[發(fā)明專利]一種攀爬助力控制方法、系統(tǒng)及變頻器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410764535.6
• 申請日: 2014-12-11
• 公開（公告）號: CN104393818A
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐鐵柱;石超
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳市英威騰電氣股份有限公司
• 主分類號: H02P27/04
• 分類號: H02P27/04
• 代理公司: 深圳市深佳知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44285
• 代理人: 王仲凱

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及自動化控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種攀爬助力控制方法、系統(tǒng)及變頻器。

背景技術(shù)

在需要進行垂直攀爬的工作場合，攀爬人員需要克服自身重力不斷做功，才能進行向上和向下運動，當(dāng)攀爬時間較長時，需要耗費大量的體力。因此，攀爬助力系統(tǒng)應(yīng)運而生，如風(fēng)塔助力梯系統(tǒng)，電機固定在助力梯底部，電機帶動線纜轉(zhuǎn)動，線纜通過固定在助力梯頂部的定滑輪實現(xiàn)上下移動，攀爬人員在爬梯登高時，其安全設(shè)備上的卡扣與線纜相連，電機驅(qū)動與攀爬人員安全裝備上卡扣相連的線纜，給攀爬人員提供提升力來實現(xiàn)減重爬梯功能。

攀爬人員在向上和向下運動的過程中，其所需電機提供的力矩是不同的，因此系統(tǒng)會根據(jù)攀爬人員的運動方向控制電機為其提供不同的力矩。現(xiàn)有技術(shù)中攀爬助力系統(tǒng)的一種實現(xiàn)方案為：在攀爬助力控制系統(tǒng)中通過安裝傳感器以檢測攀爬人員的運動方向。另一種實現(xiàn)方案為攀爬助力控制系統(tǒng)直接采用速度控制模式驅(qū)動電機運行，所述電機按照可調(diào)的預(yù)設(shè)速度運轉(zhuǎn)，并通過設(shè)置電機的轉(zhuǎn)矩上限值來限制提升力矩。

本發(fā)明技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)上述方案具有如下缺點：

(1)方案一的攀爬助力系統(tǒng)的成本較高，經(jīng)發(fā)明人認(rèn)真分析得知，造成其成本高的主要原因為上述助力系統(tǒng)中安裝了用于方向檢測的傳感器，而且安裝上述傳感器后還會導(dǎo)致系統(tǒng)方案復(fù)雜，進而增加故障點，系統(tǒng)可靠性低。

(2)方案二的攀爬助力系統(tǒng)的攀爬體驗、舒適感較差，經(jīng)發(fā)明人認(rèn)真分析得知，造成上述缺陷的原因為：采用速度控制時，在攀爬過程中，要求攀爬人員的爬升或下降的速度與變頻器預(yù)設(shè)的電機的速度保持一致，但是實際操作中可知，攀爬人員的爬升或下降的速度不可能是恒定的，這樣會導(dǎo)致電機的提升力矩不斷改變，提升力矩忽大或忽小，使攀爬人員的體驗、舒適感差。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述缺陷，本發(fā)明實施例提供了一種攀爬助力控制方法、系統(tǒng)及變頻器，用于實現(xiàn)自動識別攀爬人員的運動方向，能夠減少攀爬助力控制系統(tǒng)的成本。

本發(fā)明第一方面提供了一種攀爬助力控制方法，應(yīng)用于攀爬助力控制系統(tǒng)，所述攀爬助力控制系統(tǒng)包括變頻器以及由所述變頻器驅(qū)動的電機，可包括：

所述變頻器控制所述電機的三相定子繞組產(chǎn)生交流電壓，在所述電機氣隙內(nèi)產(chǎn)生交替作用的正向旋轉(zhuǎn)磁場和反向旋轉(zhuǎn)磁場，且所述電機保持靜止?fàn)顟B(tài)；

所述變頻器獲取所述電機在所述正向旋轉(zhuǎn)磁場和反向旋轉(zhuǎn)磁場作用下的初始功率因數(shù)角；

所述變頻器獲取所述電機的當(dāng)前功率因數(shù)角；

所述變頻器根據(jù)所述當(dāng)前功率因數(shù)角和所述初始功率因數(shù)角，確定攀爬人員的運動方向；

根據(jù)所述攀爬人員的運動方向，所述變頻器控制所述電機提供提升力矩。

本發(fā)明第二方面提供了一種變頻器，所述變頻器用于驅(qū)動電機，可包括：

控制單元，用于控制所述電機的三相定子繞組產(chǎn)生交流電壓，在所述電機氣隙內(nèi)產(chǎn)生交替作用的正向旋轉(zhuǎn)磁場和反向旋轉(zhuǎn)磁場，且所述電機保持靜止?fàn)顟B(tài)；

獲取單元，用于獲取所述電機在所述正向旋轉(zhuǎn)磁場和反向旋轉(zhuǎn)磁場作用下的初始功率因數(shù)角，并獲取所述電機的當(dāng)前功率因數(shù)角；

確定單元，用于根據(jù)所述當(dāng)前功率因數(shù)角和所述初始功率因數(shù)角，確定攀爬人員的運動方向；

調(diào)節(jié)單元，用于根據(jù)所述確定單元確定出的運動方向，控制所述電機提供提升力矩。

本發(fā)明第三方面提供了一種攀爬助力控制系統(tǒng)，可包括上述第二方面提供的變頻器，以及該變頻器驅(qū)動的電機。

從以上技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實施例具有以下優(yōu)點：

本發(fā)明實施例中變頻器控制電機的三相定子繞組產(chǎn)生了低頻交流電源，能夠使得電機在氣隙內(nèi)產(chǎn)生交替作用的正向旋轉(zhuǎn)磁場和反向旋轉(zhuǎn)磁場，且此時電機處于靜止?fàn)顟B(tài)，變頻器獲取電機在該正向旋轉(zhuǎn)磁場和反向旋轉(zhuǎn)磁場時的初始功率因數(shù)角，然后在交替的正向旋轉(zhuǎn)磁場和反向旋轉(zhuǎn)磁場中，實時獲取電機的當(dāng)前功率因數(shù)角，然后根據(jù)當(dāng)前功率因數(shù)角和初始功率因數(shù)角，確定攀爬人員的運動方向，從而控制電機提供提升力矩，而不需要在變頻器中增加方向檢測的傳感器，減少系統(tǒng)成本，使系統(tǒng)方案更加簡單、故障點減少，且系統(tǒng)可靠性更高。另外，本發(fā)明實施例在確定攀爬人員的運動方向后采用轉(zhuǎn)矩控制方式控制電機提供提升力矩，是通過獲取外部輸入的力矩調(diào)節(jié)信號，控制電機提供力矩調(diào)節(jié)信號對應(yīng)的提升力矩，那么在獲取到該力矩調(diào)節(jié)信號時，直至獲取到下一個輸入的力矩調(diào)節(jié)信號的期間內(nèi)，所提供的提升力矩是固定的，只有在獲取到輸入的力矩調(diào)節(jié)信號時才改變提升力矩，提高用戶體驗感。

附圖說明