專利名稱：一種具能量回饋及停電應(yīng)急功能的一體化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具能量回饋及停電應(yīng)急功能的一體化裝置及控制方法，屬于電梯 控制系統(tǒng)及電力電子技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前世界上的絕大多數(shù)電梯，在遭遇電網(wǎng)斷電/故障時，都不具備自動應(yīng)急功能。 因此，只能面對下列后果電梯失去動力，機(jī)械強(qiáng)制抱閘，電梯伴隨巨烈抖動而急停， 乘客被困。乘客受到極大的心理傷害，而特殊群體(年老體弱，心臟病，孕婦等)甚 至?xí)＜鄙?。可以說，電梯停電應(yīng)急裝置的重要性可以與樓宇消防系統(tǒng)相比。
然而現(xiàn)有的應(yīng)急裝置(見圖1和圖2)，釆用的是"平時無用，停電時奪取控制"
的方式。其裝置等同一個小型的電梯控制系統(tǒng)，在發(fā)生停電時，要提供幾乎全部的功 能，包括驅(qū)動主電機(jī)，邏輯控制，抱閘，門機(jī)，照明控制等，不僅成本大大增加，而 且要大量增加和改動原系統(tǒng)電氣連接(一般在幾十條之多)，這同時也降低了整個系統(tǒng) 的可靠性.這種大幅度增加成本和大幅降低可靠性的現(xiàn)有技術(shù)大大地限制了電梯應(yīng)急
裝置的應(yīng)用推廣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有電梯系統(tǒng)耗能大，同時針對現(xiàn)有停電應(yīng)急裝置成本高、 可靠性低的缺陷，提出了一種全新的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與控制方法，將現(xiàn)有系統(tǒng)"平時無用， 停電應(yīng)急時奪取控制"的控制思想和結(jié)構(gòu)，改進(jìn)為"平時并網(wǎng)發(fā)電，停電時獨立發(fā)電"。 具有下列優(yōu)點
1. 系統(tǒng)成本增加不大；
2. 系統(tǒng)節(jié)能平均30%以上；
3. 系統(tǒng)接線幾乎不變，可靠性不受影響；
4. 應(yīng)急安全性大幅提升，使電梯作為特種設(shè)備更具人文關(guān)懷，有利于促進(jìn)和諧社 會建設(shè)；
本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)
本發(fā)明的能量回饋器基于有源逆變原理，通過鎖相環(huán)技術(shù)跟蹤電網(wǎng)同步，通過相 幅控制原理確定逆變輸出電壓的相角及幅值，作為PWM控制量，保障向電網(wǎng)以單位功 率因數(shù)回饋電能。本發(fā)明的蓄電池控制器基于隔離或非隔離的DC/DC變換.本發(fā)明在 半周期內(nèi)檢測電網(wǎng)斷電是基于旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換及模型參考自適應(yīng)的軟件鎖相環(huán)技術(shù)。
對于電梯控制系統(tǒng)，若能保障三相正常供電，則其控制功能就能完備實現(xiàn).能量回 饋器在電網(wǎng)斷電半個周期內(nèi)開始發(fā)電，對于電梯系統(tǒng)而言，此動力電源與電網(wǎng)供電并
3無區(qū)別。因此，電梯系統(tǒng)可以平滑地切換到相應(yīng)程序，避免了斷電沖擊帶來的物理沖 擊及對乘客造成的心理沖擊.
本發(fā)明的裝置及控制方法包括拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，系統(tǒng)工作方式變換，及電網(wǎng)斷電瞬時檢 測三個部分。其中，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是本發(fā)明的核心技術(shù)。


圖i為現(xiàn)有應(yīng)急裝置在電網(wǎng)正常供電時工作方式； 圖2為現(xiàn)有應(yīng)急裝置在電網(wǎng)斷電時工作方式；
圖3為電梯能量回饋與停電應(yīng)急一體化裝置在電網(wǎng)正常供電時工作方式； 圖4為電梯能量回饋與停電應(yīng)急一體化裝置在電網(wǎng)斷電時工作方式；
具體實施例方式
如圖3及圖4所示，電梯能量回饋與停電應(yīng)急一體化裝置的拓?fù)浒芰炕仞佈b置、 蓄電池及控制器。
蓄電池控制器對蓄電池(組)的充電可以在電網(wǎng)正常供電的任何時刻進(jìn)行.考慮到 控制的簡單，則一般在電梯不運行時進(jìn)行充電，能量流動方向見圖3，
根據(jù)電機(jī)運行狀態(tài)，不失一般性，定義一、三象限為電動狀態(tài)，相應(yīng)的，二、四象
限為發(fā)電狀態(tài)。
當(dāng)電機(jī)運行在二、四象限時，Udc增加，當(dāng)Udc增加至某一設(shè)定閥值Ugm(比如在 380V系統(tǒng)，這一閥值可設(shè)為680V)，即UdcXgm時，能量回饋裝置以并網(wǎng)發(fā)電方式開 始工作，能量流動方向為負(fù)載勢能(制動動能)^電機(jī)發(fā)電+由逆變器反并聯(lián)二極 管構(gòu)成的整流橋整流+直流母線電壓泵升今能量回饋裝置有源逆變+電網(wǎng)。
當(dāng)電機(jī)運行時在一、三象限時，能量回饋裝置不工作。能量流動方向為電網(wǎng)4 電梯系統(tǒng)。
如圖4所示為電網(wǎng)斷電時，電梯能量回饋與停電應(yīng)急一體化裝置的工作方式。蓄 電池控制器工作，能量回饋裝置以獨立發(fā)電方式工作，此時能量流動方向為蓄電池 (組)+DC/DC變換+直流母線+能量回饋器無源逆變今電梯系統(tǒng)。 進(jìn)一步的，所述的系統(tǒng)工作方式變換，具體說明如下
電網(wǎng)電壓由隔離運算放大器或釆樣變壓器獲得，經(jīng)濾波后送入CPU處理，得到其等 價的直流值UG。直流母線電壓則由隔離運算放大器或釆樣變壓器獲得，設(shè)為UDC.當(dāng) UDC>=1.15UG,且電網(wǎng)正常時，啟動能量回饋裝置，并使之處于并網(wǎng)工作方式，當(dāng) 隨1.15UG,則關(guān)閉能量回饋裝置.
當(dāng)CPU檢測到電網(wǎng)斷電時，能量回饋裝置將其常閉觸點斷開，這樣保證主接觸器斷 開，即電網(wǎng)與電梯系統(tǒng)斷開。印使電網(wǎng)恢復(fù)供電，接觸器也不會吸合.然后，能量回 饋裝置轉(zhuǎn)為獨立發(fā)電方式。整個過程不超過10ms.根據(jù)電氣設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，10ms時間直流母線電壓趺落一般不超過20%，此時，各種電子設(shè)備還都維持在正常工作中，因而電 梯系統(tǒng)的供電實現(xiàn)了不間斷，所以系統(tǒng)不會產(chǎn)生沖擊。 進(jìn)一步的，所述的斷電檢測，具體說明如下 3-2變換(Clarke)得到靜止坐標(biāo)系之oc , 0分量
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再經(jīng)旋轉(zhuǎn)變換得到在w。旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下分量:
當(dāng)ud和uq都接近零時，即可以判定電網(wǎng)停電。
權(quán)利要求
1.一種電梯再生電能回饋電網(wǎng)及電網(wǎng)停電應(yīng)急電源的一體化裝置及其控制方式。其特征在于，由能量回饋器，蓄電池組及蓄電池控制器構(gòu)成的本裝置，在電網(wǎng)正常供電時，能量回饋器以并網(wǎng)工作方式向電網(wǎng)以三相交流電流形式回饋能量；蓄電池控制器對蓄電池(組)進(jìn)行充電。而當(dāng)電網(wǎng)掉電時，蓄電池控制器從蓄電池(組)DC-DC變換方式向能量回饋器提供直流電，能量回饋器則以獨立發(fā)電運行方式向控制柜提供三相交流電，即電梯供電系統(tǒng)以“電力孤島”形式工作，從而保障無瞬間時斷電，進(jìn)一步保障系統(tǒng)在電網(wǎng)停電時無任何沖擊。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種電梯再生電能回饋電網(wǎng)及電網(wǎng)停電應(yīng)急電源的一體化裝置，其特征是，以下對本發(fā)明的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及控制方式進(jìn)一步限定，即其具體拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與控制方法如下，(l)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)整個裝置由能量回饋器，蓄電池(組)及蓄電池控制器 構(gòu)成(2)控制方式電網(wǎng)正常供電時，能量回饋器以并網(wǎng)方式工作，即向電網(wǎng)回饋再生電能，而蓄電池控制器則向蓄電池(組)充電。電網(wǎng)斷電時，能量回饋器以獨立發(fā)電方 式工作，蓄電池控制器則從蓄電池通過DC-DC變換方式向能量回饋器提供直流電。因 此，在電網(wǎng)斷電時，本裝置向電梯系統(tǒng)以至機(jī)房供電，使之工作于"電力孤島"狀態(tài)， 整個電梯系統(tǒng)運行狀態(tài)可不受停電影響。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種電梯再生電能回饋電網(wǎng)及電網(wǎng)停電應(yīng)急電源的一體化裝 置，其特征是，所述的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，具體如下能量回饋器與電梯控制系統(tǒng)的電氣連接 方式為共享直流與交流母線，即將能量回饋器與電梯控制系統(tǒng)的直流正負(fù)端相連， 三相交流端相連；兩個控制信號即(l)電網(wǎng)狀態(tài)(2)電梯發(fā)電運行方向以1/0方式相 連。能量回饋器與蓄電池(組)通過蓄電池控制器相連，此蓄電池控制器表現(xiàn)為雙向隔離 或非隔離DC-DC變換器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電梯再生電能回饋電網(wǎng)及電網(wǎng)停電應(yīng)急電源的一體化裝 置，其特征是，所述的并網(wǎng)工作方式，具體如下電網(wǎng)正常時，電梯電機(jī)(無論是異步電 機(jī)還是同步電機(jī))具有四象限運行功能。當(dāng)其工作在發(fā)電狀態(tài)時，電能將從電機(jī)流向直 流母線，產(chǎn)生直流母線泵升電壓。當(dāng)直流電壓超過一定閥值后，能量回饋器開始工作， 利用可控半導(dǎo)體開關(guān)器件(IGBT或MOSFET),以PWM調(diào)制方式，將此直流電能逆變成與 電網(wǎng)同步的三相交流電回饋給電網(wǎng)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電梯再生電能回饋電網(wǎng)及電網(wǎng)停電應(yīng)急電源的一體化裝 置，其特征是,所述的獨立工作方式，具體如下電網(wǎng)斷電時，能量回饋器在半個周期 內(nèi)通知蓄電池控制器工作，使之維持直流母線電壓，同時自身也開始以自同步方式發(fā) 電，(通過兩個邏輯信號，指示電梯主控系統(tǒng)做出相應(yīng)反應(yīng)，即平滑減速至停止，然后按 指定方向慢行至最近樓層停車)。這時，本裝置對于電梯系統(tǒng)，等同于一臺獨立式發(fā)電 機(jī)。
全文摘要
一種具能量回饋及停電應(yīng)急功能的一體化裝置，由能量回饋器，蓄電池控制器，及蓄電池(組)構(gòu)成。能量回饋器基于有源逆變相幅控制原理，通過鎖相環(huán)技術(shù)跟蹤電網(wǎng)同步，確定逆變輸出電壓的相角及幅值，作為PWM控制量，保障向電網(wǎng)以單位功率因數(shù)回饋電能，以及在電網(wǎng)斷電時以獨立發(fā)電形式向電梯系統(tǒng)供電。蓄電池控制器基于隔離的DC/DC變換對蓄電池(組)進(jìn)行充電并在電網(wǎng)斷電時從蓄電池向直流母線供電。能量回饋器在電網(wǎng)斷電半個周期內(nèi)開始發(fā)電，對于電梯系統(tǒng)而言，此動力電源與電網(wǎng)供電并無區(qū)別。本發(fā)明具有下列特點1.系統(tǒng)成本增加不大；2.系統(tǒng)節(jié)能平均30％以上；3.系統(tǒng)接線幾乎不變，可靠性不受影響；4.應(yīng)急安全性大幅提升，使電梯作為特種設(shè)備更具人文關(guān)懷。
文檔編號B66B5/02GK101638199SQ200810144729
公開日2010年2月3日 申請日期2008年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月28日
發(fā)明者古俊銀 申請人:上海斯堪亞電氣調(diào)速設(shè)備有限公司