專利名稱：電梯節(jié)能裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電梯節(jié)能裝置，特別是涉及一種利用儲(chǔ)能裝置實(shí)現(xiàn)電梯節(jié)能的裝置。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，通過(guò)適當(dāng)控制增設(shè)于電梯驅(qū)動(dòng)主回路中的儲(chǔ)能裝置使其在電梯電機(jī)再生運(yùn)行時(shí)儲(chǔ)存再生能量，在電梯電機(jī)電動(dòng)運(yùn)行時(shí)釋放所儲(chǔ)能量，從而為電梯電機(jī)的電動(dòng)運(yùn)行提供電能的方式來(lái)解決電梯電機(jī)運(yùn)行中產(chǎn)生的再生能量的處理問(wèn)題，同時(shí)實(shí)現(xiàn)電梯節(jié)能效果已經(jīng)成為電梯行業(yè)的研究熱點(diǎn)，如中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)公布說(shuō)明書(shū)CN 101381046A、 CN 1845417A、CN1946625A,中國(guó)發(fā)明專利說(shuō)明書(shū) CN 100593504C、CN 100450907C、 CN1229275C 和國(guó)際申請(qǐng)說(shuō)明書(shū) W02010/019122A1、W02010/019123AU W02010/019126AU W02010/027346A1 等。在利用儲(chǔ)能裝置“再生儲(chǔ)能、電動(dòng)釋能”實(shí)現(xiàn)節(jié)能的電梯節(jié)能裝置中，儲(chǔ)能裝置控制器對(duì)流經(jīng)所述充放電電路的充放電電流進(jìn)行控制，使其大小和方向均跟蹤其指令值， 藉此實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能裝置的充放電過(guò)程。在現(xiàn)有技術(shù)中，儲(chǔ)能裝置的充放電電流指令值一般是通過(guò)根據(jù)電梯曳引機(jī)的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)通過(guò)實(shí)時(shí)計(jì)算來(lái)生成。由于是實(shí)時(shí)計(jì)算，且有些技術(shù)較為繁復(fù)、計(jì)算量很大，因此會(huì)給處理器造成較大的計(jì)算負(fù)擔(dān)。盡管國(guó)際申請(qǐng)說(shuō)明書(shū) W02010/027346A1通過(guò)確定電梯的預(yù)測(cè)使用模式、設(shè)定儲(chǔ)能裝置的目標(biāo)存儲(chǔ)狀態(tài)以及電梯曳引機(jī)、電源和儲(chǔ)能裝置之間的功率交換實(shí)現(xiàn)了電梯節(jié)能，但該方法存在需要收集電梯的以往運(yùn)行數(shù)據(jù)，需要較大的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量，其實(shí)際效果在一定程度上依賴于分析結(jié)果的準(zhǔn)確程度等不足之處。另一方面，在基于儲(chǔ)能裝置的電梯節(jié)能裝置中，儲(chǔ)能裝置的容量及其所儲(chǔ)能量對(duì)電梯節(jié)能的實(shí)際效果具有直接的影響，但現(xiàn)有技術(shù)尚未對(duì)該問(wèn)題進(jìn)行深入探討。一般處理方式為儲(chǔ)能裝置放電為電梯電機(jī)電動(dòng)運(yùn)行提供電能，當(dāng)儲(chǔ)能裝置放電完畢時(shí)，直接由儲(chǔ)能裝置供電切換成由電網(wǎng)供電；儲(chǔ)能裝置存儲(chǔ)電梯電機(jī)再生運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的再生能量，當(dāng)儲(chǔ)能裝置充滿電能時(shí)，切換為由能耗電路將再生能量轉(zhuǎn)換為熱能釋放掉或通過(guò)可控整流器回饋給電網(wǎng)。該處理方式完全不考慮電梯本次運(yùn)行需消耗的電能或?qū)a(chǎn)生的再生能量與儲(chǔ)能裝置中已儲(chǔ)能量或剩余容量信息，僅是通過(guò)簡(jiǎn)單的切換來(lái)滿足電梯電機(jī)的電能需求(吸收或產(chǎn)生)，而伴有較大電流沖擊的切換過(guò)程會(huì)導(dǎo)致母線電壓較為劇烈的波動(dòng)，從而對(duì)電梯驅(qū)動(dòng)性能產(chǎn)生不利影響，此外較大的電流沖擊還可能會(huì)對(duì)儲(chǔ)能裝置的壽命等產(chǎn)生負(fù)面作用。此外，出于成本、體積等方面的考慮，一般儲(chǔ)能類的電梯節(jié)能裝置中儲(chǔ)能裝置的容量都相對(duì)有限，這使得儲(chǔ)能裝置容量的利用情況成為影響該類電梯節(jié)能裝置節(jié)能效果的一個(gè)重要因素。因此，如何充分利用儲(chǔ)能裝置的容量以最大限度地實(shí)現(xiàn)電梯節(jié)能就成為影響該類電梯節(jié)能裝置節(jié)能效果的一個(gè)重要因素。因此，開(kāi)發(fā)一種能夠利用儲(chǔ)能裝置處理電梯運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的再生能量并降低電梯能耗，同時(shí)還能充分利用儲(chǔ)能裝置的容量，有效克服現(xiàn)有技術(shù)中處理器運(yùn)算負(fù)荷過(guò)大和需要大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量，充分利用電梯本次運(yùn)行需消耗的電能或?qū)a(chǎn)生的再生能量及其與儲(chǔ)能裝置中已儲(chǔ)能量或剩余容量間的關(guān)系，有效減緩母線電壓劇烈波動(dòng)，避免儲(chǔ)能裝置的充放電電流沖擊等缺點(diǎn)的電梯節(jié)能裝置，成為利用儲(chǔ)能裝置實(shí)現(xiàn)電梯節(jié)能的一個(gè)有待解決的技術(shù)課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種電梯節(jié)能裝置，能夠有效減小處理器的運(yùn)算負(fù)荷，減小數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量，有效減緩母線電壓劇烈波動(dòng)，并能實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能裝置容量的充分利用。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的電梯節(jié)能裝置包括一儲(chǔ)能裝置，經(jīng)一充放電電路跨接于直流母線兩端，用于儲(chǔ)存電梯電機(jī)再生運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的再生能量，并在電梯電機(jī)電動(dòng)運(yùn)行時(shí)將所儲(chǔ)能量釋放至直流母線，一儲(chǔ)能裝置狀態(tài)檢測(cè)器，用于檢測(cè)所述儲(chǔ)能裝置的工作狀態(tài)；一儲(chǔ)能裝置控制器，用于控制直流母線與所述儲(chǔ)能裝置間的能量流動(dòng)；一充放電電路，設(shè)置于直流母線與所述儲(chǔ)能裝置之間，用于實(shí)現(xiàn)二者之間的能量雙向流動(dòng)；其中，所述儲(chǔ)能裝置控制器根據(jù)電梯后續(xù)運(yùn)行中各零功率點(diǎn)的儲(chǔ)能裝置已儲(chǔ)能量或剩余容量，以及電梯電機(jī)在各相鄰零功率點(diǎn)間或由當(dāng)前時(shí)刻或位置至最近的零功率點(diǎn)這一區(qū)間將消耗或產(chǎn)生的功率和能量的預(yù)估值對(duì)所述儲(chǔ)能裝置進(jìn)行充放電控制。本發(fā)明的電梯節(jié)能裝置能夠利用儲(chǔ)能裝置在電梯電機(jī)再生運(yùn)行時(shí)存儲(chǔ)再生能量， 在電梯電機(jī)電動(dòng)運(yùn)行時(shí)釋放所儲(chǔ)存的能量，提供給電梯電機(jī)供其電動(dòng)運(yùn)行，降低電梯能耗。本發(fā)明的電梯節(jié)能裝置通過(guò)在特定時(shí)刻或位置點(diǎn)計(jì)算充放電控制指令值，并充分利用電梯本次運(yùn)行需消耗的電能或?qū)a(chǎn)生的再生能量，及其與儲(chǔ)能裝置中已儲(chǔ)能量或剩余容量間的關(guān)系，來(lái)有效克服現(xiàn)有技術(shù)中處理器運(yùn)算負(fù)荷過(guò)大以及需要大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量的缺點(diǎn)ο本發(fā)明的電梯控制裝置通過(guò)適當(dāng)選取充放電控制指令值函數(shù)可有效減緩母線電壓劇烈波動(dòng)、避免儲(chǔ)能裝置的充放電電流沖擊。本發(fā)明的電梯控制裝置通過(guò)適當(dāng)選取充放電控制指令值函數(shù)還可進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能裝置容量的充分利用。在現(xiàn)有技術(shù)、尤其是在現(xiàn)已公開(kāi)的專利或?qū)＠暾?qǐng)文獻(xiàn)中，與本發(fā)明相關(guān)的主要是中國(guó)發(fā)明專利說(shuō)明書(shū)CNl21784IC和國(guó)際申請(qǐng)說(shuō)明書(shū)W02010/027346A1。中國(guó)發(fā)明專利說(shuō)明書(shū)CN1217841C利用增設(shè)的所需功率運(yùn)算電路，根據(jù)施加于電動(dòng)機(jī)的電壓指令值和電動(dòng)機(jī)電流或供給電動(dòng)機(jī)的電流指令值來(lái)實(shí)時(shí)計(jì)算電梯所需功率，然后再根據(jù)計(jì)算所得的電梯所需功率的正負(fù)判定電動(dòng)機(jī)處于電動(dòng)或再生狀態(tài)，最后充放電控制電路再根據(jù)判定結(jié)果進(jìn)行控制。該控制方式中，所需功率來(lái)自于施加于電動(dòng)機(jī)的電壓指令值和電動(dòng)機(jī)電流或供給電動(dòng)機(jī)的電流指令值；所需功率需實(shí)時(shí)計(jì)算；需判定電動(dòng)機(jī)狀態(tài)。本發(fā)明的電梯節(jié)能裝置中，儲(chǔ)能裝置控制器僅需在特定時(shí)刻或位置點(diǎn)計(jì)算充放電控制單元的控制指令值，并根據(jù)該指令值對(duì)儲(chǔ)能裝置的充放電進(jìn)行控制。顯然，本發(fā)明完全不同于中國(guó)發(fā)明專利說(shuō)明書(shū)CN1217841C，且與其相比，由于無(wú)需進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算、可有效降低處理器的計(jì)算負(fù)荷。國(guó)際申請(qǐng)說(shuō)明書(shū)W02010/027346A1雖然通過(guò)分析所存儲(chǔ)的包括運(yùn)行間隔時(shí)間、每次運(yùn)行的功率消耗等電梯運(yùn)行數(shù)據(jù)，來(lái)確定電梯的預(yù)測(cè)使用模式的方式，避免了其它技術(shù)中因?qū)崟r(shí)計(jì)算而導(dǎo)致的處理器的計(jì)算負(fù)荷大的缺點(diǎn)；但其存在需要收集電梯的以往運(yùn)行數(shù)據(jù)，需要較大的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量，其實(shí)際效果在一定程度上依賴于分析結(jié)果的準(zhǔn)確程度等不足之處。而本發(fā)明僅在在特定時(shí)刻或位置點(diǎn)計(jì)算充放電控制單元的控制指令值，即可對(duì)儲(chǔ)能裝置的充放電進(jìn)行控制，完全克服了國(guó)際申請(qǐng)說(shuō)明書(shū)W02010/027346A1的不足。此外，對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)尚未涉及的電梯本次運(yùn)行需消耗的電能或?qū)a(chǎn)生的再生能量及其與儲(chǔ)能裝置中已儲(chǔ)能量或剩余容量間的關(guān)系，本發(fā)明在充分利用該信息的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了儲(chǔ)能裝置容量的充分利用，有效避免了母線電壓劇烈波動(dòng)和儲(chǔ)能裝置充放電電流沖擊過(guò)大等缺點(diǎn)。


下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明圖1是本發(fā)明提供的電梯節(jié)能裝置一實(shí)施例的總體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明中儲(chǔ)能裝置控制器一實(shí)施例的示意圖；圖3是本發(fā)明中母線電壓控制回路一實(shí)施例的示意圖；圖4是本發(fā)明中充放電控制單元一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中符號(hào)說(shuō)明1、外部電源2、整流器3、平滑直流電容4、母線電壓檢測(cè)裝置 5、能耗電路6、直流母線7、逆變器8、電流檢測(cè)裝置 9、電梯電機(jī)10、曳引輪11、導(dǎo)向輪12、對(duì)重13、轎廂14、速度檢測(cè)裝置 15、電梯驅(qū)動(dòng)控制器16、能耗控制器17、充放電電路 18、儲(chǔ)能裝置控制器19、儲(chǔ)能裝置20、儲(chǔ)能裝置狀態(tài)檢測(cè)器
具體實(shí)施例方式在詳細(xì)解說(shuō)本發(fā)明具體實(shí)施方式
前，為便于后續(xù)說(shuō)明，特作如下約定電梯電機(jī)9處于電動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)時(shí)消耗的能量和功率為正，反之，電梯電機(jī)9處于再生運(yùn)行狀態(tài)時(shí)產(chǎn)生的(再生)能量和功率為負(fù)，電流或其指令值為正表示電流方向?yàn)橛蓛?chǔ)能裝置19經(jīng)充放電電路17流向直流母線6，電流或其指令值為負(fù)表示電流方向?yàn)橛芍绷髂妇€6經(jīng)充放電電路17流向儲(chǔ)能裝置19。參見(jiàn)圖1，在本實(shí)施例中，外部電源1與整流器2的三相交流側(cè)相連，整流器2的直流側(cè)經(jīng)直流母線6與逆變器7的直流側(cè)輸入端相連，平滑直流電容3和能耗電路5分別跨接于直流母線6兩端，母線電壓檢測(cè)裝置4設(shè)置在平滑直流電容3的兩端，逆變器7的3 相交流側(cè)經(jīng)電流檢測(cè)裝置8與電梯電機(jī)9相連，電梯電機(jī)9經(jīng)特定結(jié)構(gòu)與曳引輪10相連， 轎廂13與對(duì)重12通過(guò)繩索懸吊于曳引輪10和導(dǎo)向輪11的兩側(cè)。電梯驅(qū)動(dòng)控制器15根據(jù)層站召喚、轎內(nèi)指令或群控系統(tǒng)的調(diào)配命令以及速度檢測(cè)裝置14所檢測(cè)到的電梯電機(jī)9 的實(shí)際轉(zhuǎn)速和電流檢測(cè)裝置8的電流檢測(cè)結(jié)果生成對(duì)逆變器7的控制信號(hào)，使得電梯電機(jī) 9拖動(dòng)轎廂13在井道中上下運(yùn)行。儲(chǔ)能裝置19經(jīng)充放電電路17跨接于直流母線6的兩端。儲(chǔ)能裝置控制器18根據(jù)來(lái)自于母線電壓檢測(cè)裝置4檢測(cè)到的直流母線電壓、來(lái)自于儲(chǔ)能裝置狀態(tài)檢測(cè)器20的檢測(cè)結(jié)果和電梯驅(qū)動(dòng)控制器15的電梯后續(xù)運(yùn)行狀況信息，對(duì)充放電電路17進(jìn)行控制，以此實(shí)現(xiàn)能量在儲(chǔ)能裝置19和直流母線6之間的傳遞。能耗控制器16根據(jù)母線電壓檢測(cè)裝置4 檢測(cè)到的直流母線電壓和來(lái)自于儲(chǔ)能裝置控制器18的信息對(duì)能耗電路5的開(kāi)關(guān)元件進(jìn)行開(kāi)通與關(guān)斷控制。能耗電路5用于將再生能量轉(zhuǎn)化為熱量而實(shí)現(xiàn)再生能量消耗。儲(chǔ)能裝置狀態(tài)檢測(cè)裝置20對(duì)于儲(chǔ)能裝置19的工作狀態(tài)的檢測(cè)，是通過(guò)檢測(cè)后者的能夠直接或間接體現(xiàn)所述儲(chǔ)能裝置的實(shí)際工作狀態(tài)的參數(shù)的一種或多種參數(shù)的組合，這些參數(shù)可以是儲(chǔ)能裝置的充電率、端電壓、充放電電流、溫度等。參見(jiàn)圖2，本發(fā)明中的儲(chǔ)能裝置控制器18包含如下幾個(gè)子單元儲(chǔ)能計(jì)算單元，根據(jù)所述儲(chǔ)能裝置狀態(tài)檢測(cè)器20的檢測(cè)結(jié)果計(jì)算所述儲(chǔ)能裝置的已儲(chǔ)能量或剩余容量。功率和能量預(yù)估單元，根據(jù)電梯后續(xù)運(yùn)行狀況預(yù)估電梯電機(jī)9在各零功率點(diǎn)間或電梯電機(jī)由當(dāng)前時(shí)刻或位置至最近的零功率點(diǎn)這一區(qū)間電梯電機(jī)將消耗或產(chǎn)生的功率和能量功率。指令生成單元，根據(jù)功率和能量預(yù)估單元輸出的電梯電機(jī)9將消耗或產(chǎn)生的功率和能量功率，以及所述儲(chǔ)能計(jì)算單元輸出的儲(chǔ)能裝置19已儲(chǔ)能量或剩余容量按一定規(guī)律生成充放電控制單元的控制指令值；充放電控制單元，根據(jù)所述指令生成單元生成的充放電控制單元的控制指令值控制所述充放電電路中的功率開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)通與關(guān)斷，從而實(shí)現(xiàn)所述儲(chǔ)能裝置19的充放電電流或功率對(duì)其指令值的跟蹤。具體工作過(guò)程如下當(dāng)接到轎廂13內(nèi)和/或?qū)诱菊賳局噶罨螂娞萑嚎叵到y(tǒng)的任務(wù)分配而啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)、 或當(dāng)電梯在運(yùn)行過(guò)程中因出現(xiàn)新的轎廂13內(nèi)和/或?qū)诱菊賳局噶罨螂娞萑嚎叵到y(tǒng)的任務(wù)分配而變更其本次運(yùn)行的停止層時(shí)，電梯驅(qū)動(dòng)控制器15會(huì)根據(jù)電梯的載荷和停止層等信息生成其完成本次運(yùn)行前所要遵循的速度圖形，并根據(jù)該速度圖形通過(guò)逆變器7對(duì)電機(jī)9 進(jìn)行控制，從而使電梯轎廂13按期望速度在井道中運(yùn)行，同時(shí)將電梯載荷、速度圖形及其它電梯相關(guān)信息輸出至儲(chǔ)能裝置控制器18。儲(chǔ)能裝置控制器18根據(jù)來(lái)自于電梯驅(qū)動(dòng)控制器15的電梯后續(xù)運(yùn)行狀況信息，來(lái)自于儲(chǔ)能裝置狀態(tài)檢測(cè)器20的儲(chǔ)能裝置19的狀態(tài)信息，來(lái)自于母線電壓檢測(cè)裝置4的母線電壓對(duì)充放電電路17進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)能量和功率在直流母線6與儲(chǔ)能裝置19間的傳遞。儲(chǔ)能裝置控制器18對(duì)充放電電路17施加控制包含步驟功率和能量預(yù)估單元根據(jù)電梯后續(xù)運(yùn)行狀況，預(yù)估電梯在各零功率點(diǎn)間將消耗或產(chǎn)生的功率和能量功率。儲(chǔ)能計(jì)算單元根據(jù)來(lái)自于儲(chǔ)能裝置狀態(tài)檢測(cè)器20的檢測(cè)結(jié)果，計(jì)算所述儲(chǔ)能裝置19的已儲(chǔ)能量或剩余容量，若功率和能量預(yù)估單元輸出為正，則計(jì)算已儲(chǔ)能量，若功率和能量預(yù)估單元輸出為負(fù)，則計(jì)算剩余容量。指令生成單元根據(jù)功率和能量預(yù)估單元輸出的電梯電機(jī)9將消耗能量的極值和功率，以及所述儲(chǔ)能計(jì)算單元輸出的儲(chǔ)能裝置19已儲(chǔ)能量或剩余容量，按如下規(guī)律生成充放電控制單元的功率控制指令值Pes⑴如果Ees 彡 I Emotor I，那么 Pes (t) = min (| Pmotor (t) |，| Pesm (t) |)，t e [t1 t2]；如果Ees < I Emotor I，那么 Pes (t)滿足p^m - ，且 pes ⑴彡 PfflOtor ⑴，t e [ti; t2]；其中，當(dāng)^wte > O時(shí)，Ees是儲(chǔ)能裝置中已儲(chǔ)能量；當(dāng)^iurtw < O時(shí)，Ees是儲(chǔ)能裝置的剩余容量，Enrote是后續(xù)運(yùn)行中相鄰零功率點(diǎn)間電梯將消耗或產(chǎn)生的能量預(yù)估值；I · I為絕對(duì)值運(yùn)算符，Pes(t)為充放電控制單元的功率控制指令值函數(shù)，min( ·)為取小運(yùn)算符， Pmotor(t)是后續(xù)運(yùn)行中相鄰零功率點(diǎn)間的電梯電機(jī)功率；當(dāng)^iwte > O時(shí)，Pesffl(t)是儲(chǔ)能裝置與充放電電路允許的最大放電功率；當(dāng)Emotor < O時(shí)，P_(t)是儲(chǔ)能裝置與充放電電路允許的最小充電電功率A1是相鄰零功率點(diǎn)中的起始零功率點(diǎn)所對(duì)應(yīng)時(shí)刻，t2是相鄰零功率點(diǎn)中的末尾零功率點(diǎn)所對(duì)應(yīng)時(shí)刻。充放電控制單元根據(jù)所述指令生成單元生成的充放電控制單元的控制指令值控制所述充放電電路中的功率開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)通與關(guān)斷，從而實(shí)現(xiàn)所述儲(chǔ)能裝置的充放電電流或功率對(duì)其指令值的跟蹤。另外，指令生成單元對(duì)于充放電控制單元控制指令值的生成，還可用所得功率控制指令值Pes(t)除以母線電壓或儲(chǔ)能裝置的端電壓，將所得到的商作為充放電控制單元的電流控制指令值，且當(dāng)該指令值大于充放電電路和儲(chǔ)能裝置所允許的最大值時(shí)，電流控制指令值限幅為所述最大值。功率控制指令值或電流控制指令值的限幅值，即充放電電路和儲(chǔ)能裝置所允許的最大充放電功率或電流值，可根據(jù)所儲(chǔ)儲(chǔ)能裝置和充放電電路的實(shí)際工況進(jìn)行調(diào)整。為了避免出現(xiàn)因系統(tǒng)效率、摩擦等因素導(dǎo)致的電梯電機(jī)9功率預(yù)估值誤差引起直流母線電壓的波動(dòng)，可增設(shè)一如圖3所示的母線電壓控制回路，其工作過(guò)程為直流母線電壓實(shí)際值與其參考值一起作為輸入量被送入一減法器，減法器經(jīng)減法運(yùn)算后得到直流母線電壓誤差，該誤差進(jìn)一步作為輸入被送入電壓控制器，后者輸出得到補(bǔ)償母線電壓誤差所需的控制指令值(功率或電流)。將該控制指令值(功率或電流)與在前面所述得到的控制指令值的和經(jīng)適當(dāng)限幅后作為充放電控制單元的控制指令值。由于母線電壓控制回路部分需進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算，因此母線電壓控制回路的增設(shè)會(huì)在一定程度上增加處理器的計(jì)算負(fù)荷。圖4為充放電控制單元的結(jié)構(gòu)示意圖，其工作過(guò)程為控制指令值與儲(chǔ)能裝置19 實(shí)際的充放電電流或功率一起作為輸入量被送入一減法器，減法器經(jīng)減法運(yùn)算后得到電流或功率誤差，該誤差進(jìn)一步作為輸入被送入電流或功率控制器，后者輸出得到充放電電路 19的控制命令，依照該控制命令對(duì)充放電電路19進(jìn)行控制，即可完成能量在直流母線6與儲(chǔ)能裝置20之間的交換。本發(fā)明中，所述功率和能量預(yù)估單元、儲(chǔ)能計(jì)算單元以及指令生成單元對(duì)于其各自輸出的計(jì)算發(fā)生于電梯本次運(yùn)行開(kāi)始前，或是電梯變更本次運(yùn)行停止層時(shí)，或是后續(xù)運(yùn)
8行中的零功率點(diǎn)。本發(fā)明中，所述功率和能量預(yù)估單元、儲(chǔ)能計(jì)算單元以及指令生成單元在電梯開(kāi)始本次運(yùn)行前或變更本次運(yùn)行停止層時(shí)，將電梯由當(dāng)前時(shí)刻或位置至完成本次運(yùn)行各階段各單元輸出的計(jì)算一次性完成，或是在電梯電機(jī)運(yùn)行進(jìn)入一相鄰零功率點(diǎn)間之前計(jì)算對(duì)應(yīng)該相鄰零功率點(diǎn)間的各單元的輸出。本發(fā)明中，當(dāng)相鄰零功率點(diǎn)間電梯電機(jī)的再生功率或再生電流超出所述儲(chǔ)能裝置和所述充放電電路所允許的范圍時(shí)，能耗電路可以在母線電壓上升至某一預(yù)定值時(shí)開(kāi)始工作，從而將母線電壓穩(wěn)定在適當(dāng)位置或區(qū)間；或是將后續(xù)運(yùn)行中電梯電機(jī)的再生功率或再生電流超出所述儲(chǔ)能裝置和充放電電路所允許范圍部分作為能耗控制器指令，并對(duì)能耗電路進(jìn)行適當(dāng)控制，通過(guò)儲(chǔ)能裝置控制器與能耗控制器的協(xié)同控制實(shí)現(xiàn)母線電壓的恒定或按一定規(guī)律變化，并且能耗控制器對(duì)能耗電路的控制采用開(kāi)環(huán)或閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)。本發(fā)明中，電梯后續(xù)運(yùn)行狀況是指電梯完成本次運(yùn)行前的載荷、停止層、速度、力口速度、速度圖形、剩余行程、系統(tǒng)效率以及其它電梯相關(guān)信息的一種或多種的組合。所述儲(chǔ)能裝置可為蓄電池、超級(jí)電容、納米電容以及其它未述及的儲(chǔ)能性裝置的一種或多種組合， 或蓄電池、超級(jí)電容或納米電容的一種或多種組合與燃料電池的組合。所述充放電電路為任意單支路或含有n(n ^ 2)條支路的雙向DC-DC電力變換器。另外本發(fā)明所述裝置可并聯(lián)連接于由多臺(tái)共用直流母線的電梯所組成的電梯組中。需要補(bǔ)充說(shuō)明的是當(dāng)電梯空載上行或滿載下行時(shí)，盡管在由啟動(dòng)到運(yùn)行至停止層這一運(yùn)行周期中，電梯電機(jī)9總體上處于再生狀態(tài)，并產(chǎn)生再生能量和再生功率，但在其啟動(dòng)過(guò)程中，為獲得一定的加速度，電梯電機(jī)9仍可能會(huì)經(jīng)歷一相對(duì)短暫的電動(dòng)過(guò)程。如果儲(chǔ)能裝置控制器18對(duì)于儲(chǔ)能裝置19的充放電的控制不是以電梯后續(xù)運(yùn)行中的各零功率點(diǎn) (事實(shí)上，零功率點(diǎn)即為電梯電機(jī)的電動(dòng)與再生狀態(tài)的切換點(diǎn))為基礎(chǔ)，而是以電梯的完整運(yùn)行周期為基礎(chǔ)，則無(wú)法應(yīng)對(duì)如下情形當(dāng)電梯空載上行或滿載下行但儲(chǔ)能裝置19的剩余容量無(wú)法容納電梯電機(jī)9在加速過(guò)程中將產(chǎn)生的再生能量。因此本發(fā)明中儲(chǔ)能裝置控制器 18對(duì)于儲(chǔ)能裝置19的充放電的控制是以電梯后續(xù)運(yùn)行中的各零功率點(diǎn)為基礎(chǔ)。如果可以忽略不計(jì)上述情形中為獲得加速度而經(jīng)歷的電動(dòng)過(guò)程所需的能量，那么本發(fā)明中儲(chǔ)能裝置控制器18就可簡(jiǎn)化為以電梯由當(dāng)前時(shí)刻或位置點(diǎn)至完成本次運(yùn)行這一區(qū)間為基礎(chǔ)，即所述儲(chǔ)能裝置控制器18根據(jù)電梯當(dāng)前的已儲(chǔ)能量或剩余容量以及電梯電機(jī)9由當(dāng)前時(shí)刻或位置點(diǎn)至完成本次運(yùn)行這一區(qū)間將消耗或產(chǎn)生的功率和能量的預(yù)估值對(duì)所述儲(chǔ)能裝置19 進(jìn)行充放電控制。本發(fā)明的核心思想是利用電梯在啟動(dòng)前、變更停止層或零功率點(diǎn)可預(yù)估電梯在后續(xù)運(yùn)行中將消耗或產(chǎn)生的功率與能量這一特性來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)儲(chǔ)能裝置19的充放電控制，因此任何在本發(fā)明基礎(chǔ)上通過(guò)改變功率與能量的預(yù)估方法等變化均為視為本發(fā)明的自然延伸與擴(kuò)展，因而均應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種電梯節(jié)能裝置，包括一儲(chǔ)能裝置，經(jīng)一充放電電路跨接于直流母線兩端，用于儲(chǔ)存電梯電機(jī)再生運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的再生能量，并在電梯電機(jī)電動(dòng)運(yùn)行時(shí)將所儲(chǔ)能量釋放至直流母線；一儲(chǔ)能裝置狀態(tài)檢測(cè)器，用于檢測(cè)所述儲(chǔ)能裝置的工作狀態(tài)；一儲(chǔ)能裝置控制器，用于控制直流母線與所述儲(chǔ)能裝置間的能量流動(dòng)；一充放電電路，設(shè)置于直流母線與所述儲(chǔ)能裝置之間，用于實(shí)現(xiàn)二者之間的能量雙向流動(dòng)；其特征在于，所述儲(chǔ)能裝置控制器根據(jù)電梯后續(xù)運(yùn)行中各零功率點(diǎn)儲(chǔ)能裝置的已儲(chǔ)能量或剩余容量，以及電梯電機(jī)在各相鄰零功率點(diǎn)間或由當(dāng)前時(shí)刻或位置至最近的零功率點(diǎn)這一區(qū)間， 將消耗或產(chǎn)生的功率和能量的預(yù)估值，對(duì)所述儲(chǔ)能裝置進(jìn)行充放電控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電梯節(jié)能裝置，其特征在于所述零功率點(diǎn)是指電梯由當(dāng)前時(shí)刻或位置至完成本次運(yùn)行這一過(guò)程中電梯電機(jī)將消耗或產(chǎn)生的功率為零的時(shí)刻或位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電梯節(jié)能裝置，其特征在于，所述儲(chǔ)能裝置控制器包含如下子單元儲(chǔ)能計(jì)算單元，根據(jù)所述儲(chǔ)能裝置狀態(tài)檢測(cè)器的檢測(cè)結(jié)果計(jì)算所述儲(chǔ)能裝置的已儲(chǔ)能量或剩余容量；功率和能量預(yù)估單元，根據(jù)電梯后續(xù)運(yùn)行狀況預(yù)估在各零功率點(diǎn)間或電梯電機(jī)由當(dāng)前時(shí)刻或位置至最近的零功率點(diǎn)這一區(qū)間電梯電機(jī)將消耗或產(chǎn)生的功率和能量功率；指令生成單元，根據(jù)功率和能量預(yù)估單元輸出的電梯電機(jī)將消耗或產(chǎn)生的功率和能量，以及所述儲(chǔ)能計(jì)算單元輸出的儲(chǔ)能裝置已儲(chǔ)能量或剩余容量，按一定規(guī)律生成充放電控制單元的控制指令值；充放電控制單元，根據(jù)所述指令生成單元生成的控制指令值控制所述充放電電路中的功率開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)通與關(guān)斷，從而實(shí)現(xiàn)所述儲(chǔ)能裝置的充放電電流或功率對(duì)其指令值的跟S示ο
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電梯節(jié)能裝置，其特征在于所述電梯后續(xù)運(yùn)行狀況是指電梯完成本次運(yùn)行前的載荷、停止層、速度、加速度、速度圖形、剩余行程、系統(tǒng)效率中的一種或多種的組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電梯節(jié)能裝置，其特征在于，所述指令生成單元遵循如下規(guī)律生成充放電控制單元的功率控制指令值Pes(t)如果 Ees 彡 |Em。t。r|JP4Pes(t) = min(| Pmotor (t) I, Pesm(t)|)，te [t1; t2]；如果Ees < I EnrottJ，那么Pes (t)滿足t/^ 么 ，且 Pes (t) ( Pmotor (t), t e [tl, t2]；其中，當(dāng)Em。t。, > 0時(shí)，Ees是儲(chǔ)能裝置中已儲(chǔ)能量；當(dāng)Enrote < 0時(shí)，Ees是儲(chǔ)能裝置的剩余容量，Enrote是后續(xù)運(yùn)行中相鄰零功率點(diǎn)間電梯將消耗或產(chǎn)生的能量預(yù)估值；I · I為絕對(duì)值運(yùn)算符，Pes(t)為充放電控制單元的功率控制指令值函數(shù)，min(·)為取小運(yùn)算符，Pm。t (t) 是后續(xù)運(yùn)行中相鄰零功率點(diǎn)間的電梯電機(jī)功率；當(dāng)Emotor > 0時(shí)，P_(t)是儲(chǔ)能裝置與充放電電路允許的最大放電功率；當(dāng)Emotor < 0時(shí)，P_(t)是儲(chǔ)能裝置與充放電電路允許的最小充電電功率A1是相鄰零功率點(diǎn)中的起始零功率點(diǎn)所對(duì)應(yīng)時(shí)刻，t2是相鄰零功率點(diǎn)中的末尾零功率點(diǎn)所對(duì)應(yīng)時(shí)刻。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電梯節(jié)能裝置，其特征在于所述指令生成單元生成的控制指令值，將功率控制指令值Pes(t)除以母線電壓或儲(chǔ)能裝置的端電壓后所得到的商作為充放電控制單元的電流控制指令值，且當(dāng)該電流控制指令值大于充放電電路和儲(chǔ)能裝置所允許的最大值時(shí)，電流控制指令值限幅為所述最大值。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電梯節(jié)能裝置，其特征在于所述功率和能量預(yù)估單元、儲(chǔ)能計(jì)算單元以及指令生成單元對(duì)于其各自輸出的計(jì)算發(fā)生于電梯本次運(yùn)行開(kāi)始前，或是電梯變更本次運(yùn)行停止層時(shí)，或是后續(xù)運(yùn)行中的零功率點(diǎn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電梯節(jié)能裝置，其特征在于，所述功率和能量預(yù)估單元、儲(chǔ)能計(jì)算單元以及指令生成單元在電梯開(kāi)始本次運(yùn)行前或變更本次運(yùn)行停止層時(shí)將電梯由當(dāng)前時(shí)刻或位置至完成本次運(yùn)行各階段各單元輸出的計(jì)算一次性完成，或是在電梯電機(jī)運(yùn)行進(jìn)入一相鄰零功率點(diǎn)間之前計(jì)算對(duì)應(yīng)該相鄰零功率點(diǎn)間的各單元的輸出。
9.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的電梯節(jié)能裝置，其特征在于所述功率控制指令值或電流控制指令值的限幅值，即充放電電路和儲(chǔ)能裝置所允許的最大充放電功率或電流值，根據(jù)所述儲(chǔ)能裝置和充放電電路的實(shí)際工況進(jìn)行調(diào)整。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電梯節(jié)能裝置，其特征在于還包括一設(shè)置于直流母線兩端、用于將再生能量轉(zhuǎn)化為熱量而實(shí)現(xiàn)再生能量的消耗的能耗電路，當(dāng)相鄰零功率點(diǎn)間電梯電機(jī)的再生功率或再生電流超出所述儲(chǔ)能裝置和充放電電路所允許的范圍時(shí)，能耗電路在母線電壓上升至某一預(yù)定值時(shí)開(kāi)始工作從而將母線電壓穩(wěn)定在適當(dāng)位置或區(qū)間。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電梯節(jié)能裝置，其特征在于還包括一設(shè)置于直流母線兩端的用于將再生能量轉(zhuǎn)化為熱量而實(shí)現(xiàn)再生能量消耗的能耗電路，以及對(duì)該能耗電路進(jìn)行控制的能耗控制器，當(dāng)相鄰零功率點(diǎn)間電梯電機(jī)的再生功率或再生電流超出所述儲(chǔ)能裝置和充放電電路所允許的范圍時(shí)，將后續(xù)運(yùn)行中電梯電機(jī)的再生功率或再生電流超出所述儲(chǔ)能裝置和充放電電路所允許范圍部分作為能耗控制器的指令值，并由能耗控制器對(duì)能耗電路進(jìn)行適當(dāng)控制，通過(guò)儲(chǔ)能裝置控制器與能耗控制器的協(xié)同控制實(shí)現(xiàn)母線電壓的恒定或按一定規(guī)律變化。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電梯節(jié)能裝置，其特征在于所述能耗控制器對(duì)能耗電路的控制采用開(kāi)環(huán)或閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電梯節(jié)能裝置，其特征在于所述儲(chǔ)能裝置可為蓄電池、超級(jí)電容或納米電容的一種或多種組合，或蓄電池、超級(jí)電容或納米電容的一種或多種組合與燃料電池的組合。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電梯節(jié)能裝置，其特征在于所述充放電電路為任意單支路或含有η條支路的雙向DC-DC電力變換器，其中η > 2。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電梯節(jié)能裝置，其特征在于所述電梯節(jié)能裝置并聯(lián)連接于由多臺(tái)共用直流母線的電梯所組成的電梯組中。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種電梯節(jié)能裝置，包括儲(chǔ)能裝置、儲(chǔ)能裝置狀態(tài)檢測(cè)器、充放電電路和儲(chǔ)能裝置控制器，所述儲(chǔ)能裝置控制器根據(jù)電梯后續(xù)運(yùn)行中各零功率點(diǎn)儲(chǔ)能裝置的已儲(chǔ)能量或剩余容量，以及電梯電機(jī)在各相鄰零功率點(diǎn)間或由當(dāng)前時(shí)刻或位置至最近的零功率點(diǎn)這一區(qū)間將消耗或產(chǎn)生的功率和能量的預(yù)估值，對(duì)所述儲(chǔ)能裝置進(jìn)行充放電控制。本發(fā)明不但能夠通過(guò)“電動(dòng)釋能、再生儲(chǔ)能”實(shí)現(xiàn)電梯節(jié)能，而且還可通過(guò)在特定時(shí)刻預(yù)估電梯完成本次運(yùn)行將消耗或產(chǎn)生的功率和能量，來(lái)有效減輕處理器運(yùn)算負(fù)荷、母線電壓劇烈波動(dòng)、儲(chǔ)能裝置的充放電電流沖擊，并可實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能裝置容量的充分利用。
文檔編號(hào)H01M10/48GK102452588SQ201010513838
公開(kāi)日2012年5月16日 申請(qǐng)日期2010年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月21日
發(fā)明者陳玉東 申請(qǐng)人:上海三菱電梯有限公司