CN101259929A

CN101259929A - 电梯电能回馈装置

Info

Publication number: CN101259929A
Application number: CNA2008100546640A
Authority: CN
Inventors: 侯永捷
Original assignee: Qinhuangdao Development Zone Qianjing Electronic Science and Technology Co Ltd
Current assignee: Qinhuangdao Development Zone Qianjing Electronic Science and Technology Co Ltd
Priority date: 2008-03-25
Filing date: 2008-03-25
Publication date: 2008-09-10

Abstract

本发明涉及一种电梯电能回馈装置，它包括有直流电压检测电路、过零检测电路、自动控制电路、隔离电路、逆变器；直流电压检测电路的输入端接变频器直流母线，直流电压检测电路的输出端接自动控制电路的输入端，过零检测电路的输入端接交流电网，过零检测电路的输出端接自动控制电路的输入端，逆变器的输入端接变频器直流母线；逆变器的控制端经隔离电路接自动控制电路的输出端，逆变器的输出反馈给交流电网。本发明的有益效果是节省电梯能耗，延长电梯使用寿命。

Description

电梯电能回馈装置

技术领域

本发明涉及一种电梯电能回馈装置，属于电梯节电设备。

背景技术

现有电梯大多数没有加装电梯节电设备，仅少数电梯采用节能型的电梯主机。节能型电梯主机就是永磁同步无齿轮主机，该主机只是耗电量相对低，仅在耗能方面采用了相应的技术措施，而在产能方面没有采用任何技术措施。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能够将电梯运行及制动过程中产生的泵升直流电压转换成交流电回馈到电网中的电梯电能回馈装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案：

本发明包括有直流电压检测电路、过零检测电路、自动控制电路、隔离电路、逆变器；直流电压检测电路的输入端接变频器直流母线，直流电压检测电路的输出端接自动控制电路的输入端，过零检测电路的输入端接交流电网，过零检测电路的输出端接自动控制电路的输入端，逆变器的输入端接变频器直流母线；逆变器的控制端经隔离电路接自动控制电路的输出端，逆变器的输出反馈给交流电网。

本发明还包括有逆变器故障检测电路和逆变器输出交流电流检测电路；逆变器故障检测电路的输入端接逆变器的故障信号输出端，逆变器故障检测电路的输出端接自动控制电路的输入端；逆变器输出交流电流检测电路的输入端接逆变器的交流输出端，逆变器输出交流电流检测电路的输出端接自动控制电路的输入端。

本发明的有益效果是节省电梯能耗，延长电梯使用寿命。

以普通住宅电梯为例：一部变频电梯，如果处于发电状态运行，在空载运行的时候，每次发出来的电能约为0.2度左右。据有关数据统计，每年每台电梯平均运行次数大概在20-30万次，这样就有约10万次左右处于发电状态。如果楼层不高，按每次发电0.1度来计算，每年每台电梯能节电1万度。

本发明的工作原理如下：

本发明通过直流电压检测电路检测变频器直流母线电压，将变频器制动过程中的泵升直流电压由逆变器逆变为交流电压，并且通过过零检测电路对交流电网相位、频率的检测，由自动控制电路调整使逆变后的交流电压与交流电网达到同频率、同相位，然后反馈到交流电网，达到节约电能的目的。

电梯变频器直流母线电压升高原理：

采用变频调速的电梯启动运行达到最高运行速度后具有最大的机械动能，电梯到达目标楼层前要逐步减速到电梯运行停止运动为止，这一过程是电梯曳引机释放机械动能的过程。

升降电梯还是一个势能性负载。为了均匀拖动负载，电梯曳引机拖动的负载由载客轿厢和对重平衡块组成，只有当轿厢载重量约为50％(1吨载客电梯乘客为7人左右)时，轿厢和对重平衡块才相互平衡，否则，轿厢和对重平衡块就会有质量差，使电梯运行时产生机械势能(电梯重载下行和轻载上行时会产生这种势能)。

电梯运行中多余的机械能(含以上所说的势能和动能)，通过曳引机和变频器转换成直流电能储存在变频器直流回路中的电容中。此时电容就好比一个小水库，回送到电容中的电能越多，电容上的电压就越高(好比水库水位超高)，此电压就是变频器直流母线电压。本电能回馈装置在变频器直流母线电压超过一定值时，就会进行回馈工作，将此电压逆变为交流电压，反馈给公共电网，既可防止母线电压过高产生故障，又可节省电能。

附图说明

图1为本发明的原理框图。

图2为自动控制电路的电路原理图。

图3为过零检测电路，直流电压检测电路，逆变器输出交流电流检测电路的电路原理图。

图4为逆变器、隔离电路、逆变器故障检测电路的电路原理图。

具体实施方式

由图1-4所示的实施例可知，它包括有直流电压检测电路、过零检测电路、自动控制电路、隔离电路、逆变器；直流电压检测电路的输入端接变频器直流母线，直流电压检测电路的输出端接自动控制电路的输入端，过零检测电路的输入端接交流电网，过零检测电路的输出端接自动控制电路的输入端，逆变器的输入端接变频器直流母线；逆变器的控制端经隔离电路接自动控制电路的输出端，逆变器的输出反馈给交流电网。

本实施例还包括有逆变器故障检测电路和逆变器输出交流电流检测电路；逆变器故障检测电路的输入端接逆变器的故障信号输出端，逆变器故障检测电路的输出端接自动控制电路的输入端；逆变器输出交流电流检测电路的输入端接逆变器的交流输出端，逆变器输出交流电流检测电路的输出端接自动控制电路的输入端。

所述自动控制电路由单片机IC1及其外围元件晶体Y1、电容C1-C3、电阻R1、R20、R21、按键S1-S6(按键S1为菜单键：选择本回馈装置的各项功能菜单；按键S2为确认键：选择某一项功能时，确定此次选择；按键S3为取消键：取消上一步的操作；按键S4为上调整按键：调整参数时，向上增加参数；按键S5为下调整按键：调整参数时，向下减少参数；按键S6为故障复位按键：在回馈装置出现故障时，使用此按键使回馈单元重新运行，并且恢复反馈功能。)存储器IC6及其外围元件电阻R2-R4、锁存器IC4、IC5、数码管IC3及其外围元件电阻R5-R12、数码管驱动电路、发光二极管D1-D6(发光二极管D1为参数修改指示灯：在修改回馈装置参数时，点亮此指示灯；发光二极管D2为准备就绪指示灯：回馈装置在上电之后，有一定的初始化时间，初始化完成之后，此指示灯点亮；发光二极管D3为运行指示灯：有电能反馈时，此指示灯点亮；发光二极管D4为故障指示灯：回馈装置出现故障时，此指示灯点亮。发光二极管D5、D6为扩展功能预留)、串行接口模块IC2及其外围元件电容C4-C7、接口器件J1、J2组成；单片机的型号为SPMC75F1X8，存储器IC6的5脚、6脚分别接单片机IC1的12脚、13脚，锁存器IC4的11脚、12脚、14脚分别接单片机IC1的15脚、16脚、14脚，锁存器IC5的14脚接锁存器IC4的9脚，锁存器IC5的11脚、12脚接单片机IC1的15脚、16脚；串行接口模块IC2的11脚、12脚分别接单片机IC1的19脚、18脚；单片机IC1的2-7脚分别接接口器件J1的7-2脚，接口器件J1的8-11脚分别接单片机IC1的42脚、41脚、27脚、26脚；

所述数码管驱动电路由晶体管BG1-BG5、电阻R13-R22组成，晶体管BG1-BG5的基极分别接锁存器IC5的15脚、1-4脚，晶体管BG1-BG4的集电极分别接数码管IC3的12脚、9脚、8脚、6脚，晶体管BG1-BG5的发射极分别接+5V；

发光二极管D1-D6的正极并联后接晶体管BG5的集电极，它们的负极分别接数码管的11脚、4脚、1脚、7脚、2脚、10脚；

所述数码管IC3的11脚、7脚、4脚、2脚、1脚、10脚、5脚、3脚分别经电阻R5-R12接锁存器IC4的15脚、1-7脚。

所述直流电压检测电路由跟随器IC8A、光电耦合器IC9、放大器IC11A、稳压二极管D7、D8、电阻R26-R33、电容C10-C16组成；跟随器IC8A的正向输入端3脚依次经电阻R29、R27接变频器直流母线的正极VDC，跟随器IC8A的负向输入端2脚经电阻R30接模拟电路地PGND，电容C14、电阻R28、稳压二极管D7并联后接在电阻R27与R29的节点与模拟电路地PGND之间，跟随器IC8A的输出端1脚经电阻R31接光电耦合器IC9的输入端2脚，光电耦合器IC9的输入端1脚接模拟电路地PGND，光电耦合器IC9的4脚接跟随器IC8A的2脚，光电耦合器IC9的3脚接+15V，光电耦合器IC9的输出端6脚接放大器IC11A的输入端2脚，光电耦合器IC9的5脚接数字电路地，放大器IC11A的输出端1脚经电阻R33接接口器件J3的2脚，电阻R32接在放大器IC11A的1脚与2脚之间，电容C15接在放大器IC11A的1脚与数字电路地之间，电容C16与稳压二极管D8并联后接在接口器件J3的2脚与数字电路地之间。

所述过零检测电路由比较器IC7B、电阻R23-R25、电容C8、C9组成，比较器IC7B的负向输入端4脚经电阻R25接交流电网的WA相，比较器IC7B的正向输入端5脚接模拟电路地PGND，比较器IC7B的输出端2脚依次经电阻R24、接口器件J3的1脚、接口器件J1的9脚接单片机IC1的41脚。

所述的逆变器由功率模块IC12及其外围元件电阻R40-R47、电容C20-C33、稳压二极管D13、二极管D10-D12组成，功率模块IC12的型号为PL50RLA120，功率模块IC12的输出端24脚、25脚、26脚的交流输出反馈给交流电网。在图4中电容C20为滤波电容。

所述隔离电路为由隔离器IC13-IC17、IC19、非门IC21A-IC21F、电阻R51-R62、电容C36-C48组成的6路隔离电路，6路隔离电路的结构相同，其中第一路隔离电路的结构为：隔离器IC13的输入端2脚依次经电阻R57、接口器件J4的10脚、接口器件J3的7脚接单片机IC1的2脚，隔离器IC13的输入端3脚接数字电路地，隔离器IC13的输出端6脚接非门IC21B的输入端3脚，非门IC13的输出端4脚接功率模块IC12的9脚。

所述逆变器输出交流电流检测电路由电流传感器IC18、跟随器IC8B、光电耦合器IC10、放大器IC11B、电阻R34-R39、电容C17-C19、稳压二极管D9组成，电流传感器IC18的输入端1脚接功率模块IC12的输出端26脚，电流传感器IC18的2脚接模拟电路地PGND，电流传感器IC18的输出端2脚依次经电阻R34、R35接比较器IC8A的正向输入端5脚、比较器IC8B的6脚经电阻R36接模拟电路地PGND，比较器IC8B的输出端7脚经电阻R37接光电耦合器IC10的输入端2脚，光电耦合器IC10的1脚接模拟电路地PGND，光电耦合器IC10的3脚接+15V，光电耦合器IC10的输出端6脚接放大器IC11B的负向输入端6脚，放大器IC11B的正向输入端5脚接数字电路地，放大器IC11B的输出端7脚依次经电阻R39、接口器件J3的3脚、接口器件J1的10脚接单片机IC1的27脚，电容C18接在放大器IC11B的7脚与数字电路地之间，电容C19与稳压二极管D9并联后接在接口器件J3的3脚与数字电路地之间。

所述逆变器故障检测电路由光电耦合器IC20、电阻R48-R50、电容C34、C35组成，光电耦合器IC20的输入端2脚接功率模块IC12的输出端6脚，光电耦合器IC20的1脚经电阻R49接+5V，电容C34接在光电耦合器IC20的2脚与模拟电路地PGND之间，电阻R50接在光电耦合器IC20的2脚与+5V之间，光电耦合器IC20的输出端4脚依次经接口器件J4的7脚、接口器件J1的8脚接单片机IC1的42脚，电容C35接在光电耦合器IC20的4脚与数字电路地之间，电阻R48接在光电耦合器IC20的4脚与+5V之间。

在图2-4中，所涉及的四组直流电源分别如下：

(1)+15V模拟电路直流电源，其正极标号为IPM-15，其负极为模拟电路地(标号PGND)。

(2)+5V模拟电路直流电源，其正极标号为P+5V，其负极为模拟电路地(标号为PGND)。

(3)+5V数字电路直流电源，其正极标号为+5V，其负极为数字电路地(标号为

)。

(4)+12V数字电路直流电源，其正极标号为+12V，其负极为数字电路地(标号为

)。

Claims

1.电梯电能回馈装置，其特征在于它包括有直流电压检测电路、过零检测电路、自动控制电路、隔离电路、逆变器；直流电压检测电路的输入端接变频器直流母线，直流电压检测电路的输出端接自动控制电路的输入端，过零检测电路的输入端接交流电网，过零检测电路的输出端接自动控制电路的输入端，逆变器的输入端接变频器直流母线；逆变器的控制端经隔离电路接自动控制电路的输出端，逆变器的输出反馈给交流电网。

2.根据权利要求1所述的电梯电能回馈装置，其特征在于它还包括有逆变器故障检测电路和逆变器输出交流电流检测电路；逆变器故障检测电路的输入端接逆变器的故障信号输出端，逆变器故障检测电路的输出端接自动控制电路的输入端；逆变器输出交流电流检测电路的输入端接逆变器的交流输出端，逆变器输出交流电流检测电路的输出端接自动控制电路的输入端。

3.根据权利要求1或2所述的电梯电能回馈装置，其特征在于所述自动控制电路由单片机IC1及其外围元件晶体Y1、电容C1-C3、电阻R1、R20、R21、按键S1-S6、存储器IC6及其外围元件电阻R2-R4、锁存器IC4、IC5、数码管IC3及其外围元件电阻R5-R12、数码管驱动电路、发光二极管D1-D6、串行接口模块IC2及其外围元件电容C4-C7、接口器件J1、J2组成；单片机的型号为SPMC75F1X8，存储器IC6的5脚、6脚分别接单片机IC1的12脚、13脚，锁存器IC4的11脚、12脚、14脚分别接单片机IC1的15脚、16脚、14脚，锁存器IC5的14脚接锁存器IC4的9脚，锁存器IC5的11脚、12脚接单片机IC1的15脚、16脚；串行接口模块IC2的11脚、12脚分别接单片机IC1的19脚、18脚；单片机IC1的2-7脚分别接接口器件J1的7-2脚，接口器件J1的8-11脚分别接单片机IC1的42脚、41脚、27脚、26脚；

4.根据权利要求3所述的电梯电能回馈装置，其特征在于所述直流电压检测电路由跟随器IC8A、光电耦合器IC9、放大器IC11A、稳压二极管D7、D8、电阻R26-R33、电容C10-C16组成；跟随器IC8A的正向输入端3脚依次经电阻R29、R27接变频器直流母线的正极VDC，跟随器IC8A的负向输入端2脚经电阻R30接模拟电路地PGND，电容C14、电阻R28、稳压二极管D7并联后接在电阻R27与R29的节点与模拟电路地PGND之间，跟随器IC8A的输出端1脚经电阻R31接光电耦合器IC9的输入端2脚，光电耦合器IC9的输入端1脚接模拟电路地PGND，光电耦合器IC9的4脚接跟随器IC8A的2脚，光电耦合器IC9的3脚接+15V，光电耦合器IC9的输出端6脚接放大器IC11A的输入端2脚，光电耦合器IC9的5脚接数字电路地，放大器IC11A的输出端1脚经电阻R33接接口器件J3的2脚，电阻R32接在放大器IC11A的1脚与2脚之间，电容C15接在放大器IC11A的1脚与数字电路地之间，电容C16与稳压二极管D8并联后接在接口器件J3的2脚与数字电路地之间。

5.根据权利要求4所述的电梯电能回馈装置，其特征在于所述过零检测电路由比较器IC7B、电阻R23-R25、电容C8、C9组成，比较器IC7B的负向输入端4脚经电阻R25接交流电网的WA相，比较器IC7B的正向输入端5脚接模拟电路地PGND，比较器IC7B的输出端2脚依次经电阻R24、接口器件J3的1脚、接口器件J1的9脚接单片机IC1的41脚。

6.根据权利要求5所述的电梯电能回馈装置，其特征在于所述的逆变器由功率模块IC12及其外围元件电阻R40-R47、电容C20-C33、稳压二极管D13、二极管D10-D12组成，功率模块IC12的型号为PL50RLA120，功率模块IC12的输出端24脚、25脚、26脚的交流输出反馈给交流电网。

7.根据权利要求6所述的电梯电能回馈装置，其特征在于所述隔离电路为由隔离器IC13-IC17、IC19、非门IC21A-IC21F、电阻R51-R62、电容C36-C48组成的6路隔离电路，6路隔离电路的结构相同，其中第一路隔离电路的结构为：隔离器IC13的输入端2脚依次经电阻R57、接口器件J4的10脚、接口器件J3的7脚接单片机IC1的2脚，隔离器IC13的输入端3脚接数字电路地，隔离器IC13的输出端6脚接非门IC21B的输入端3脚，非门IC13的输出端4脚接功率模块IC12的9脚。

8.根据权利要求7所述的电梯电能回馈装置，其特征在于所述逆变器输出交流电流检测电路由电流传感器IC18、跟随器IC8B、光电耦合器IC10、放大器IC11B、电阻R34-R39、电容C17-C19、稳压二极管D9组成，电流传感器IC18的输入端1脚接功率模块IC12的输出端26脚，电流传感器IC18的2脚接模拟电路地PGND，电流传感器IC18的输出端2脚依次经电阻R34、R35接比较器IC8A的正向输入端5脚、比较器IC8B的6脚经电阻R36接模拟电路地PGND，比较器IC8B的输出端7脚经电阻R37接光电耦合器IC10的输入端2脚，光电耦合器IC10的1脚接模拟电路地PGND，光电耦合器IC10的3脚接+15V，光电耦合器IC10的输出端6脚接放大器IC11B的负向输入端6脚，放大器IC11B的正向输入端5脚接数字电路地，放大器IC11B的输出端7脚依次经电阻R39、接口器件J3的3脚、接口器件J1的10脚接单片机IC1的27脚，电容C18接在放大器IC11B的7脚与数字电路地之间，电容C19与稳压二极管D9并联后接在接口器件J3的3脚与数字电路地之间。

9.根据权利要求8所述的电梯电能回馈装置，其特征在于所述逆变器故障检测电路由光电耦合器IC20、电阻R48-R50、电容C34、C35组成，光电耦合器IC20的输入端2脚接功率模块IC12的输出端6脚，光电耦合器IC20的1脚经电阻R49接+5V，电容C34接在光电耦合器IC20的2脚与模拟电路地PGND之间，电阻R50接在光电耦合器IC20的2脚与+5V之间，光电耦合器IC20的输出端4脚依次经接口器件J4的7脚、接口器件J1的8脚接单片机IC1的42脚，电容C35接在光电耦合器IC20的4脚与数字电路地之间，电阻R48接在光电耦合器IC20的4脚与+5V之间。