ES2930227T3 - Método y aparato para determinar una posición de un motor de imanes permanentes para ascensor - Google Patents

Abstract

Un sistema para determinar la posición angular de un motor síncrono incluye un codificador con una rueda de fricción que se acopla a una superficie giratoria del motor. La rueda de fricción gira por la rotación del motor, y el codificador genera una señal correspondiente a la posición angular de la rueda de fricción. Se proporciona un sensor independiente para generar un pulso una vez por revolución del motor. El sensor independiente detecta la presencia de un objetivo en la superficie giratoria del motor y genera el pulso cuando el objetivo está cerca del sensor. Un controlador recibe la señal correspondiente a la posición angular de la rueda de fricción así como el pulso generado por el sensor independiente para determinar la posición angular del motor. El controlador compensa la posición angular del motor cada vez que se genera el pulso, (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Método y aparato para determinar una posición de un motor de imanes permanentes para ascensor

La materia objeto divulgada en el presente documento se refiere a un método para determinar la posición de un motor y, más específicamente, a un método para compensar un error de posición acumulado en un accionador de motor para un motor síncrono.

Como se sabe en la técnica, los motores síncronos están diseñados de manera que el rotor gire a la misma velocidad que el campo magnético giratorio establecido en el estátor. En un motor síncrono de imanes permanentes (IP), los imanes están incrustados o montados en el rotor y establecen el campo magnético en el rotor. Como se proporciona una tensión de corriente alterna (CA) al estátor, se establece un campo magnético en el estátor. La magnitud del par producido por el motor de IP es una función de la alineación angular de los campos magnéticos presentes en el estátor y el rotor. Como el campo magnético del rotor está siempre presente, es deseable conocer la posición angular del rotor y la relación del campo magnético del rotor con la posición angular del rotor, de modo que se pueda aplicar tensión de CA al estátor en el ángulo eléctrico correcto. Se puede montar un codificador en el motor de IP para proporcionar una medición de la posición angular.

A partir del documento DE 3243244 A1, incorporado por referencia, se conoce un dispositivo de posicionamiento con rueda de codificador y un primer sensor para generar una señal de posición incremental. Para permitir que el sistema de posicionamiento también determine una posición angular absoluta de la rueda de codificador, se fija un objetivo adicional en la rueda de codificador que puede ser detectado por un segundo sensor. El objetivo adicional y el segundo sensor se emplean en la puesta en marcha del sistema o tras la detección de un error de posicionamiento para recalibrar el sensor de posición incremental.

Una aplicación en la que se utilizan motores síncronos de IP es la de controlar la operación de la cabina de un ascensor. Tradicionalmente, los motores de corriente continua (CC) o los motores de inducción de CA han sido el motor principal utilizado para controlar la cabina del ascensor. Estos motores se montan en una sala de máquinas, a menudo, en el techo de un edificio, encima del hueco de ascensor. Los motores están conectados a través de una caja de cambios a una polea alrededor de la cual se ejecutan los cables a la cabina del ascensor. Sin embargo, los motores de IP proporcionan una mayor densidad de par, lo que permite que un motor físicamente más pequeño que el motor de CC o CA controle una cabina de ascensor de capacidad comparable. Además de proporcionar una mayor densidad de par, los motores de IP para controlar las cabinas de los ascensores se han diseñado para ocupar menos espacio. Estos motores de IP pueden incluir un alto número de polos, una construcción de flujo radial y rotores externos. Los motores suelen tener un radio más grande que la longitud axial y pueden incluir, además, una polea montada en el rotor que proporciona un accionamiento directo de la cabina del ascensor. La densidad de par mejorada y la construcción física también pueden permitir que el motor de IP se monte en el hueco de ascensor, eliminando la sala de máquinas que, a su vez, reduce los gastos y mejora la estética de un edificio.

Sin embargo, la construcción física del motor de IP puede afectar a la capacidad de montar un codificador en el motor. Debido al rotor externo, el motor de IP puede no incluir un miembro giratorio central. Si el motor de IP es, por ejemplo, un motor de doble rotor que incluye un miembro giratorio central, no obstante, puede no ser deseable incluir un eje que se extienda axialmente en el que se pueda montar un codificador. El eje aumentará la longitud axial del motor de IP, que, para un motor de IP montado en eje, sobresale aún más en el hueco de ascensor. En consecuencia, un codificador que incluye una rueda de fricción, que se monta radialmente desde el motor de IP, configurado para acoplarse a una superficie del rotor externo, puede montarse en el motor de IP.

Sin embargo, un codificador que utiliza una rueda de fricción para acoplarse a un rotor tiene varias desventajas. En lugar de ser impulsado directamente por el rotor, el codificador es accionado por la rueda de fricción. Como resultado, el codificador genera una señal de posición angular que corresponde a la posición angular de la rueda de fricción. La rueda de fricción tiene un diámetro que puede ser varias veces menor que el diámetro de la superficie giratoria en la que se acopla. Para determinar la posición angular del rotor, se debe utilizar la relación entre el diámetro de la rueda de fricción y la superficie giratoria. El error en el valor de la posición angular del rotor puede acumularse en función del nivel de precisión utilizado para la relación. Además, la rueda de fricción se somete a un deslizamiento contra la superficie giratoria, lo que da como resultado un mayor error de posición entre la señal de posición angular generada por el codificador y la posición angular del rotor. Debido a que el motor de IP puede tener una gran cantidad de polos, una pequeña cantidad de error al determinar la posición angular del rotor puede dar como resultado un error sustancial en el ángulo eléctrico de la tensión aplicada al estátor.

Recientemente, se han desarrollado métodos de compensación de la posición angular para corregir los errores de posición acumulados. Estos métodos utilizan técnicas sin sensor para determinar una posición angular estimada del motor. Las técnicas sin sensores usan valores ordenados o medidos de señales eléctricas, como la tensión o la corriente suministrada al motor, para determinar la posición angular del motor. El ángulo de la señal eléctrica se extrae del valor ordenado o medido y, en función de las propiedades del motor y el conocimiento de cómo respondería el motor a la señal eléctrica, se determina la posición angular del motor. Un ejemplo de dicho método aparece divulgado en el documento WO 2009/144362 A1. Sin embargo, estas técnicas sin sensores a menudo se basan en señales eléctricas que no están bien definidas o que están sujetas a ruido eléctrico a bajas velocidades. Como resultado, no pueden compensar el error de posición acumulado a continuación, por ejemplo, un tercio de la velocidad nominal. De este modo, sería deseable proporcionar un sistema que sea capaz de compensar el error de posición acumulado en todo el intervalo operativo del motor.

Breve descripción de la invención

El objeto divulgado en el presente documento describe un sistema para determinar la posición angular de un motor síncrono. Un codificador con una rueda de fricción se acopla a una superficie giratoria del motor. La rueda de fricción gira por la rotación del motor y el codificador genera una señal correspondiente a la posición angular de la rueda de fricción. Un sensor independiente, como un sensor de proximidad, se proporciona para generar un pulso una vez por revolución del motor. El sensor independiente detecta la presencia de un objetivo fijado o formado integralmente con la superficie giratoria del motor y genera el pulso cuando el objetivo está próximo al sensor. Un controlador recibe la señal correspondiente a la posición angular de la rueda de fricción, así como el pulso generado por el sensor independiente para determinar una posición angular del motor. El controlador compensa la posición angular del motor cada vez que se genera el pulso, lo que corrige el error de posición generado, por ejemplo, debido al deslizamiento de la rueda de fricción.

De acuerdo con una realización de la invención, se divulga un sistema para determinar una posición angular de un motor de imanes permanentes (IP) que controla una cabina de ascensor. El motor de IP incluye un rotor que tiene al menos una superficie giratoria externa. El sistema incluye una rueda de fricción configurada para acoplarse a una de las superficies giratorias externas para provocar la rotación de la rueda de fricción en respuesta a la rotación del rotor. Un codificador está conectado operativamente a la rueda de fricción y configurado para generar al menos una señal correspondiente a la rotación de la rueda de fricción. Un objetivo está ubicado en una de las superficies giratorias externas y un sensor sin contacto está montado en el motor de IP. El sensor sin contacto está configurado para generar una señal correspondiente al objetivo que se encuentra dentro de una distancia de detección del sensor sin contacto. Un accionador de motor está configurado para controlar el motor de IP. El accionador de motor incluye una primera entrada configurada para recibir la señal correspondiente al giro de la rueda de fricción, una segunda entrada configurada para recibir la señal del sensor sin contacto, un dispositivo de memoria configurado para almacenar un programa y un procesador configurado para ejecutar el programa. El procesador ejecuta el programa para determinar una posición angular no compensada del motor de IP en función de la señal correspondiente a la rotación de la rueda de fricción y para determinar una posición angular compensada del motor de IP en función del valor de la posición angular no compensada y de la señal del sensor sin contacto.

De acuerdo con otro aspecto de la invención, el objetivo se encuentra en una posición de referencia. La posición de referencia se almacena en el dispositivo de memoria y la posición angular no compensada del motor de IP se determina, además, en función de la posición de referencia. El objetivo puede estar formado integralmente con la superficie giratoria, y el sensor sin contacto puede ser, pero sin limitación, un sensor de proximidad magnético u óptico.

De acuerdo con otro aspecto más de la invención, la rueda de fricción tiene un primer diámetro, la superficie giratoria del motor síncrono tiene un segundo diámetro y el procesador está configurado, además, para determinar la posición angular no compensada del motor de IP en función de una relación entre el primer diámetro y el segundo diámetro.

De acuerdo con otra realización de la invención, un sistema para determinar la posición angular de un motor síncrono incluye un codificador que tiene una rueda de fricción acoplada operativamente al codificador. El codificador está configurado para generar una señal correspondiente a una posición angular de la rueda de fricción, y una superficie exterior de la rueda de fricción está configurada para acoplarse con un miembro giratorio del motor síncrono. Un objetivo está ubicado en el miembro giratorio del motor síncrono, y un sensor está montado de forma fija cerca del miembro giratorio del motor síncrono. El sensor está configurado para generar un pulso cuando el objetivo pasa por el sensor, y un accionador de motor está configurado para controlar la operación del motor síncrono. El accionador de motor incluye una primera entrada configurada para recibir la señal del codificador, una segunda entrada configurada para recibir el pulso del sensor, un dispositivo de memoria configurado para almacenar un programa y un procesador configurado para ejecutar el programa para determinar una posición angular del motor síncrono en función de la señal del codificador y para compensar la posición angular del motor síncrono cuando se recibe el pulso en la segunda entrada. El sensor puede ser un sensor sin contacto configurado para generar el pulso cuando el objetivo se encuentra dentro de una distancia de detección del sensor.

De acuerdo con otra realización más de la invención, se divulga un método para compensar un error de posición en un accionador de motor configurado para controlar un motor síncrono. El método incluye las etapas de montar un codificador que tiene una rueda de fricción de modo que la rueda de fricción se acople con una superficie giratoria del motor síncrono, montar un sensor en el motor síncrono próximo a la superficie giratoria del motor síncrono y fijar un objetivo a la superficie giratoria del motor síncrono de modo que el objetivo pase por el sensor una vez por revolución del motor síncrono. Se genera una señal con el codificador correspondiente a una posición angular de la rueda de fricción y se transmite a un procesador en el accionador de motor. Se genera un pulso con el sensor cada vez que el objetivo pasa por el sensor y se transmite al procesador en el accionador de motor.

En el procesador se determina una posición angular del motor síncrono en función de la señal del codificador y se compensa cada vez que se recibe un pulso del sensor.

Estos y otros objetos, ventajas y características de la invención serán evidentes para los expertos en la materia a partir de la descripción detallada y los dibujos adjuntos.

Breve descripción de los dibujos

En los dibujos adjuntos se ilustran varias realizaciones ilustrativas del objeto divulgado en el presente documento, en los que los números de referencia similares representan partes iguales en todos ellos, y en los que:

la FIG. 1 es un ejemplo de un eje de ascensor que incorpora un motor y un accionador de motor que utiliza un sistema de detección de posición de acuerdo con una realización de la invención;

la FIG. 2 es una vista isométrica parcial del sistema de detección de posición de la FIG. 1;

la FIG. 3 es una representación de un diagrama de bloques del motor, de un accionador de motor y de un sistema de detección de posición de la FIG. 1; y

la FIG. 4 es una representación de un diagrama de bloques de un ejemplo de un módulo de control de motor que se ejecuta en el accionador de motor de la FIG. 1.

A la hora de describir las realizaciones preferidas de la invención que se ilustran en los dibujos, se recurrirá a una terminología específica por motivos de claridad. Sin embargo, no se pretende que la invención se limite a los términos específicos seleccionados y se entiende que cada término específico incluye todos los equivalentes técnicos que funcionan de manera similar para lograr un propósito similar. Por ejemplo, la palabra "conectado", "unido", o los términos similares a los mismos se utilizan a menudo. No se limitan a la conexión directa, sino que incluyen la conexión a través de otros elementos cuando los expertos en la materia reconozcan que dicha conexión es equivalente.

Descripción detallada de las realizaciones preferidas

Las diversas características y detalles ventajosos de la materia objeto divulgada en el presente documento se explican más completamente con referencia a las realizaciones no limitativas descritas en detalle en la siguiente descripción.

Volviendo inicialmente a la figura 1, se ilustra un ejemplo de un ascensor 10 que incorpora una realización de la presente invención. El hueco de ascensor 12 incluye una cabina 14 configurada para subir y bajar por el hueco 12. La cabina 14 incluye, por ejemplo, ruedas configuradas para acoplar los rieles 16 que se extienden verticalmente a lo largo de cada lado del eje 12 para mantener la alineación horizontal de la cabina 14 dentro del eje 12. Los cables 20 que se extienden alrededor de una polea o roldana, 18 montados en la parte superior de la cabina 14, se utilizan para subir y bajar la cabina 14 dentro del eje 12. De acuerdo con la realización ilustrada, un primer extremo de los cables 20 está montado de forma fija en un primer punto en la parte superior del eje 12 y se dirige hacia abajo y alrededor de la polea 18 montada en la parte superior de la cabina 14. Luego, los cables 20 se enrutan sobre una polea 78 montada en el motor 70. Los cables 20 continúan alrededor de una o más poleas 32 montadas en un contrapeso 30 y regresan a un segundo punto en la parte superior del eje 12. Se contempla que varias otras configuraciones de cables 20, las poleas 18 y el enrutamiento de cables se pueden utilizar de acuerdo con los requisitos de la aplicación.

De acuerdo con la realización ilustrada, el motor 70 está montado en una sala de máquinas situada encima del hueco de ascensor 12. Opcionalmente, el motor 70 puede montarse en el hueco de ascensor 12. El motor 70 es un motor síncrono de imanes permanentes (IP) de flujo axial con una polea 78 montada en el rotor. Una caja de conexiones 74 está montada en la parte superior del alojamiento 72. Uno o más conductores eléctricos 76 se extienden entre la caja de conexiones 74 y un accionador de motor 40. Los conductores eléctricos 76 pueden ser conductores individuales, cables multiconductores, o una combinación de estos, conducen señales entre el accionador de motor 40 y el motor 70. Las señales incluyen, pero sin limitación, energía eléctrica al motor, control de freno y retroalimentación de posición.

Volviendo a la figura 2, un sistema de retroalimentación de posición de acuerdo con una realización de la invención incluye un codificador 80 y un sensor 90, cada uno montado en el alojamiento 72 del motor 70. El codificador 80 incluye una rueda de fricción 82 que está configurada para acoplarse a una superficie giratoria 71 del motor 70. Un cuerpo 84 del codificador 80 incluye un transductor conectado operativamente a la rueda de fricción 82 para convertir el movimiento giratorio de la rueda de fricción 82 en una señal electrónica. El cuerpo 84 del codificador 80 también incluye un circuito electrónico configurado para transmitir la señal eléctrica desde el transductor a un controlador a través de un cable codificador 86. Un soporte de montaje 88 asegura el cuerpo 84 del codificador 80 al alojamiento 72 del motor 70 y se coloca de tal manera que la rueda de fricción 82 se acopla a una superficie giratoria 71 del motor 70.

De acuerdo con una realización de la invención, el sensor 90 es un sensor sin contacto. El sensor sin contacto 90 incluye un cuerpo 92 que tiene una superficie de detección 94. Un soporte de montaje 98 asegura el sensor sin contacto 90 al alojamiento 72 del motor 70 y coloca la superficie de detección 94 cerca de la superficie giratoria 71 del motor 70. Un objetivo 91 se fija a la superficie giratoria 71 de manera que pasa por la superficie de detección 94 del sensor sin contacto 90. Opcionalmente, se pueden fijar múltiples objetivos 91 a la superficie giratoria 71 o se puede usar un sensor 90 que contacta físicamente con la superficie giratoria 71. De acuerdo con otras realizaciones más de la invención, el objetivo 91 puede estar integrado con la superficie giratoria 71 y puede ser, por ejemplo, un miembro elevado en la superficie giratoria o una imagen pintada en la superficie giratoria 71. El sensor sin contacto 90 puede ser, pero sin limitación, un sensor magnético u óptico que detecta un objetivo ferroso o reflectante, respectivamente. El sensor sin contacto 90 incluye un circuito electrónico configurado para generar una señal cuando el objetivo 91 está ubicado a una distancia de detección del sensor sin contacto 90 o menos. La señal puede ser un pulso 93, donde la señal está encendida mientras el objetivo está dentro de una distancia de detección del sensor 90 y apagada cuando el objetivo está fuera de la distancia de detección, y el pulso 93 se transmite a través de un cable 96 a un controlador.

De acuerdo con la realización ilustrada, la superficie giratoria 71 es una superficie generalmente cilíndrica. La superficie giratoria 71 puede ser un rotor externo donde se encierran los devanados del estátor, al menos en parte, dentro de la superficie giratoria 71. Opcionalmente, la superficie giratoria 71 puede ser una periferia exterior, por ejemplo, de un tambor que tiene una periferia exterior que define la superficie giratoria 71 y al menos un lado que define una superficie dentro de la periferia exterior. El lateral del tambor puede montarse en el rotor de manera que el tambor gire con el rotor. De acuerdo con una realización de la invención, la superficie giratoria 71 está configurada para acoplarse mediante pastillas de freno para detener el motor 70. Opcionalmente, el lado puede extenderse más allá de la periferia exterior de la superficie giratoria 71 formando un disco en el que los frenos de calibre están configurados para acoplarse para detener el motor. Se contempla que el codificador 80 pueda montarse directamente en el motor 70 o en otra estructura rígida, de modo que la rueda de fricción 82 pueda acoplarse con la superficie giratoria 71, el disco, una polea 78 montada axialmente hacia fuera del motor 70, o cualquier otra superficie externa adecuada configurada para girar con la rotación del motor 70.

Con referencia también a la figura 3, el accionador de motor 40 incluye una sección de conversión de potencia 43. La sección de conversión de energía 43 convierte la energía de entrada 21 a la tensión deseada en la salida 22. De acuerdo con la realización ilustrada, la sección de conversión de energía 43 incluye una sección rectificadora 42 y una sección inversora 46, que convierte una entrada de CA fija 21 en una salida de Ca de amplitud variable y frecuencia variable 22. Opcionalmente, se pueden incluir otras configuraciones de la sección de conversión de energía 43 de acuerdo con los requisitos de la aplicación. La sección rectificadora 42 está eléctricamente conectada a la entrada de energía 21. La sección rectificadora 42 puede ser pasiva, como un puente de diodos, o activa, incluyendo dispositivos electrónicos de potencia controlada, tales como transistores. La sección rectificadora 42 convierte la entrada de tensión de CA 21 en una tensión de CC presente en un bus de CC 44. El bus de CC 44 puede incluir una capacitancia de bus 48 conectada a través del bus de CC 44 para suavizar el nivel de la tensión de CC presente en el bus de CC 44. Como se sabe en la técnica, la capacitancia del bus 48 puede incluir uno o varios capacitores dispuestos en serie, en paralelo, o una combinación de los mismos de acuerdo con las potencias nominales del accionador de motor 40. Una sección inversora 46 convierte la tensión de CC en el bus de CC 44 a la tensión deseada en la salida 22 para el motor 70 de acuerdo con las señales de conmutación 62.

El accionador de motor 40 incluye, además, un procesador 50 conectado a un dispositivo de memoria 52. Se contempla que el procesador 50 pueda ser un solo procesador o varios procesadores que funcionen en tándem. Se contempla, además, que el procesador 50 puede implementarse en parte o en su totalidad en una matriz de puertas programables en campo (FPGA), un circuito integrado de aplicación específica (ASIC), un circuito lógico, o una combinación de los mismos. El dispositivo de memoria 52 puede ser uno o varios dispositivos electrónicos, incluida una memoria estática, una memoria dinámica o una combinación de los mismos. El dispositivo de memoria 52 almacena preferiblemente parámetros del accionador de motor 40 y uno o más programas, que incluyen instrucciones ejecutables en el procesador 50. Una tabla de parámetros puede incluir un identificador y un valor para cada uno de los parámetros. Los parámetros pueden configurar, por ejemplo, la operación del accionador de motor 40 o almacenar datos para su uso posterior por parte del accionador de motor 40.

El procesador 50 está configurado para ejecutar un módulo de control de motor 100, como se muestra de la figura 4. El procesador 50 recibe señales de retroalimentación, 55 y 57, de los sensores, 54 y 56 respectivamente. Los sensores, 54 y 56, pueden incluir uno o más sensores que generan señales, 55 y 57, correspondientes a la amplitud de tensión y/o corriente presente en el bus de CC 44 o en la salida 22 del accionador de motor 40 respectivamente. Las señales de conmutación 62 pueden ser determinadas por un circuito integrado específico de la aplicación 60 que recibe señales de referencia de un procesador 50 u, opcionalmente, directamente por el procesador 50 ejecutando las instrucciones almacenadas. Las señales de conmutación 62 se generan, por ejemplo, en función de las señales de retroalimentación, 55 y 57, recibidas en el procesador 50.

El procesador 50 también está configurado para generar una referencia de tensión 111 al motor 70 correspondiente a la amplitud y frecuencia necesarias para hacer funcionar el motor 70 a la referencia de velocidad deseada 101. El sistema incluye un sensor de posición 80, como un codificador o reductor, montado en el motor 70 y conectado al accionador de motor 40 a través de una conexión eléctrica 86 para proporcionar una señal de retroalimentación de posición 95 al procesador 50. El codificador 80 es impulsado por la rueda de fricción 82 para generar la señal de retroalimentación de posición 95. El sistema también incluye un sensor 90 montado en el motor 70 y conectado al accionador de motor 40 a través de una conexión eléctrica 96 para proporcionar un pulso 93 al procesador 50 cada vez que el objetivo 91 pasa por el sensor 90. Tanto la señal de retroalimentación de posición 95 como el pulso 93 se proporcionan como entradas a un módulo de retroalimentación 120. El módulo de retroalimentación 120 incluye un bloque de ganancia 122 que convierte la señal de retroalimentación de posición 95 en una posición angular no compensada del motor 70 y un compensador 124 que corrige la posición angular del motor 70 cada vez que entra un pulso 93 en el módulo de retroalimentación 120. La posición compensada se proporciona como entrada a un bloque derivado 126 para determinar una señal de retroalimentación de velocidad 103 correspondiente a la velocidad angular del motor 70.

De acuerdo con la realización ilustrada, el módulo de control del motor 100 recibe una referencia de velocidad 101 y la compara con la señal de retroalimentación de velocidad 103 en una unión de suma 102. La diferencia entre la referencia de velocidad 101 y la señal de retroalimentación de velocidad 103 se proporciona como entrada al regulador de velocidad 104. El regulador de velocidad 104 puede ser cualquier controlador adecuado, como un proporcional (P), un controlador proporcional-integral (P1) o un proporcional-integral-derivativo (PID). El regulador de velocidad 104 puede incluir, además, filtros, elementos de ganancia adicionales u otros elementos de acuerdo con los requisitos de rendimiento. Se emite una referencia de par desde el regulador de velocidad 104 y se proporciona como entrada a un bloque de ganancia 106 que convierte la referencia de par en una referencia de corriente. La referencia actual se compara con una señal de retroalimentación actual 57 en la unión sumadora 108. La diferencia entre la referencia de corriente y la retroalimentación de corriente 57 se proporciona como entrada al regulador de corriente 110. El regulador de corriente 110 puede ser cualquier controlador adecuado, como un proporcional (P), un controlador proporcionalintegral (PI) o un proporcional-integral-derivativo (PID). El regulador de corriente 110 puede incluir, además, filtros, elementos de ganancia adicionales u otros elementos de acuerdo con los requisitos de rendimiento. El regulador de corriente 110 emite la referencia de tensión 111 que se proporciona como entrada al módulo de modulación 112 junto con la posición angular compensada 113. El módulo de modulación 112 genera las señales de conmutación 62 utilizadas para controlar la sección inversora 46 y para convertir la tensión de CC en el bus de CC 44 a la tensión deseada en la salida 22 para el motor 70. Se contempla que se puedan utilizar varias otras configuraciones del módulo de control del motor 100 para generar la referencia de tensión 11 siempre que el módulo de control del motor 100 utilice la señal de retroalimentación de posición 95 y el pulso 93 para generar la señal de posición angular 113.

Durante su operación, el codificador 80 y el sensor 90 son utilizados por el accionador de motor 40 para determinar la posición angular del motor 70. El codificador 80 genera una señal de retroalimentación de posición 95 correspondiente a la rotación de la rueda de fricción 82. La señal de retroalimentación de posición 95 puede ser, pero sin limitación, un solo tren de pulsos, un par de trenes de pulsos compensados por 90 grados, una sola forma de onda sinusoidal o un par de formas de onda sinusoidales compensadas por 90 grados, A medida que gira la rueda de fricción 82, el codificador 80 genera continuamente la señal de retroalimentación de posición 95 y la transmite al accionador de motor 40.

El accionador de motor 40 usa la señal de retroalimentación de posición 95 para rastrear la posición angular del motor 70. Habitualmente, un circuito dedicado rastrea las transiciones en el estado del tren de pulsos o lee el valor actual de las formas de onda sinusoidales y almacena un valor de la posición en el dispositivo de memoria 52 para el procesamiento posterior. El procesador 50 lee el valor de la posición. Por ejemplo, la señal de retroalimentación de posición 95 puede ser un tren de pulsos que genera 1024 pulsos por revolución de la rueda de fricción 82, El circuito dedicado puede proporcionar un valor de 0-1023 correspondiente a la posición angular de la rueda de fricción. El procesador 50 lee la posición del dispositivo de memoria para determinar la posición angular relativa de la rueda de fricción 82 sobre una rotación de la rueda de fricción 82. Se puede utilizar una rutina de puesta en servicio para identificar un punto de referencia y asociar el punto de referencia a un valor específico de la posición angular, de modo que el procesador 50 conozca también la posición absoluta de la rueda de fricción 82. De acuerdo con una realización de la invención, el punto de referencia puede ser el objetivo 91 ubicado en la superficie giratoria 71 del motor 70. Opcionalmente, el circuito dedicado es un circuito contador que aumenta con cada pulso 93 recibido en una dirección y disminuye con cada pulso 93 recibido en la dirección opuesta. El procesador 50 lee el número actual de recuentos y lo compara con el número anterior de recuentos para determinar la posición angular actual de la rueda de fricción 82. Se contempla que puedan utilizarse varios otros métodos de procesamiento de la señal de retroalimentación de posición 95 para generar una posición angular de la rueda de fricción 82.

El procesador 50 convierte la posición angular de la rueda de fricción 82 en un valor no compensado de posición angular del motor 70. La rueda de fricción 82 tiene un diámetro fijo y el rotor, u otra superficie giratoria, 71 del motor 70 tiene un diámetro fijo. Los valores del diámetro tanto para la rueda de fricción 82 como para la superficie giratoria 71 pueden almacenarse en el dispositivo de memoria 52. Opcionalmente, un valor de la relación entre el diámetro de la rueda de fricción 82 y el diámetro de la superficie giratoria 71 puede almacenarse en la memoria. El procesador 50 convierte la posición angular de la rueda de fricción 82 en el valor de posición angular no compensado del motor 70 en función de la relación entre los dos diámetros. Por ejemplo, el diámetro de la rueda de fricción 82 puede ser de 5 in (12,7 cm) y el diámetro de la superficie giratoria puede ser de 50 in (127 cm). El procesador 50 determina el número de rotaciones de la rueda de fricción 82 que se requieren durante una rotación del motor 70. El procesador 50 puede mantener, por ejemplo, un contador que aumenta cada vez que la rueda de fricción 82 completa una rotación en la primera dirección y que disminuye cada vez que la rueda de fricción 82 completa una rotación en la dirección opuesta. Manteniendo un total acumulado del número de revoluciones de la rueda de fricción 82 y utilizando la posición angular actual de la rueda de fricción 82, el procesador 50 determina el valor de posición angular no compensado del motor 70. Con referencia a la figura 4, se contempla que el bloque de ganancia 122 ejecute las instrucciones necesarias para convertir la señal de retroalimentación de posición 95 a la posición angular no compensada del motor 70.

Habiendo determinado la posición angular no compensada del motor 70, el procesador 50 ejecuta, además, el compensador 124 para corregir el error en el valor de la posición angular no compensada del motor 70. El error puede surgir, por ejemplo, debido a cálculos internos al convertir la posición angular de la rueda de fricción 82 a la posición angular del motor 70. La precisión con la que se conoce el diámetro de la rueda de fricción 82 y el diámetro de la superficie giratoria 71, así como la precisión con la que se realiza la conversión, puede introducir errores. Además, la rueda de fricción 82 puede estar sujeta a deslizamiento con respecto a la superficie giratoria 71 debido, por ejemplo, a vibraciones y/o aceleraciones/desaceleraciones repentinas. Debido a la gran cantidad de polos utilizados en muchos motores síncronos de IP 70 para ascensores, un pequeño error en la posición angular física del motor de IP 70 da como resultado un error más significativo para el ángulo eléctrico de la tensión aplicada al estátor del motor de IP 70. El sensor 90 se proporciona para generar un pulso 93 cada vez que el objetivo 91 pasa por el sensor 90. El objetivo 91 está ubicado en una posición angular conocida, definiendo un punto de referencia en el motor 70. Se contempla que la relación entre el objetivo 91 y la posición angular del motor pueda establecerse mediante un procedimiento de puesta en marcha inicial y el valor almacenado en el dispositivo de memoria 52. Cada vez que el objetivo 91 pasa por el sensor 90, el procesador 50 recibe el pulso 93 y compara la posición angular del motor 70 con el valor de referencia. El compensador 124 corrige la posición angular del motor 70 para que se alinee con el valor de referencia. La corrección puede ocurrir, por ejemplo, por la suma o resta de la diferencia entre la posición angular del motor 70 y la posición de referencia o por un cambio gradual en la posición angular entre los pulsos 93 implementados, por ejemplo, mediante un controlador de PI. La posición angular compensada del motor 70 se usa para determinar la retroalimentación de velocidad. Tanto la retroalimentación de velocidad como la posición angular compensada se proporcionan al módulo de control del motor 100 para generar la tensión de salida deseada para controlar el motor 70.

Debe entenderse que la invención no se limita en su aplicación a los detalles de construcción y disposiciones de los componentes expuestos en el presente documento. La invención es susceptible de otras realizaciones y de ser puesta en práctica o llevada a cabo de varias maneras.

Claims (12)

REIVINDICACIONES

1. Un sistema para determinar una posición angular de un motor síncrono (70), comprendiendo el sistema:

un codificador (80) que tiene una rueda de fricción (82) acoplada operativamente al codificador (80), en donde el codificador (80) está configurado para generar una señal correspondiente a una posición angular de la rueda de fricción (82) y en donde una superficie exterior de la rueda de fricción (82) está configurada para acoplarse con un miembro giratorio (71) del motor síncrono (70);

un objetivo (91) en el miembro giratorio (71) del motor síncrono (70);

un sensor (90) montado de forma fija cerca del miembro giratorio (71) del motor síncrono (70) y configurado para generar un pulso cuando el objetivo (91) pasa por el sensor (90); y

un accionador de motor (40) configurado para controlar la operación del motor síncrono (70), incluyendo el accionador de motor (40):

una primera entrada configurada para recibir la señal del codificador (80),

una segunda entrada configurada para recibir el pulso del sensor (90),

un dispositivo de memoria (52) configurado para almacenar un programa, y

un procesador (50) configurado para ejecutar el programa para determinar la posición angular del motor síncrono (70) en función de la señal del codificador (80) y para compensar la posición angular del motor síncrono (70) cuando el pulso se recibe en la segunda entrada.

2. El sistema según la reivindicación 1, en donde el sensor (90) es un sensor sin contacto configurado para generar el pulso cuando el objetivo (91) está ubicado dentro de una distancia de detección del sensor (90).

3. El sistema según la reivindicación 1 o 2, en donde:

el motor síncrono (70) es un motor de imanes permanentes (IP) que controla una cabina de ascensor,

el motor de IP incluye un rotor que tiene al menos una superficie giratoria externa, y

el miembro giratorio (71) del motor síncrono (70) se selecciona de una de las al menos una superficie giratoria externa.

4. El sistema según la reivindicación 2 o 3, en donde el sensor (90) se selecciona de entre un sensor de proximidad magnético y un sensor de proximidad óptico.

5. El sistema según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde la rueda de fricción (82) tiene un primer diámetro, el miembro giratorio (71) del motor síncrono (70) tiene un segundo diámetro y el procesador (50) está configurado, además, para determinar la posición angular del motor síncrono (70) en función de una relación entre el primer diámetro y el segundo diámetro.

6. El sistema según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde el objetivo (91) está situado en una posición de referencia y la posición angular del motor síncrono (70) se determina, además, en función de la posición de referencia.

7. El sistema según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde el objetivo (91) está formado integralmente con el miembro giratorio (71).

8. Un método para compensar un error de posición en un accionador de motor (40) configurado para controlar un motor síncrono (70), comprendiendo el método las etapas de:

montar un codificador (80) que tiene una rueda de fricción (82) en el motor síncrono (70), de modo que la rueda de fricción (82) se acople a una superficie giratoria del motor síncrono (70);

montar un sensor (90) próximo a la superficie giratoria del motor síncrono (70);

fijar un objetivo (91) a la superficie giratoria del motor síncrono (70), de modo que el objetivo (91) pase por el sensor (90) una vez por revolución del motor síncrono (70);

generar con el codificador (80) una señal correspondiente a una posición angular de la rueda de fricción (82); transmitir la señal a un procesador (50) en el accionador de motor (40);

generar un pulso con el sensor (90) cada vez que el objetivo (91) pase por el sensor (90);

transmitir el pulso al procesador (50) en el accionador de motor (40);

determinar una posición angular del motor síncrono (70) en el procesador (50) en función de la señal del codificador (80); y

compensar la posición angular del motor síncrono (70) en el procesador (50) cada vez que se reciba el pulso del sensor (90).

9. El método según la reivindicación 8, en donde el sensor (90) es un sensor sin contacto configurado para generar el pulso cuando el objetivo (91) está ubicado dentro de una distancia de detección del sensor (90).

10. El método según la reivindicación 9, en donde el sensor (90) se selecciona de entre un sensor de proximidad magnético y un sensor de proximidad óptico.

11. El método según la reivindicación 8 o 9, en donde la rueda de fricción (82) tiene un primer diámetro, la superficie giratoria del motor síncrono (70) tiene un segundo diámetro y la posición angular del motor síncrono (70) se determina también en función de una relación entre el primer diámetro y el segundo diámetro.

12. El método según la reivindicación 8 o 9, en donde el objetivo (91) está situado en una posición de referencia y la posición angular del motor síncrono (70) también se determina en función de la posición de referencia.