitung 870 an den Integrator 865. Die Logik 866 liefert außerdem das Signal MODE und das Geschossbefehlssignal FLRCMD über die Leitungen 71 bzw. 72 an die Bewegungssteuerung 10. Das Signal MODE veranlasst die Bewegungssteuerung 10, Geschossbefehle aus dem Signal FLRCMD auf der Leitung 72 zu akzeptieren.

Das Signal FLRCMD befiehlt der Bewegungssteuerung 10, eine Aufzugfahrt in einer vorgegebenen Richtung über eine vorgegebene Anzahl von Geschosszeiten (oder bis zu einem bestimmten Geschoss) auszuführen, was der Fahrt des Aufzugs während einer vorbestimmten Zeitspanne entspricht, wobei ein vorbestimmtes Standard-Geschwindigkeitsprofil in der Motorsteuerung 10 verwendet wird, was im Folgenden näher erläutert wird. Die Bewegungssteuerlogik 10 liefert außerdem ein Motorsteuerungs-Fehlersignal MCFAULT über eine Leitung 73 an die Logik 866, um zu signalisieren, dass es während einer Aufzugfahrt zu einem Fehler gekommen ist. Die Logik 866 liefert außerdem einen Schätzwert für J* und KT* über die Leitungen 74 zu der Geschwindigkeitsschleifen-Kompensationslogik 16 des Motorreglers 14.

Die Berechnungslogik 866 kommuniziert außerdem mit dem Wartungswerkzeug 80 über die serielle Verbindung 82. Ferner empfängt die Logik 866 Parameter, die für den zweiten Test 266 bei laufendem Motor benötigt werden, um die Werte von J* und KT* zu berechnen (was weiter unten diskutiert wird). Die Logik 866 liefert ein Signal DONE und ein Signal FAULT über die Verbindung 82 zum Wartungswerkzeug 80. Das Signal DONE signalisiert, wann der zweite Test 266 bei laufendem Rotor ohne jegliche Fehler beendet ist, und das Signal FAULT signalisiert, wenn es während des Tests 266 zu einem Fehler gekommen ist.

Die Logik 866 überwacht das Signal X auf der Leitung 867 nach jeder Aufzugfahrt. Wenn der Wert von X nicht innerhalb eines vorbestimmten Schwellenwerts liegt, berechnet sie einen neuen Wert für J* und veranlasst eine weitere Aufzugfahrt nach oben oder nach unten. Die Logik 866 iteriert den Wert von J* so lange, bis der Wert innerhalb der vorbestimmten Toleranz liegt, um dadurch ein abgestimmtes System zu erhalten, wie unten näher erläutert wird.

Bezugnehmend auf 22, sind ein Ersatzschaltbild eines Steuersystem-Blockdiagramms für eine Geschwindigkeitsregelschleife dargestellt, die den Motorregler 14, den Motor 24 und die an den Motor 24 (19 und 21) angeschlossene Aufzugsystemkomponenten beinhaltet. Verschiedene Teile des in 22 gezeigten Regelsystems sind analog zu den in 1 und 21 gezeigten Teilen der schematischen Blockdiagramme. Insbesondere enthält das Regelsystem nach 22 das Drehzahlreferenzsignal &ohgr;REF auf einer Leitung 910 (analog der Leitung 12 in 1) von der Bewegungssteuerlogik 10. Das Drehzahlrückkopplungssignal &ohgr;R auf der Leitung 914 wird an den negativen Eingang des Addierers 912 gegeben. Der Addierer 912 liefert ein Fehlersignal WE auf einer Leitung 916 zu einer Außenschleifen-Vorwärtskompensation 918, die eine bekannte Proportional-Integral-Regellogik mit folgender Übertragungsfunktion enthält: wobei G die Verstärkung der äußeren offenen Schleife ist, &ohgr;C die Eckfrequenz für die Zähler-Voreilung ist und "s" der bekannte Laplacetransformations-Operator ist.

Das Ausgangssignal der Kompensationslogik 918 ist ein Signal W, von der Leitung 920, bei dem es sich um eine Bezugsgröße für eine innere Geschwindigkeitsregelschleife 922 handelt. Die Innenschleifen-Drehzahlreferenz W, wird einem positiven Eingang eines Addierers 924 zugeleitet. Das Drehzahl-Rückkopplungssignal &ohgr;R auf der Leitung 914 wird an den negativen Eingang des Addierers 924 gelegt. Das Ausgangssignal des Addierers 224 ist ein Innenschleifen-Fehlersignal WIE auf einer Leitung 926, das einem Multiplizierer 928 zugeführt wird, der WIE mit konstanten &ohgr;C × J* multipliziert, wobei J* die abgeschätzte Systemträgheit ist. Das Ausgangssignal des Multiplizierers 928 ist ein Drehmomentsignal T1 auf einer Leitung 932, welches einem Multiplizierer 934 zugeleitet wird, der das Signal T1 mit 1/KT* multipliziert, wobei KT* die abgeschätzte Motordrehmoment-Konstante ist. Das Ausgangssignal des Multiplizierers 934 ist ein Soll-Strom I, auf einer Leitung 936, der einem Block 938 zugeleitet wird, kennzeichnend für die Übertragungsfunktion des Stromreglers/Motortreibers 20 (1) mit einer Übertragungsfunktion von eins in dem für die Erfindung interessanten Frequenzbereich.

Der Treiber 938 liefert einen Treiberstrom I über eine Leitung 940 an einen Block 942, der einen Strom-Drehmoment-Multiplizierer (oder eine Drehmoment-Konstante KT) des Motors 24 (1) repräsentiert. Die Drehmoment-Konstante KT ist bekanntlich das Verhältnis des Motordrehmoments zum Motorstrom. Der Motor 24 ist ein Drehstrom-Induktionsmotor, kann aber jeder Motortyp mit einer Drehmoment-Konstanten sein. Bei einem mittels Feldorientierung gesteuerten Asynchronmotor repräsentiert der Strom I den Referenz-q-Achsen-Vektorstrom IqREF. Das Ausgangssignal des Multiplizierers 942 ist das Motor-Ausgangsdrehmoment TE auf einer Leitung 944, welches an einen positiven Eingang eines Addierers 946 gegeben wird. Dessen negativer Eingang ist ein Signal TLOAD auf einer Leitung 948, welches für zusätzliche externe Laststörungen am Aufzugkabinensystem steht, so zum Beispiel Reibung oder eine Beladungs-Unausgewogenheit zwischen Fahrkorb und Gegengewicht. Das Ausgangssignal des Addierers 946 wird über eine Leitung 950 an einen Block 952 gegeben, der kennzeichnend ist für die Dynamik der Aufzugträgheit J, die als Integrator 1/Js mti einer Stärkung von 1/J nachgebildet ist. Das Ausgangssignal des Blocks 952 auf der Leitung 914 ist die Drehzahl &ohgr;R (oder &ohgr;FB) des Motors 24 (1). Die Bezugszeichen 912934 stehen für die Steuerlogik innerhalb der Geschwindigkeitsschleifen-Kompensationslogik 16 (1).

Bezugnehmend auf 23, lässt sich das in 22 dargestellte Blockdiagramm dadurch vereinfachen, dass man die innere Schleife 922 als Regelschleifen-Übertragungsfunktion mit Hilfe folgender Gleichung ausdrückt: wobei K1 = (J*/KT*) × (KT/J). Damit ist die Regelschleifen-Übertragungsfunktion der inneren Schleife eine Nacheilung erster Ordnung mit einer Eckfrequenz bei &ohgr;CK1.

Bezugnehmend auf 24, stimmt, wenn die Konstante K1 den Wert 1 hat, der Zähler (Voreilung) der äußeren Offenschleifen-Übertragungsfunktion 918 überein, mit dem Nenner (Nacheilung) der inneren Regelschleifen-Übertragungsfunktion 922 und hebt sich mit diesem auf. Die resultierende Übertragungsfunktion 960 ist ein Integrator (G/s) mit einer Verstärkung G. Wir haben herausgefunden, dass, wenn K1 = 1, das Aufzug-/Motorsystem ein gewünschtes Ansprechverhalten zeigt.

Auf 25 bezugnehmend, beginnt ein Flussdiagramm für die Verstärkungsberechnungslogik 866 mit einem Schritt 1202, der die notwendigen Parameter zum Durchführen des zweiten Tests 266 bei laufendem Rotor von dem Wartungswerkzeug 80 anfordert und empfängt, so zum Beispiel J*INIT, KT*INIT.

Der Parameter KT*INIT lässt sich aus dem zuvor gelaufenen zweiten Test bei blockiertem Rotor, 258, gewinnen. Die Werte für den Parameter J*INIT können in der im Folgenden gezeigten Weise approximiert werden, und eine Alternative zum Empfangen von KT*INIT aus einem vorhergehenden Motortest ist die folgende Approximation: J*INIT = 2,0 + 6,0 × Load_Duty × ((RPM_Duty*60)/RPM_Rated)2 KT*INIT = TRATED/(IFULL-LOAD2 – INO-LOAD2)1/2 wobei TRATED das Nenn-Drehmoment von dem Motor-Datenblatt ist, IFULL_LOAD der Volllast-Motorstrom von dem Motor-Datenblatt ist, INO-LOAD der Motorstrom für lastfreien Betrieb von dem Motor-Datenblatt ist, RPM_DUTY die Vorgabe- oder Nenn- oder Maximalgeschwindigkeit des Rotors ist, der für die Anwendung läuft, Load_Duty die Soll- oder Maximallast für den Aufzug bei der jeweiligen Anwendung ist, RPM_RATED die Nenn-Motordrehzahl von dem Motor-Typenschild ist. In diesem Fall kann das Servicepersonal die Parameter J*INIT, KT*INIT berechnen und sie mit Hilfe des Wartungswerkzeugs 80 an die Logik 866 geben. Alternativ kann das Servicepersonal die Parameter Load_Duty, RPM_Duty, RPM_Rated, IFULL-LOAD, INO-LOAD. TRATED mit Hilfe des Wartungswerkzeugs 80 an die Logik 866 geben, so dass diese die Parameter J*INIT, KT*INIT im Schritt 1201 berechnet. Auf Wunsch können andere Werte für die Anfangsparameter J*INIT, KT*INIT verwendet werden, wobei allerdings die für J*INIT, KT*INIT gewählten Werte festlegen, wie J* eingestellt wird (was im Folgenden diskutiert wird). Zum Erhalten der zur Durchführung des zweiten Tests 266 bei laufendem Rotor benötigten Anfangsparameter können auch andere Methoden verwendet werden.

Als nächstes setzt eine Reihe von Schritten 1202 J* und KT* auf Anfangswerte J*INIT, KT*INIT, setzt COUNT = 0, um den Schleifenzähler zu löschen, und setzt MODE = 1. Als nächstes setzt ein Schritt 1206 den Integrator 865 (21) auf null.

Sodann setzt ein Schritt 1210 das Signal FLRCMD, um den Aufzug in Aufwärtsrichtung zu fahren, wobei ein Standard-Geschwindigkeitsprofil verwendet wird, was im Folgenden erläutert wird. Das Geschoss, bei dem sich der Aufzug am Anfang befindet, legt fest, welche Richtung der Aufzug nimmt.

Nachdem die Aufwärts-/Abwärtsfahrt des Aufzugs beendet ist (sowie während der Aufzugfahrt), bestimmt ein Schritt 1212, ob während der Fahrt des Aufzugs ein Fehler aufgetreten ist, wozu das Signal MCFAULT auf der Leitung 73 (21) gelesen wird. Wurde ein Fehler festgestellt, setzt ein Schritt 214 das Signal FAULT auf 1, was über die Verbindung 82 zum Wartungswerkzeug 80 gemeldet wird.

Wurde während der Aufzugfahrt kein Fehler festgestellt, prüft die Logik 866, ob vom Wartungswerkzeug 80 ein Stopbefehl empfangen wurde, Schritt 1216. Wurde ein Stopbefehl empfangen, so setzt der Schritt 1215 MODE = 0, die Logik wird verlassen, und es wird der zweite Test 266 bei laufendem Rotor verlassen. Wurde kein Stopbefehl empfangen, liest die Logik das Signal X auf der Leitung 867 (21) und sichert den Wert als Variable X(1) in einem Schritt 1218.

Als nächstes lässt ein Schritt 220 den Aufzug in Abwärtsrichtung (entgegengesetzt zu der Fahrt in Schritt 1210) unter Verwendung des Standard-Geschwindigkeitsprofils laufen, wie im Folgenden diskutiert wird. Ist die Aufwärts-/Abwärts-Fahrt des Aufzugs abgeschlossen (und auch während der Fahrt), prüft ein Schritt 1222, ob während der Aufzugfahrt ein Fehler aufgetreten ist, wozu das Signal MCFAULT überwacht wird. Falls ja, setzt der Schritt 1214 das Signal FAULT auf 1 (4), was über die Verbindung 82 an das Wartungswerkzeug 80 gemeldet wird, der Schritt 1215 setzt MODE = 0, und die Logik 866 wird verlassen. Wurde kein Fehler nachgewiesen, prüft ein Schritt 1224, ob ein Stopbefehl von dem Wartungswerkzeug 80 empfangen wurde. Wurde ein Stopbefehl empfangen, setzt der Schritt 215 MODE = 0, die Logik wird verlassen, und die Autokalibrierprozedur wird beendet. Falls nicht, sichert der Schritt 1226 den Wert von X als Variable X(2). Man kann auf Wunsch die Aufwärts-/Abwärts-Fahrt in ihrer Reihenfolge umkehren.

Als nächstes berechnet ein Schritt 1228 den Durchschnitts-X-Wert für die Aufwärts-/Abwärts-Fahrt in der Form XAVG = [X(1) + X(2)]/2. Dann wird in einem Schritt 1230 XAVG darauf überprüft, ob es nach der letzten Aufwärts-/Abwärts-Fahrt einen Vorzeichenwechsel (oder Polaritätswechsel) gegeben hat. Hat sich das Vorzeichen nicht geändert, prüft ein Schritt 632, ob der Wert COUNT größer oder gleich zehn Iterationen ist. Wenn die Schleife weniger als zehn Durchläufe vollzogen hat, setzt ein Schritt 1234 das Flag FAULT auf eins und sendet es über die Verbindung 82 an das Wartungswerkzeug 80 (21). Falls nicht, erhöht ein Schritt 1236 den Wert COUNT um eins, und ein Schritt 1238 berechnet den nächsten Wert für J*. Wenn beispielsweise J*INIT auf einen hohen Wert eingestellt wurde, wie oben diskutiert wurde, wird J* um einen vorbestimmten Betrag, beispielsweise 20%, vermindert, oder es wird gerechnet J*(n + 1) = J*(n) × 0,8, was im Schritt 1238 geschieht, und die Logik 866 geht zurück zum Schritt 1206, um eine weitere Aufwärts-/Abwärts-Fahrt des Aufzugs vorzunehmen. Auf Wunsch können andere prozentuale Änderungen für J* gewählt werden. Wenn hingegen J*INIT niedrig eingestellt wurde, so wird J* um einen vorbestimmten Betrag im Schritt 1238 erhöht.

Wenn XAVG das Vorzeichen gewechselt hat, so ist das Ergebnis des Tests 1230 ja, und ein Schritt 1240 führt eine Interpolation durch, um den Wert von J* zu bestimmen, bei dem XAVG einen Nulldurchgang vollzieht. Insbesondere zeigt gemäß 28 eine Kurve 1360 die Werte für X, aufgetragen für einen abgeschätzten Satz von Werten J*. Wenn der Wert von X durch null geht, werden die Werte von J*, die zu dem Datenpunkten 1362, 1364 auf beiden Seiten von null gehören, interpoliert, um den Punkt 1366 zu ermitteln, bei dem die Kurve 1360 durch null geht. Das Ergebnis dieser Interpolation ist der approximierte Wert für die Systemträgheit J*, der von der Motorregelung 8 verwendet wird (21).

Es können auch andere Algorithmen zu Verstärkungseinstellung für die Logik 688 verwendet werden, vorausgesetzt, der Algorithmus führt zu einer Konvergierung zum korrekten Wert von J* mit den gewünschten Toleranzen. Außerdem kann die hier beschriebene Logik unter Verwendung von Werten von X für lediglich eine Aufwärtsfahrt oder eine Abwärtsfahrt eingesetzt werden (d.h. ohne Durchschnittsbildung). Allerdings sorgt die Durchschnittsbildung von X für Aufwärtsund Abwärtsfahrten für robustere Werte von J*.

Bezugnehmend auf 26, sind das Referenzsignal &ohgr;REF, das Ausgangssignal des idealen Modells 850 (21) W* und die Ist-Drehzahl des Motors &ohgr;R (oder &ohgr;FB) durch die Kurven 1340, 1342 bzw. 1344 angegeben. Die Drehzahlprofil-Referenzkurve 1340 (&ohgr;REF) steht für ein typisches Drehzahlprofil für den Aufzug mit einer Anlaufgeschwindigkeitszone A (oder Zunahme- oder Beschleunigungszone), einer Konstantgeschwindigkeitszone B (in der der Motor bei der Nenn- oder Vorgabe- oder Vollgeschwindigkeit für eine gegebene Anwendung läuft), und einer Abstiegszone (oder Abnahme- oder Verzögerungszone) C, die zurück auf null führt, wie dies oben erläutert wurde.

Die Dauer der Konstantgeschwindigkeitszone W basiert auf der Anzahl von Geschossen (oder dem Zielgeschoss), wie durch das Signal FLRCMD (21) vorgegeben ist. Die Dauer der Konstantgeschwindigkeitszone B ist für den zur Bestimmung von J* dienenden zweiten Test 266 bei laufendem Rotor nicht kritisch.

Allerdings liefern die Beschleunigungs- und die Verzögerungszonen A, C des Geschwindigkeitsprofils Information zum Bestimmen des korrekten Werts von J*. Außerdem gilt: Je höher die Geschwindigkeit bzw. Drehzahl, desto besser sind die Messungen für J*. Folglich wird der Aufzug bei seiner Aufwärtsfahrt mit der Nenn-Geschwindigkeit betrieben.

Das Profil 1340 dient lediglich der Anschauung, möglich sind auch andere Steigungen bei den Aufwärts-/Abwärts-Geschwindigkeiten, Nenngeschwindigkeiten und Gesamtprofilen. Die Anzahl von Geschossen oder das Zielgeschoss kann von dem Wartungswerkzeug 80 über die Verbindung 82 bereitgestellt werden.

Wenn die Parameter des Modells nach den 22 bis 24 folgendermaßen eingestellt sind: J* = 4,0 (hoch); 1,0 (niedrig); 2,28 (korrekt); KT* = 2,44; KT = 2,44; J = 2,28; G = 8; &ohgr;C = 4, so liefert dies Werte für K1 in der Form K1 = J*/2,28, bei Auswertung erhält man J* = 1; 4,0; 2,28 und K1 = 0,44; 1,75; bzw. 1.

Bezugnehmend auf die 26 und 27 ist, wenn der Trägheitswert J* der korrekte Wert ist (d.h. K1= 1,0; J* = 2,26), der Parameter &ohgr;REF durch die Kurve 1340 dargestellt, der Parameter W* durch eine Kurve 1342 und der Parameter &ohgr;R durch eine Kurve 1344. Wie zu erwarten war, gleicht das Rückkopplungssignal &ohgr;R im Wesentlichen dem Soll-Signal W* mit minimalem Über- oder Unterschwinger. Nach 27 ist der Parameter WMRE durch eine Kurve 1350 angegeben, der Parameter DX durch eine Kurve 1352, und der Parameter X durch eine Kurve 1354. Wie erwartet, liegt der Parameter X am Ende der Aufzugfahrt nahe bei null, was darauf hinweist, dass der Fehler zwischen der Soll-Geschwindigkeit und der Ist-Geschwindigkeit gering ist und innerhalb der gewünschten Toleranz liegt.

Wenn allerdings der Wert der Trägheit J* groß ist, beispielsweise J* = 4,0, und folglich K1 = 1,75, so zeigt die Ist-Motordrehzahl ein träges Ansprechverhalten. In diesem Fall ist der Wert von X am Ende der Fahrt negativ. Wenn hingegen der Trägheitswert J* gering ist, beispielsweise J* = 1,0 und mithin K1 = 0,44, so besitzt die Ist-Motorgeschwindigkeit einen Überschwinger. In diesem Fall ist bei der geringen Trägheitsabschätzung der resultierende Wert von X am Ende einer einzelnen Aufzugfahrt positiv.

Nach 21 liefert der Multiplizierer 857 eine Drehzahlskalierung oder -fensterbildung des Fehlersignals WMRE für den Integrator 865, so dass bei geringen Geschwindigkeiten oder Drehzahlen, d.h. während des Hochfahrens oder Absenkens des Geschwindigkeitsprofils der Signalfehler WMRE im Maßstab verkleinert wird. Eine solche Skalierung erfolgt deshalb, weil die Modelllogik 850 nicht die Belastungsmomente des Aufzugsystems berücksichtigt, welches Reibung und Aufzugschacht-Ungleichmäßigkeiten beinhaltet, die im Allgemeinen schwierig zu quantifizieren sind. Die Reibung ist nicht linear, insbesondere bei mit Getriebeelementen versehenen Aufzugsystemen, wobei die Reibung des Getriebes bei niedrigeren Drehzahlen höher ist und sich allmählich verringert bis auf niedrigste Werte, wenn die Drehzahl die volle Drehzahl erreicht.

Außerdem liefert der Multiplizierer 859 eine Fenster-Totzonenfunktion, die den Integrator 865 zwingt, Modell-Referenzfehler bei niedrigen Drehzahlen dadurch zu ignorieren, dass der Wert DX zwangsweise auf null gebracht wird, bis die Drehzahl einen vorbestimmten Prozentsatz der vollen Drehzahl erreicht. Der Vergleicher 863 verwendet einen Wert von 50% der vollen Systemgeschwindigkeit als Totzonen-Breite, wobei andere Werte möglich sind.

Während die Multiplizierer 857, 859 für die Erfindung nicht unerlässlich sind, sorgen sie doch für Optimalleistung. Anstelle der Verwendung der beiden Multiplizierer 857, 859 zum Skalieren und zur Fensterbildung für das Eingangssignal DX am Integrator 865 kann auch nur einer der beiden Multiplizierer individuell eingesetzt werden, um einen ähnlichen Effekt zu erzielen. Außerdem können auch andere Fenster- oder Signalskalierungsmethoden angewendet werden, um fehlerbehaftete Signale zu vermeiden.

Der Begriff "Schleifenverstärkung" bezieht sich hier auf den Parameter (oder Faktor) J* der Verstärkung der inneren Geschwindigkeitsschleife 922 (22) innerhalb der Geschwindigkeitsschleifenkompensation 16, die in der hier beschriebenen Weise variiert wird, sowie auf die Gesamtschleifenverstärkung (z.B. &ohgr;CJ*/KT*). Die anderen Faktoren &ohgr;C KT* der Geschwindigkeitsschleife sind konstante Werte und insofern bringt die Variation von J* eine Variation der Geschwindigkeitsschleifenverstärkung. Außerdem sollte gesehen werden, dass anstelle der Bereitstellung einer Variablen J* und einer Konstanten KT* und die Logik 866 auch einen einzelnen variablen Parameter liefern kann, der einer Kombination der Schleifenverstärkungsfaktoren entspricht (z.B. J*/KT*), oder der der Gesamtschleifenverstärkung entspricht (z.B. &ohgr;CJ*/KT*), um an die Logik 16 gegeben zu werden. In jedem Fall wird der Wert der Schleifenverstärkung in der hier beschriebenen Weise so lange variiert, bis das gewünschte Ansprechverhalten erreicht ist.

Anstelle des Integrators 865 kann ein Tiefpassfilter oder irgendein anderer Filtertyp verwendet werden, um Transienten von DX auszufiltern und einen Mittelwert von DX über eine gegebene Fahrt zu erhalten. In diesem Fall kann das Ausgangssignal des Filters 865 von der Logik 866 vor dem Durchgang abgetastet werden, oder dann, wenn &ohgr;R den Wert null annimmt, beispielsweise während der Konstantgeschwindigkeitszone oder der Nenngeschwindigkeitszone der Fahrt. Außerdem können die Multiplizierer 857, 859 so modifiziert werden, dass sie mit dem gewählten Filter in der Weise arbeiten, dass die gewünschten Ausgangssignale erhalten werden.

Anstelle der Verwendung des Integrators (oder Filters) 865 kann das Signal DX direkt ohne Filter oder Integrator von der Logik 866 abgetastet werden. In diesem Fall tastet die Logik 866 den Wert DX am Ende der (oder im Verlauf der) Konstantgeschwindigkeitszone der Fahrt in den Schritten 1218, 1226 (25) ab, und DX ersetzt den Wert X immer dann, wenn hier auf diesen Wert Bezug genommen ist. Anstatt den Wert DX zu filtern oder zusätzlich zu dieser Maßnahme können auch die Eingangssignale für die Berechnung von DX gefiltert werden. Alternativ kann die Logik 266 DX nur dann berechnen, wenn die Motordrehzahl über einer gewissen Drehzahl liegt, oder wenn der Motor mit der Nenndrehzahl während einer vorbestimmten Zeispanne läuft.

Die Reihenfolge der Richtung bei der Aufwärts-/Abwärts-Fahrt des Aufzugs ist für die Erfindung nicht kritisch, der Aufzug kann im Schritt 1210 beispielsweise nach unten und im Schritt 1220 nach oben fahren (25). Allerdings wird das Servicepersonal den Aufzug typischerweise zu Beginn des Wartungsvorgangs oder Kalibrierung als erstes zum Boden oder zum ersten Geschoss fahren lassen. In diesem Fall kann eine Aufwärtsfahrt des Aufzugs notwendig werden, damit eine Fahrt genügend lange Dauer zur Verfügung steht, wie oben in Verbindung mit dem Standardprofil erläutert wurde.

Wenn jeder der vier Tests 252, 258, 262, 266 abgeschlossen ist, werden die Parameter automatisch im Speicher der Motorsteuerung 14 abgespeichert, was es erübrigt, dass der Installateur oder das Servicepersonal diese Parameter von Hand eingeben müssen. Wenn jeder Test innerhalb des Selbstinbetriebnahmevorgangs abgeschlossen ist, liefert die Logik 48 (oder die spezifische Testlogik) ein Flag DONE an das Wartungswerkzeug 80 und liefert spezielle, für das Servicepersonal interessante Motorparameter. Alternativ kann die Logik 48 eine Anzeige an das Wartungswerkzeug liefern, wenn sämtliche Prüfungen abgeschlossen sind.

Anstatt die vier Prüfungen 252, 258, 262, 266 automatisch ablaufen zu lassen, kann nach Abschluss jeder Prüfung die Logik 48 warten, bis das Wartungswerkzeug 80 einen weiteren Startbefehl liefert, um dann den nächsten Test innerhalb der Folge auszuführen. Alternativ kann das Wartungswerkzeug 80 vorgeben, welche Prüfung als nächstes auszuführen ist.

Obschon die Erfindung hier in Verbindung mit speziellen Ausführungsbeispielen beschrieben und dargestellt wurde, versteht sich für den Fachmann, dass zahlreiche weitere Änderungen, Weglassungen und Hinzufügungen möglich sind, ohne von dem durch die Ansprüche definierten Schutzumfang der Erfindung abzuweichen.


Anspruch[de]
Verfahren zum selbsttätigen Inbetriebnehmen einer Steuerung eines feldorientierten Aufzugmotors, aufweisend die folgenden Schritte:

a) Berechnen einer Integralverstärkung KI, einer Proportionalverstärkung Kp und einer Gesamtverstärkung Gc für die Motorsteuerung;

b) Erhalten von Anfangswerten einer Rotorzeitkonstante &tgr;R, eines Magnetisierungsstroms Id und einer Motordrehmomentkonstante KT* für die Motorsteuerung und Erhalten eines Werts einer Transienteninduktivität L&sgr; des Motors;

c) Berechnen von Endwerten für die Rotorzeitkonstante &tgr;R und den Magnetisierungsstrom Id unter Verwendung der Transienteninduktivität L&sgr;;

d) Berechnen eines Parameters einer Systemträgheit J* für die Motorsteuerung.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt (b) des Erhaltens von Anfangswerten ein Berechnen der Anfangswerte umfasst. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Schritte (a) bis (d) beim Empfangen einer Anweisung von einem Wartungswerkzeug durchgeführt werden. Selbst-Inbetriebnahme-Steuerung (7) für eine Steuerung (14) eines feldorientierten Aufzugmotors, aufweisend:

eine Einrichtung zum Berechnen einer Integralverstärkung KI, einer Proportionalverstärkung Kp und einer Gesamtverstärkung Gc für die Motorsteuerung;

eine Einrichtung zum Erhalten von Anfangswerten einer Rotorzeitkonstante &tgr;K, eines Magnetisierungsstroms Id und einer Motordrehmomentkonstante KT* für die Motorsteuerung und eine Einrichtung zum Erhalten eines Wertes für eine Transienteinduktivität L&sgr; des Motors;

eine Einrichtung zum Berechnen von Endwerten für die Rotorzeitkonstante &tgr;R und den Magnetisierungsstrom Id unter Verwendung der Transienteninduktivität L&sgr;; und

eine Einrichtung zum Berechnen eines Parameters einer Systemträgheit J* für die Motorsteuerung.






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