CN101374747B - 电梯系统和降低电梯系统中的总功率的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电梯系统和降低电梯系统中的总功率的方法。按照本发明，电梯系统包含至少一台移动人员和/或物品的不带平衡重的电梯，该电梯包含功率转换单元、电梯电机、牵引滑轮、一组起重索和电梯厢，该电梯系统还包含储存机械能和使储能器放能的机构。

Description

电梯系统和降低电梯系统中的总功率的方法

技术领域

本发明涉及电梯系统以及降低电梯系统中的总功率的方法。 

背景技术

电梯的起重机所需的功率随包括电梯的负载、速度、行进方向和工作循环(operating cycle)的阶段的各种因素而变。尽可能小地保持功率要求以便使起重机的尺寸和所需电源连接器尺寸最小是有利的。设计成使移动电梯厢所需的功率最小的传统解决方案是为电梯系统中的每台电梯配备平衡重(counterweight)，平衡重通常被做成这样的大小，使它的质量对应于满载电梯厢的质量的大约50％。当沿着较重方向驱动电梯时，即，当向上驱动负载超过50％的电梯厢或向下驱动负载低于50％的电梯厢时，功率传输的主要方向是从电网到电梯电机。在加速电梯厢速度时，在工作循环的开头需要最大瞬时功率。当沿着较轻方向驱动电梯时，电梯厢-平衡重组合的势能降低，电梯电机将机械能转变成电能。沿着较轻方向驱动或制动电梯时产生的功率可以耗散在分立电阻箱中或可以反馈到电网中。在包含几台电梯的电梯组中，一台电梯产生的功率可以用于沿着较重方向驱动包含在同一电梯组中的其它电梯的解决方案也是已知的。但是，将如此产生的功率供应给电梯系统中的其它电梯要求优化以不同方式装载的电梯的启动次序和行进方向，以便保证系统中的能流(energy flow)在每个时刻都处在平衡状态。这在电梯系统中的所有工作状况下都是不可能的，在这种情况下，产生的功率可能不得不耗散在电阻中或以某些其它类似方式耗散掉。另一种现有解决方案是与电梯系统的起重机一起使用储能器，以允许将电梯系统产生的电功率储存起来，以便以后用于包含在系统中的电梯。例如，说明书US2003/0089557描述了通过将超级电容器和电池与电梯系统的供电装备连接，可以降低电梯系统从电网中获取的功率的系统。在这个系统中，超级电容器用于使工作循环的开头的瞬时功率峰变平坦，并且需要电池降低所需平均功率。 

与每台电梯一起使用平衡重占据了往往可以有利地用于其它目的的建筑 空间。通过省略平衡重，例如，可以在给定尺寸的电梯井中容纳比在电梯带有平衡重的情况下大的电梯厢。新的有效起重机解决方案使得可以提高电梯起重机的功率，而不会使起重机的尺寸不合理增大，并且不带平衡重的电梯的使用越来越普遍。在不含平衡重的电梯系统中，电梯沿着较重方向行进的功率要求高于加平衡重电梯系统中的功率要求。相应地，当电梯厢向下运动时，不带平衡重的电梯比加平衡重电梯产生更多能量。电网和电梯系统之间的大功率传输提高为了与电源有关的要求，因为额定功率以及电压和电流的谐波成分两者都增大了。当为高功率设计时，配备在电梯系统的电源换向器中的滤波器很贵。也可能发生建筑物的内部电网不能接收不带平衡重的电梯产生的功率，在这种情况下，建筑物的内部电网的电压将上升。当建筑物配有几台电梯时，无论作为一个电梯组还是不作为一个电梯组，电梯所需的连接功率很容易增大到使在建筑物中使用不带平衡重的电梯变得不合理的电平。尽管它们显著节省了空间。 

通过将储能器与电梯的电源连接，例如，以说明书US2003/0089557所指的方式，可以储存不带平衡重的电梯产生的一部分能量，供以后消耗。但是，由于不带平衡重的电梯产生的功率比加平衡重电梯产生的功率大得多，在电梯不带平衡重的情况下，存储产生的能量所需的超级电容器的尺寸显著增大，因此，储能器将很贵，并且占据很大的空间。而且，超级电容器的服务寿命是有限的，通常是大约30,000个小时，并且由于漏电流，它们只特别适用于短期能量储存。电梯运行时间表和现有电能储存解决方案的优化不能认为提供了使未加平衡重电梯系统的电网连接器的尺寸最小的最佳解决方案。 

说明书US5712456公开了包含一台电梯和包括储存电梯能量的飞轮的电梯系统。 

说明书US5936375公开了包含用作储能器的飞轮的起重装备。按照这个说明书的起重装备包含一个起重设备。此外，该装备包含飞轮和控制飞轮的电机和功率转换器。 

另外，说明书US4657117也公开了将一台电梯产生的能量储存在飞轮中的电梯系统。控制这个系统中的电梯电机的控制装置是沃德-伦纳德(Ward-Leonard驱动器。 

如果电梯储能器的使用局限于一台电梯，那么，在包含数台电梯的电梯系统中实现储能器实际上将变得复杂。在那种情况下，每台电梯都需要分立 储能器，以及在电梯电机与储能器之间传输功率的分立装备。 

发明内容

本发明的目的是公开包含不带平衡重的电梯的新型电梯系统，在该电梯系统中，电源连接功率低于现有系统中的电源连接功率。 

本发明的电梯系统的特征如下：所述电梯系统包含至少两台移动人员和/或物品的不带平衡重的电梯(1，2)，所述不带平衡重的电梯(1，2)包含功率转换单元(11，21)、电梯电机(12，22)、牵引滑轮(1 3，23)、一组起重索(14，24)和电梯厢(15，25)，以及储存机械能和使储能器放能的机构，由此至少两台不带平衡重的电梯的功率转换单元(11，21)连接到公用直流电压中间电路(5)并且该储存机械能和使储能器放能的机构被安排在该电梯系统的直流电压中间电路(5)中，其中该储存机械能和使储能器放能的机构包含：重物(36)、另一组起重索(34)以及电机(32)和另一牵引滑轮(33)，该电机(32)和该另一牵引滑轮(33)借助于所述另一组起重索(34)移动重物(36)；和/或飞轮(47)和另一电机(42)，由此该系统的电梯被安排成电梯组，并且在该电梯系统中，电梯和储存机械能和使储能器放能的机构通过组控制来控制。而本发明的方法的特征如下：所述电梯系统包含至少两台运送人员和/或物品的不带平衡重的电梯(1，2)，所述不带平衡重的电梯包含功率转换单元(11，21)、电梯电机(12，22)、牵引滑轮(13，23)、一组起重索(14，24)和电梯厢(15，25)，由此在电梯系统中提供用于储存机械能和使储能器放能的机构并且将包含在电梯系统中的电梯(1，2)的电机(11，12)生成的功率用于向机械能的储存器供能，至少两台不带平衡重的电梯的功率转换单元连接到公用直流电压中间电路(5)并且该储存机械能和使储能器放能的机构被安排在该电梯系统的直流电压中间电路(5)中。本发明的其它实施例的特征像公开在其它权利要求中的那样。在本申请的描述部分中也展示了发明实施例。公开在本申请中的发明内容也可以以除了在所述权利要求书中所做的那样之外的其它方式定义。发明内容也可以由几个独立发明组成，尤其当根据显式或隐式子任务或针对所取得的数个优点或数组优点考虑本发明时。在这种情况下，从独立发明构思的观点来看，包含在所附权利要求书中的某些属性可能是多余的。 

本发明涉及包含至少一台运送人员和/或物品的不带平衡重的电梯的电 梯系统。不带平衡重的电梯包含功率转换单元、电梯电机、牵引滑轮、一组起重索和电梯厢，并且该电梯系统进一步包含储存机械能和使储能器放能的机构。储存机械能和使储能器放能的机构可以安排在电梯系统的直流电压中间电路中，安排成控制电梯电机的功率转换单元也与电梯系统的直流电压中间电路连接。储存机械能和使储能器放能的机构可以包括包含重物、一组起重索和通过该组起重索移动重物的电机和牵引滑轮的加重电梯、和/或飞轮和电机。电梯系统可以进一步包含储存电能和使储能器放能的机构。 

在本发明的一个实施例中，电梯系统包含至少两台电梯，而该至少两台电梯的功率转换单元与公用直流电压中间电路连接。在本发明的一个实施例中，电梯系统包含不带平衡重的至少两台电梯，该不带平衡重的至少两台电梯的功率转换单元与公用直流电压中间电路连接。在本发明的一个实施例中，系统的电梯被安排成电梯组，在该电梯系统中，电梯和储存机械能和使储能器放能的机构可以通过成组控制来控制。在本发明的一个实施例中，电梯系统进一步包含使电梯能够在出现在电源中和/或出现在安排在电网与直流电压中间电路之间的功率转换单元中的干扰状况下，和/或在出现在安排成控制电梯电机的功率转换单元中的故障状况下工作的机构。 

在本发明的降低电梯系统中的总功率的方法中，所述电梯系统包含至少一台运送人员和/或物品的不带平衡重的电梯，该不带平衡重的电梯包含功率转换单元、电梯电机、牵引滑轮、一组起重索和电梯厢，该电梯系统配有储存机械能和使储能器放能的机构。为了向机械能的储存器供能，可以使用从电网获得的功率和/或由包含在电梯系统中的电梯电机生成的功率。储存机械能和使储能器放能的机构可以用于降低电梯系统中的平均功率和/或降低电梯系统中的峰值功率。 

由于电梯系统所需的连接功率和电梯系统的主熔断器尺寸小于现有系统中的连接功率和主熔断器尺寸，本发明的电梯系统和储能器布置具有允许经济地使用未加平衡重电梯的优点。本发明可取得的另一个优点是，由于降低了连接功率和可以使用低通滤波器，在未加平衡重电梯系统中可以更容易和经济地抑制电网谐波。而且，本发明可以节约电网与电梯系统之间的功率转换单元的成本，因为这个单元可以为比过去低的额定功率设计。 

本发明可取得的另一个优点是，可以长时间地，例如，在早上和下午高峰期之间的时间内，甚至在比这个时间更长的间隔内储存能量。并且，本发明的电梯系统中的储能器是环保和耐用的，可以重复供能无数次。 

附图说明

在下文中，将参照几个例子和附图描述本发明，在附图中： 

图1a代表按照本发明的一个电梯系统； 

图1b至图1f形象化地示出了在某些时刻按照图1a的电梯系统的电梯厢和重物在电梯井中的位置； 

图2代表按照本发明的第二电梯系统； 

图3代表按照本发明的一个电梯系统的电梯井的顶视图； 

图4代表按照本发明的另一个电梯系统的电梯井的顶视图；和 

图5代表按照本发明的第三电梯系统。 

具体实施方式

在未加平衡重电梯系统中，当电梯厢向下运动时，电梯厢的势能被电梯电机转换成电能，而当电梯厢向上运动时，它的势能增加。与带平衡重电梯相比，未带平衡重电梯所需和产生的功率的瞬时电平较高。功率电平与电梯 的速度成正比。在本发明的电梯系统中，为一台电梯或数台电梯配备一个或多个公用储能器。本发明的电梯系统包含不带平衡重的至少一台电梯和储存机械能和使储能器放能的机构。当不带平衡重的电梯向下运动时，电梯厢势能的变化量至少部分可以转换成储能器的机械能，并且储存在储能器中的能量可以用于沿着较重方向移动包含在电梯系统中的电梯厢，或当沿着较轻方向移动时制动电梯厢。就是说，控制储存机械能和使储能器放能的机构，以便将电梯系统中的总功率降低到尽可能低的电平(level)。在这种背景下，总功率指的是整个电梯系统从电网中获取或它馈送到电网中的功率。储存机械能和使储能器放能的机构可以用于降低平均总功率，以及电梯系统中的瞬时峰值功率。 

图1a代表包含运送乘客和/或物品的两个电梯1和2的电梯系统，每台电梯包含电梯厢15，25、一组起重索14，24、通过起重索14，24在电梯井中移动电梯厢15，25的电机12，22和牵引滑轮13，23和控制电梯电机12，22的功率转换单元11，21。电机12，22和32最好是永磁体轴向磁通同步电机，但它们也可以是像径向磁通同步电机或感应电机那样的其它电机类型。牵引滑轮13，23最好不用齿轮地与电机12，13耦合，但本发明也可应用于起重机包含齿轮的电梯系统。电梯系统也可以包含安排成支承数组起重索14，24，或34之一的转向轮。电梯系统进一步包含储存机械能的机构。在例示在图1a中的电梯系统中，这些机构利用不带平衡重的第三电梯3，即，所谓的加重电梯3实现。加重电梯3包含重物36、一组起重索34、通过该组起重索34移动重物36的电机32和牵引滑轮33、和控制电机32的功率转换单元31。重物36是具有足够质量的物体，它在结构上可以对应于可从带平衡重电梯中熟知的平衡重，但也可以以一些其它适当方式实现。例如，可以使用安排成也可用于像物品储存或运送那样的某些其它有用目的的重物。电梯系统进一步包含整流电源电压的至少一个功率转换单元8、直流电压中间电路5和电梯控制单元6，所述控制单元被安排成通过信道61，62和63与功率转换单元11，21和31通信。功率转换单元8被安排成与电网7连接。功率转换单元8最好是三相四象限转换器。电梯系统中的所有电梯都与公用中间电路5连接或与连接在一起的几个中间电路连接，但系统包含含有分立整流器和中间电路和通过交流电压网络与其它电梯的一台或多台电梯也是可以的。电梯系统中的电梯最好含有与公用熔断器连接的公用电网连接器。 

在下文中，在处在底层的第一用户呼叫电梯厢，以便到达建筑物的顶层，并且在第一用户开始行程之后，第二用户到达底层和呼叫电梯厢，以便移动到处在建筑物中途的楼层的示范性状况下，描述例示在图1a中的电梯系统的操作。在本例中的开始状况下，如图1b所示，电梯厢15和25和重物36都在电梯井中的中途。 

用户输入的呼叫被发送到电梯控制单元6，电梯控制单元6命令电梯1，2的功率转换单元11，12之一将电梯厢15，25送到底层。如果将命令发给电梯1，那么，电梯厢15将开始向下移动。由于电梯1不含平衡重，向下移动空电梯厢15使电机12产生电功率。电梯系统的能量平衡在控制单元6中受到监视。但是，监视能量平衡的机构也可以安排在不与控制单元6在一起的其它地方。当电机12开始通过功率转换单元21向中间电路供电时，控制单元向功率转换单元31发出向上移动重物36的命令。可以这样调整重物36的加速度和速度，使电梯1馈送到中间电路的至少一部分功率适用于移动重物36，或如果重物36处在不能移动的位置上，补偿出现在电机32和功率转换单元31中的损耗。也可以将产生的部分电功率馈送到电网7或包括在电梯系统中的辅助装备(在图中未示出)。当电梯厢15正在到达底层时，开始使电梯厢15的速度减速。这里，随着向上运动重物开始减速，从加重电梯3中获取制动所需的至少一部分功率，并且将与重物慢下来的机械能变化相对应的能量转换成电机32中的电能，并且通过功率转换单元1和31和中间电路5馈送到电机12。图1c示出了当电梯厢15到达底层后，电梯厢15和25和重物36的位置。 

当加负载电梯厢15开始向顶层移动时，随着重物36向下移动，可以从加重电梯3中获取移动电梯厢所需的至少一部分功率。图1d例示了第二用户呼叫电梯到达底层的状况。当电梯厢25向下移动时，电机22通过功率转换单元21向中间电路5供电，并且这个功率的至少一部分可以进一步用在电机15中。可以调整加重电梯3的速度和加速度，以便可以利用重物的机械能的变化产生或储存电梯1消耗的功率与电梯2生成的功率之间的至少一部分差值。电梯厢25到达底层之后重物36和电梯厢在电梯井中的位置显示在图1 e中。当电梯厢25开始向上移动时，电梯1和电梯2两者都消耗电功率。重物36继续向下移动，产生用于电梯1和2的功率，并且如果必要，可以从电网7中获取一些所需功率。电梯1和2的乘客到达所希望楼层后的最终状况展 示在图1f中。 

在例示在1c-1f中的状况下，重物36的势能下降，但进入建筑物的电梯用户的势能上升。当用户离开建筑物时，在降下期间发生的一部分势能变化量可以再次储存在重物36中。上述例子以简化形式对应于大多数电梯用户从建筑物的较低部分行进到较高楼层时，办公大楼内的早高峰运送状况。 

图1a代表的电梯系统包含运送乘客和/或物品的两台电梯，但按照本发明，该系统也可以只包含一台电梯或不止两台电梯。该系统中的电梯可以形成一个或多个电梯组，或该系统可以包含数台独立电梯。如果电梯形成电梯组，那么，可以将加重电梯安排成形成电梯系统的一部分，并且可以将调节能流以便使电梯系统中的总功率保持在低电平上实现成电梯组控制的一部分。 

可以将重物36的质量和悬挂率优化成适合每个电梯系统。影响重物的质量和悬挂率选择的因素包括电梯系统中的电梯的数量、建筑物的高度和电梯系统的典型使用。例如，在电梯业务主要由在某些钟点满载电梯厢向上移动和空厢向下移动和在其它钟点反过来组成的建筑物中，使用以大悬挂率悬挂的大质量重物，以便使大量势能储存在重物中是有利的。相应地，在业务流变化无常的建筑物中，使用较轻重物和/或悬挂率低的重物是有利的，由于其惯性较小，有助于使瞬时功率峰变平坦。当将加重电梯用于储存机械能时，本发明的电梯系统也可以设想成许多电梯共享公用平衡重的电梯系统。另一种可能是电梯系统包含不止一台加重电梯。 

尽管重物以与电梯厢相对应的方式在电梯井中移动，但加重电梯不需要与在旨在运送人员/物品的电梯的情况下所需的那些相对应的安全装置。加重电梯的确需要防止重物速度过分增大的安全齿轮或等效机构，但不需要如电梯通常所需，例如，在厢门打开的时候防止电梯移动的非安全电路装置与加重电梯结合。 

图2代表按照本发明的另一种电梯系统。该电梯系统包含与按照图1a的电梯系统中的那些相对应的部件，但该系统另外包含储存机械能和使储能器放能的第二机构4。按照图2，储存机械能和使储能器放能的第二机构包含安排成与中间电路连接和通过数据传输信道64与控制单元6通信的功率转换单元42、电机42和飞轮47。除了重物36之外，当电梯向中间电路5供电时，通过电机42加速飞轮47，可以将电梯厢的机械能变化量储存成飞轮的动能。 飞轮的动能可以进一步转换成供电梯1和2使用的电能。电机42可以是永磁体轴向磁通同步电机，但也可以是像，例如，磁化可调的推斥式电动机那样的一些其它类型电机。 

取决于其质量和转动惯量，飞轮可能比加重电梯更容易适应在出现在电梯工作循环开头的功率峰期间接收/产生功率。但是，由于摩擦损耗，飞轮的动能随时间减小。如果在飞轮进入旋转状态之后不久，系统中不需要能量，也可以进一步将储存在飞轮中的一部分动能转换成重物的势能以便使摩擦损耗最小，或将它馈送到电网中使它可用于与网络连接的其它设备。 

包含在向储能器供能和使储能器放能的机构中的功率转换单元可以是与用于向电梯电机供电和控制电梯电机的那个相同的功率转换单元，由于转换器是经过认真测试和已知的批量产品，这可以在成本、可靠性和维护活动方面受益。 

可以优化本发明的电梯系统的能量平衡，以便可以通过从电网中只取出与补偿像电机和功率转换单元中的电阻损耗和飞机的摩擦损耗那样，出现在电梯系统中的损耗、和外围设备引起的消耗所需一样多的功率来操作电梯系统。因此，可以将连接功率降低到非常低的电平。但是，实际上，使用允许在电网与电梯系统之间传输更大功率的额定熔断器是可取的。 

除了机械能储能器之外，本发明的电梯系统包含储存电能的机构也是可以的，这些机构可以是，例如，电池或超级电容器。 

重物36的尺寸和形状和它在电梯井中的位置可优化成使它可以容易地与不同井结构和电梯系统匹配。图3和4展示了用在按照本发明的某些电梯系统中的井结构的顶视图。图3代表带有安排在电梯井100中的电梯厢15、25和55和重物36的电梯系统。为每个厢体和重物配备了厢体和重物被安排成在导轨的路径上移动的导轨(在图中未示出)。容纳电梯厢15、25和55和重物36的井100的各个部分101、102、105和103可以通过，例如，混凝土工事相互分开，或它们可以形成利用，例如，金属框架与电梯的导轨匹配的不可分空间。在展示在图3中的例子中，电梯厢55小于其它电梯厢，并且重物36被放置成电梯厢55和重物36一起占据与电梯厢15或25一样大的空间。展示在图3中的装置在，例如，电梯井100以前容纳以后被不带平衡重的电梯取代的带平衡重电梯的状况下可能是有利的。按照本发明，由于以前容纳在这些井中的电梯的平衡重所需的空间得到释放，可以在井部101和102中 安装比以前大的电梯厢，并且可以利用重物36使未带平衡重电梯系统的电网连接功率最小。另一种可能是将电梯起重机安装在电梯井中，例如，在它的井壁上，在天花板上，或在一些其它方便的地方。 

图4例示了电梯井200包含以每个电梯厢15、25和65具有相同尺寸，并且在打算用于电梯厢的井部201、202、206形成的长方形区的外部为重物36提供可以小于部分201、202和206的分立部分203的方式安排在井部201、202、206和203中的电梯厢15、25和65和重物36的井结构。部分201、202和206和放置在这些部分中的电梯厢也可以具有相互不同的尺寸。一些井部具有比其它高的高度以便，例如，只有一台电梯被安排成一直运行到建筑物的最顶层，而其它电梯厢的路径被安排成只延伸到建筑物的中途也是可以的。进一步的可能是，将重物36的路径安排成短于电梯厢15、25和65的路径。 

本发明的电梯系统中储存机械能和使储能器放能的机构也可以以除了利用加重电梯或飞轮之外的其它方式实现。储存机械能和使储能器放能的机构也可以通过，例如，与电梯系统一起提供抽运装置实现，在抽运装置中，当电梯电机产生电功率时，将水向上抽运到储水器中，并且储存在储水器中的能量可以进一步用于为电梯电机产生功率。 

在本发明的一个实施例中，电梯系统包含加重电梯和飞轮47，其中，包含在加重电梯中的重物36的路径是这样安排的，飞轮可以处在电梯井中至少部分在重物36的上面或下面。也可以将飞轮47放置在其它地方，例如，在电梯带有机房的情况下，放置在电梯机房中。 

在本发明的一个实施例中，电梯系统包含至少两台加重电梯。例如，可以在电梯系统中安排两台加重电梯，以便所述加重电梯之一的重物具有比其它电梯的重物大的质量和悬挂率。在这种情况下，包含较大质量重物的加重电梯尤其适用于储存大量能量和其它电梯适用于使快功率峰变平坦。 

在本发明的一个实施例中，这样选择重物36的质量，使它对应于包含在系统中的一台电梯满载的质量。 

在本发明的一个实施例中，重物36的质量对应于两台电梯满载的质量，而加重电梯的质量甚至可以大于它。在这个实施例中，加重电梯的悬挂率最好大于系统中的其它电梯的悬挂率。通过增加加重电梯的质量和相应增大它的悬挂率，可以不增大加重电梯的起重机的尺寸或功率地提高储能器的容量。 

在本发明的一个优选实施例中，电梯系统中的电梯被安排成通过单个主 熔断器与电网连接的电梯组。每台电梯包含一个功率转换单元，这些单元的每一个都包含电机电源的过电流监视器和熔断器，所述功率转换单元与电梯系统的公用直流电压中间电路连接。电梯的成组控制最好安排成以这样的方式起作用，除了旨在运送人员和/或负载的电梯之外，成组控制系统还控制电梯组公用的储能器的供能和放能，以便电梯组和储能器从电网中获取或产生出来进入电网中的功率尽可能低。在电梯系统中存在自由运送容量的时候，将旨在运送人员和/或物品的电梯系统的电梯用于储存能量以便提高储能容量也是可以的。 

本发明的布置也可应用于只包含一台不带平衡重的电梯的电梯系统中。在由一台不带平衡重的电梯组成、为，例如，矮楼建筑物设计和安排成取代早期带平衡重电梯系统的电梯系统中，未必将电梯电机生成的功率馈送到电网：通过本发明的方法，由于可以避免或减小能量到电阻箱的馈送，所以可以达到节能效果。在按照本发明的未加重电梯系统的情况下，不会像在不含储能器的系统中那样遇到电网的容量限制问题。也可以使用单相电源，在这种情况下，由于可以采用通过功率转换单元只传输和只沿着一个方向传输低功率电平的系统，所以可以使用小型、经济的整流单元来整流电源电压。 

实现储存和排放机械能的机构的有利解决方案是可以用于以合理成本实现储能器，并且与现有储能器相比，可以将大量功率储存在储能器中的飞轮。可以设计飞轮的转速，例如，使它的最大转速是5000rpm(每分钟转数)，但也可以高于或低于这个值。飞轮可以直接或通过齿轮与电机轴耦合。可以将飞轮的转动惯量选择成适合电梯系统的需要，但也可以是，例如，5，...，10kgm²(千克·米²)的数量级或更大。甚至可以使用转动惯量低于5kgm²的小飞轮。当电梯电机试图将电功率馈送到网络时，储能器使避免大制动电阻的使用和/或避免电网电压的增大成为可能。 

图5代表按照本发明的包含一台不带平衡重的电梯的电梯系统。用在图5中的标号对应于可应用的图1a和2中的那些。按照图5的电梯系统包含一台不带平衡重的电梯1、储存机械能和使储能器放能的机构4、和整流单元9，在例示在图5中的实施例中，整流单元9是单个整流器，但按照本发明，它也可以是，例如，三相四象限整流器。储存机械能和使储能器放能的机构4与直流电压中间电路5连接，并且它们包含飞轮47、电机42、和转换单元41。该系统进一步包含当对电机的供电被接触器72中断时能够全速动态制动 的机构71、和在转换单元11出现故障期间使电梯能够工作的机构，所述机构包含开关73。该电梯系统通过从飞轮47中获取工作所需的功率，甚至在电源或整流单元9出现故障期间也可用于应急运送。 

按照图1的电梯系统按如下工作。在电梯被设置成沿着较重方向运动之前，通过从电网7中获取功率加速飞轮7使飞轮累积动能。当沿着较轻方向行进时，也可以从电梯1中获取飞轮47的能量。在开始操作电梯之前，可以向储能器供能，例如，数十秒。当沿着向上方向驱动电梯厢15时，如有必要，从储能器4中获取升起电梯厢所需的一部分功率和从电网7中获取另一部分功率。因此，由于可以限制流过的峰值功率，可以使用额定功率低的整流单元9。功率转换单元41现在可以起无控六脉冲二极管整流器的作用。当电梯厢15向下移动时，将能量供应给飞轮47，功率转换单元41起换向器的作用。取决于包括储能器的容量、电梯1的速度和负载、和功率转换单元9的结构的各种因素，如有必要，该系统可以进一步包含电阻箱和/或对电网7供应的可能性，但也可以将储能器4设计成避免电阻箱或对电网供应的可能性。在图5中的系统中，也可以安排成，例如，在制动器出现故障的情况下，动态地制动电机。与动态制动一起，可以将能量供应给飞轮47，并且甚至在全速时也可以动态制动。动态制动可以通过当对电机的供电被接触器72中断时将功率传递到飞轮的二极管71完成。在功率转换单元11出现故障期间，从电网7到电机12的供电可以安排成通过开关73将功率转换器41的输出端与电机12经由功率转换单元41进行。也可以将当单元9出故障时允许功率转换单元41用作整流器取代这个单元9的开关加入图5中的电梯系统中。 

在本发明的一个实施例中，中间电路5的电压增大到高于电源电压7的值，例如，增大到600，...，700V，以便使功率转换单元的尺寸最小。在本发明的一个实施例中，将直流电压中间电路的电容器安排成小型的，因此，无需单独对电梯系统的直流电压链路充电。 

在对电梯系统供电的电源出现故障的情况下，传统上必须使用像电池那样的应急功率将电梯乘客运送到最近着地点。电池涉及到包括服务寿命短和由于很少使用电池，当需要时它们未必处在工作状态的问题。在本发明的一个实施例中，在电源出现故障的情况下，可以将电梯系统的储能器用于移动电梯厢。在处在电网与电梯系统的直流电压中间电路之间的功率转换单元发生故障的状况下，也可以将储存在储能器中的能量用作应急功率。应急功率 生成器，即，在这种情况下，用于向储能器供能和使储能器放能的电机产生的功率的整流可以利用简单六脉冲整流器实现。在储存在飞轮中的能量当中，可以将差不多95％的能量用于应急功率操作。 

在电梯不带机房的情况下，常常必须在由于为了检查、保养或修理工作而不得不接近电梯机器或它的部件的原因引起的干扰状况下移动电梯厢。在本发明的一个实施例中，电梯系统是不带机房的电梯系统，在该电梯系统中，至少将电梯起重机和对电梯供电所需的装备放置在电梯井中或它的附近，以便不用为它们配备独立机房。通过使用从储能器获取的能量，可以将电梯厢移动到不妨碍接近需要接近的地方的位置，以便进行维护和/或修理操作。 

本发明的电梯系统可以利用像，例如，230V或400V的电压那样的不同电源电压实现，但比这个电压高的电压也是可以的。 

在本发明的一个实施例中，电梯系统包含可以是单相230-V整流器或三相400-V整流器的低功率，例如，大约2-kW整流单元、可以具有，例如，大约10kW的额定功率的向电机馈电的功率转换单元、可以是与安排成向电梯电机馈电的功率转换单元类似的10-kW转换单元的向驱动飞轮的电机馈电的功率转换单元、永磁体同步电机、和与它耦合的飞轮。 

在本发明的一个实施例中，储存机械能和使储能器放能的机构包含与电梯系统中的电梯之一的功率转换单元相对应的功率转换单元。这可以使维护和保养成本最低，同时进一步提高了功率转换单元的可靠性。在本发明的一个实施例中，储存机械能和使储能器放能的机构包含与用在电梯系统中的电梯电机之一相对应的那种类型的电机。 

本发明构思还包含在电梯系统包含至少一台运送人员和/或物品的不带平衡重的电梯的情况下，降低电梯系统消耗的总功率的方法，所述不带平衡重的电梯包含功率转换单元、电梯电机、牵引滑轮、一组起重索和电梯厢。在本发明的方法中，在电梯系统中配备了储存机械能和使储能器放能的机构。通过这种方法，可以降低电梯系统消耗的平均总功率，因为通过适当地向储能器供能和使储能器放能，可以使在电梯系统与电网之间传输的功率最小。并且，由于在电梯的工作循环需要最大功率的那些阶段，通常在工作循环的开头，除了从电网中获取的功率之外，可以使用储存在储能器中的能量，所以该方法可以降低电梯系统从电网中获取的峰值功率。为了向机械能的储存器供能，可以使用从电网获得的功率和/或由包含在电梯系统中的电梯之一的 电机生成的功率，或者，也可以利用从另一个储能器获得的功率向机械能的储存器供能。 

本发明不排外地局限于上述实施例的例子，可以在如所附权利要求书定义的发明构思的范围内作出许多改变。 

Claims (8)

1.一种电梯系统，所述电梯系统包含至少两台移动人员和/或物品的不带平衡重的电梯(1，2)，所述不带平衡重的电梯(1，2)包含功率转换单元(11，21)、电梯电机(12，22)、牵引滑轮(13，23)、一组起重索(14，24)和电梯厢(15，25)，以及储存机械能和使储能器放能的机构，由此至少两台不带平衡重的电梯的功率转换单元(11，21)连接到公用直流电压中间电路(5)并且该储存机械能和使储能器放能的机构被安排在该电梯系统的直流电压中间电路(5)中，其中该储存机械能和使储能器放能的机构包含：

重物(36)、另一组起重索(34)以及电机(32)和另一牵引滑轮(33)，该电机(32)和该另一牵引滑轮(33)借助于所述另一组起重索(34)移动重物(36)；和/或

飞轮(47)和另一电机(42)，

由此该系统的电梯被安排成电梯组，并且在该电梯系统中，电梯和储存机械能和使储能器放能的机构通过组控制来控制。

2.根据权利要求1所述的电梯系统，其特征在于，

该电梯系统进一步包含储存电能和使电能的储存器放能的机构。

3.根据权利要求1到2的任何一项所述的电梯系统，其特征在于，

该电梯系统进一步包含使电梯能够在出现在电源中和/或在安排在电网(7)与直流电压中间电路之间的另一功率转换单元(9)中的故障状况下工作的机构。

4.根据权利要求1所述的电梯系统，其特征在于，电梯系统进一步包含使电梯能够在出现在安排成控制电梯电机(12)的功率转换单元(11)中的故障状况下工作的机构。

5.一种降低电梯系统中的总功率的方法，所述电梯系统包含至少两台运送人员和/或物品的不带平衡重的电梯(1，2)，所述不带平衡重的电梯包含功率转换单元(11，21)、电梯电机(12，22)、牵引滑轮(13，23)、一组起重索(14，24)和电梯厢(15，25)，由此在电梯系统中提供用于储存机械能和使储能器放能的机构并且将包含在电梯系统中的电梯(1，2)的电机(12，22)生成的功率用于向机械能的储存器供能，至少两台不带平衡重的电梯的功率转换单元连接到公用直流电压中间电路(5)并且该储存机械能和使储能器放能的机构被安排在该电梯系统的直流电压中间电路(5)中。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，将从电网(7)中获得的功率用于向机械能的储存器供能。

7.根据权利要求5到6的任何一项所述的方法，其特征在于，将储存机械能和使储能器放能的机构用于降低电梯系统中的平均功率。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，将储存机械能和使储能器放能的机构用于降低电梯系统中的峰值功率。

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