基于安全转矩取消（STO）和矢量控制（FOC）的电梯主动安全技术研究

摘要：目前电梯主要通过各种电气安全装置及安全部件的配合使用来保障运行安全，各类安全保护装置基本采用电气技术或机械技术的被动安全保护措施。特别是永磁同步电动机作为曳引主机时，许多功能严重依赖制动器本身的安全可靠程度，当制动器失效时，采用制动器作为制停部件的安全保护装置也随之失效。在即将实施的新标准《电梯制造与安装安全规范 第1部分：乘客电梯和载货电梯》（GB/T 7588.1—2020）中增加了安全转矩取消（STO）功能作为断开电动机运转供电的方法之一。现对该技术进行了介绍，此新功能结合目前先进的矢量控制（FOC）技术，为电梯采用主动安全保护措施提供了坚实基础，在未来具有广阔的应用前景。

关键词：安全转矩取消;矢量控制;主动安全;电梯

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安全转矩取消（Safe Torque Off，STO）功能是指电动机停止运行时能控制变频器关闭转矩输出，避免意外启动造成安全事故。在电梯应用中，STO功能与制动器最大的区别在于，STO功能可以在不关闭电源的情况下切断电动机的动力来源，而制动器是在特定情况下（断电、未有使能状态）抱住制动轮或轴。在新标准《电梯制造与安装安全规范第1部分：乘客电梯和载货电梯》（GB/T 7588.1—2020）中增加了关于断开电动机运转供电的规定：“5.9.2.5.4 d）具有符合GB/T 12668.502—2013中的4.2.2.2规定的安全转矩取消（STO）功能的调速电气传动系统，该安全转矩取消（STO）功能的安全完整性等级应达到SIL3，且硬件故障裕度应至少为1。”[1]

目前永磁同步电动机采用的控制方法主要有三种：变频变压（VVVF）、直接转矩（DTC）和矢量控制（FOC）[2]。……