CN101868907A - 对于电源负载的限制 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于限制安装在电源(2)和负载(3)之间的供电设备(1)的输入电力的装置和方法。根据本发明的所述装置包括安装在电源(2)和要供电的负载(3)之间的供电设备(1)，该供电设备(1)被适配为基于前述电源(2)的状态来限制其输入电力。

Description

对于电源负载的限制
技术领域
本发明的目的是如权利要求1的前序部分中限定的用于限制电力(power)的装置、如权利要求8的前序部分中限定的电梯系统、以及如权利要求9的前序部分中限定的用于限制供电设备的输入电力的方法。
背景技术
传统上，从光源到电动机的、连接到电源的设备在电源过载时自动地限制其输入电力。
诸如频率转换器以及AC/DC电压源之类的现代有源受控供电设备根据它们的电力需求而给电源施加负载。这些设备不考虑诸如网络电压或发电机供电的电源的过载，作为其结果，电源的操作出现危险。
公开US5861734提供了一种用于减小网络电压的电流谐波的装置，在该情况下，减小了网络的负载。
公开US2004/0190211A1公开了一种用于检测供电网络的电压/频率的减小的方法、系统和控制装置。当检测到电压/频率的减小时，将负载从电网断开。
发明内容
本发明的目的是公开基于电源的状态来对供电设备的输入电力进行限制。通过限制输入电力来试图防止电源过载以及作为其结果而引起的对电源操作的损害。
本发明的特性特征
根据本发明的用于限制电力的装置特征在于在权利要求1的特征部分中公开的内容。根据本发明的电梯系统特征在于在权利要求8的特征部分中公开的内容。根据本发明的用于约束供电设备的输入电力的方法特征在于在权利要求9的特征部分中公开的内容。本发明的其它特征特征在于在其它权利要求中公开的内容。在本申请的描述部分中还讨论了一些发明实施例。也可以与以下所附权利要求中不同地来限定本申请的发明内容。所述发明内容也可以由若干单独的发明组成，尤其是在根据表述或隐含的子任务或者从所获得的优点或优点类别的观点来考虑本发明的时候。在这种情况下，从单独的发明构思的观点来看，在所附权利要求中包含的一些属性可能是多余的。
根据本发明的用于限制电力的装置包括安装在电源和要供电的负载之间的供电设备，该供电设备被适配为基于前述电源的状态来限制其输入电力。根据本发明的用于供电的电源例如可以是提供直流电或交流电的电压源或者电流源。所述供电设备例如可以是AC/DC变压器、逆变器或者向马达提供电力的频率转换器。在此上下文中，输入电力是指供电设备从电源汲取的电力。
在本发明的一个实施例中，供电设备被适配为确定电源的状态，并且还基于所确定的电源的状态来分级地(in stages)限制其输入电力。
在本发明的一个实施例中，供电设备被适配为在所确定的电源的状态要求时断开其电力供应。
在本发明的一个实施例中，所述电源是交流电压源，并且在这种情况下，根据本发明的一种供电设备包括：基于交流电压源的供电频率确定该交流电压源的状态。在这种情况下，前述供电设备可以包括对电压的测量，在该情况下，所述供电设备可以被适配为例如使用锁相环来确定所测量的电压的频率。供电设备可以将所测量的频率与至少一个频率限制值进行比较，在该情况下，供电设备可以基于所测量的频率和频率限制值的前述比较来限制其输入电力。电源的状态是指该电源的负载状态。
根据本发明的一种供电设备包括基于电源的状态信号来确定电源的状态。在这种情况下，电源可以被适配为基于它自己的状态确定来产生状态信号，并且供电设备可以包括用于该电源的状态信号的输入。可以在电源和供电设备之间布置数据传递通道，以便将状态信号从电源传递到供电设备。前述数据传递通道可以是例如有线或无线串行接口总线。所述状态信号可以包括例如关于电源的操作状态的数据，诸如关于电源的输出电流的幅度的信息、交流电压源的供电频率或者直流电压源的电压的幅度。所述电源也可以被适配为确定其操作条件，在这种情况下，所述状态信号包括关于电源的操作条件的数据。供电设备可以被适配为基于该状态信号来限制其输入电力。
在本发明的一个实施例中，所述电源是交流电压源，并且根据本发明的一种供电设备被适配为基于该交流电压源的频率的减小来限制其输入电力。
在本发明的一个实施例中，所述电源是交流电压源，并且根据本发明的一种供电设备被适配为基于该交流电压源的频率积分(integral)来限制其输入电力。在此上下文中，所述频率积分是指在供电电压的基准频率和供电设备的供电频率(supply frequency)之间的偏差(deviation)的积分。
在本发明的一个实施例中，所述电源包括确定电源的状态，并且根据本发明的一种这样的电源被适配为将指示所述电源的状态的状态信号发送给至少一个供电设备。
在本发明的一个实施例中，所述电源是交流电压源，在这种情况下，基于该交流电压源的频率来确定该交流电压源的状态。
根据本发明的电梯系统包括用于限制电力的装置，该装置包括安装在电梯的供电电路和电源之间的供电设备。前述供电设备被适配为基于前述电源的状态来限制其输入电力。
在根据本发明的一种用于限制供电设备的输入电力的方法中，该供电设备连接到电源；并且基于该电源的状态来限制供电设备的输入电力。
在根据本发明的一种方法中，利用供电设备来确定电源的状态，并且基于所确定的电源的状态来分级地限制供电设备的输入电力。
在根据本发明的一种方法中，如果所确定的电源的状态要求，则断开供电设备的电力供应。
在根据本发明的一种方法中，供电设备连接到交流电压源；基于该交流电压源的供电频率来限制供电设备的输入电力。
在根据本发明的一种方法中，为交流电压源的供电频率设置限制值；当交流电压源的供电频率减小到低于前述供电频率限制值时，限制供电设备的输入电力。
在本发明的一个实施例中，供电设备被适配为通过分级地减小供应给要供电的至少一个负载的电力来分级地限制其输入电力。
本发明的优点
利用本发明，除了其它优点以外，还至少取得以下优点中的至少一个：
-当在本发明中提供的供电设备被适配为基于电源的状态来限制其输入电力时，可以防止电源的过载，在该情况下，电源的操作可靠性提高，并且例如由过载引起的服务中断减少。
-如果供电设备被适配为确定电源的状态，则供电设备可以被适配为基于所确定的电源的状态来分级地限制其输入电力。此外，在这种情况下，可以至少以受限制的方式来继续对负载的电力供应。例如，在不同的调节过程中，以及在要求特别是来自电源的连续性的运输应用和控制应用中，至少以受限制的方式继续电力供应是有用的。这些种类的应用例如是：运输系统，例如电梯驱动器、平行移动梯(travelator)驱动器、自动扶梯驱动器；以及例如各种照明、泵浦(pumping)、空调和其它建筑物自动化应用、和风扇驱动器。本发明特别好地适合于在供电网络与国家电网隔离的应用中使用。除了上述应用以外，这些种类的应用还可以是例如铁路、地铁、诸如纸浆厂之类的工厂；以及不同的备用电力驱动器，在该情况下，例如在电力中断期间利用发电机进行电力供应。
-当供电设备被适配为基于交流电压源的供电频率来限制其输入电力时，可以将诸如网络电压或发电机的交流电压源的过载检测为例如供电频率的减小，在该情况下，通过限制供电设备的输入电力，可以防止由过载导致的网络电压或发电机的供电频率的振荡。
-如果供电设备包括基于电源的状态信号来确定电源的状态，则可以通过该电源的状态信号集中控制一个或多个供电设备的输入电力。由于在这种情况下供电设备不需要包括确定电源的状态，因此简化了所述装置。如果在所述装置中包含的确定的供电设备的操作比其它供电设备的操作更重要，则可以尝试在电源过载的情形中，通过先仅仅限制较不重要的供电设备的输入电力来保护这些确定的供电设备的操作。
-如果供电装置包括连接到诸如逆变器整流器的同一DC中间电路的两个或多个电力整流器，例如逆变器，并且如果利用安装在电源和DC中间电路之间的网络逆变器整流器来集中地进行从电源到DC中间电路的供电，则所述网络逆变器整流器可以包括确定电源的状态，在该情况下，网络逆变器整流器可以基于电源的状态来限制一个或多个电力变压器从DC中间电路汲取的电力。
附图说明
以下将参照附图借助于本发明的实施例的几个例子来更详细地描述本发明，其中
图1示出根据本发明的一种用于限制电力的装置；
图2示出根据本发明的用于限制电力的第二装置；
图3示出根据本发明的用于限制电力的第三装置；
图4示出根据本发明的交流电压源的输入频率的确定；
图5作为框图示出了根据本发明的对于电力的限制；
图6示出了根据本发明的电梯系统。
具体实施方式
图1示出了用于限制电力的装置。该装置包括安装在交流电压源2和电动机3之间的频率转换器1。在该装置中，测量4交流电压源2的供电电压。在该装置中，频率转换器1也包括：基于对所述供电电压的测量4来确定5交流电压源2的状态。在该情况中，确定供电电压的频率，并且基于该频率来确定交流电压源的操作状态。所述频率的减小表明交流电压源的过载，因此当所述频率减小时，频率转换器1限制输入电力。
图2示出了用于限制电力的第二装置。在该装置中，发电机2充当电源。可选择地，通过转速表7测量发电机的旋转速度、或者通过根据对于供电电压的测量4确定供电电压的频率，来确定发电机的状态。发电机包括状态的确定5，并且该发电机被适配为将所确定的状态信号6发送给连接到发电机的电压供应的至少两个供电设备1。该状态信号包括关于发电机的供电电压的频率的数据，在该情况下，前述供电设备1基于指示供电电压的频率的信号来限制其输入电力。所述状态信号还可以包括对于输入电力的限制命令，在该情况下，前述供电设备根据该限制命令来限制其输入电力。该限制命令也可以要求至少一个供电设备1完全断开电源。
在根据图3的用于限制电力的装置中，该装置包括两个逆变器9，其独立地将可变频率且可变幅度的电压提供给马达3的绕组。该逆变器连接到公共的DC中间电路10。利用网络逆变器整流器8来进行DC中间电路和网络电压2之间的电力供应。网络逆变器整流器8测量网络电压4，并且从该网络电压的频率导出网络的状态。当该频率减小时，网络逆变器整流器8限制由至少第二网络逆变器整流器9从DC中间电路汲取的电力。
图4示出了使用锁相环11的交流电压源2的供电频率的确定。在d，q坐标系中确定所测量的三相电压2，所述d，q坐标系在其现有技术中被固定到网络电压的相16。在这种情况下，将网络电压描述为两个DC电压幅度Ud和 Uq，其被锁定到网络电压的相。使Ud＝0成为锁相环的控制标准。现在，试图以频率基准50Hz来控制网络电压的相。比较器15测量电压Ud相对于0的偏差14。根据该偏差14，检测网络的供电电压是否偏离50Hz基准频率。在这种情况下，基于该偏差14来确定频率误差以及同时确定网络电压的状态。例如可以结合图1-4中的一个的实施例来使用根据图4的供电频率的确定。
图5a作为框图示出了电力限制。图5b和5c示出了作为时间的函数描述的电力限制。在根据图5a的阶段17中，对于交流电源的供电频率确定波动范围21，其中在交流电源的正常操作期间，供电频率保持在该波动范围21的范围内。在阶段18中，测量交流电源的供电频率22，如果该供电频率下降到正常操作波动范围21以下，则进行向阶段19的转移，在阶段19中，确定频率减小的幅度，并且在阶段20，根据该频率的减小来分级地限制由供电设备从交流电源汲取的电力23，在该情况下，由供电设备从交流电源汲取的电力23随着交流电源的供电频率22降低而减小。如图5b所示的由供电设备从交流电源汲取的电力23被适配为根据在供电频率的正常操作的波动范围21的下限和交流电源的供电频率22之间的差24而减小。当交流电源的输入频率22下降到正常操作的波动范围21的下限以下时的时刻30在图5b和5c中被标记出。根据图5c的由供电设备从交流电源汲取的电力23被适配为根据在供电频率的正常操作的波动范围21的下限和交流电源的供电频率22之间的差24的频率积分而减小。在这种情况下，如果供电频率23继续偏离正常操作的波动范围21，则由供电设备从交流电源汲取的电力23逐渐接近0。
图6示出了根据本发明的电梯系统。通过连接到电梯马达3的牵引滑轮的电梯绳缆来在电梯井中移动电梯轿厢26。利用频率转换器1从建筑物的三相交流电网2来进行对电梯马达的电力供应。集成到频率转换器1中的电梯的移动控制器25通过调节频率转换器的供电来设置电梯轿厢的移动。移动控制器25试图根据对于所确定的移动基准来设置电梯轿厢的移动。
电梯的移动控制器25测量交流电网2的电压，并且例如利用根据图4的实施例的锁相环来确定网络电压的频率。当该频率下降到交流电网2的正常操作的频率的最小允许限制值以下时，移动控制器开始限制从交流电网供应给电梯马达3的电力。在该情况下，移动控制器25再次计算电梯轿厢26的移动基准，使得减小电梯轿厢的速度和/或加速度和/或减速度的基准值。此后，移动控制器25试图根据对于电梯轿厢的速度和/或加速度和/或减速度的下基准值确定的新的移动基准来设置电梯轿厢的移动，在该情况下，从交流电网2向电梯马达3供应的电力减小。如果交流电网2的供电频率的减小进一步继续或者甚至变得更大，则最终电梯轿厢的移动控制器25利用可控开关28断开频率转换器的主电路，在该情况中，对于电梯马达的电力供应断开。同时，电梯轿厢的移动控制器25还通过利用制动器控制电路27断开机械制动器的制动器控制线圈的电力供应来关断(close)机械制动器。
本发明不仅仅限于上述实施例，而是可以在由所附权利要求限定的发明构思的范围内进行很多变化。

Claims (13)

1.一种用于限制电力的装置，该装置包括安装在电源(2)和要供电的负载(3)之间的供电设备(1)，其特征在于，所述供电设备(1)被适配为基于前述电源(2)的状态来限制其输入电力。
2.根据权利要求1的装置，其特征在于，所述供电设备(1)被适配为确定电源(2)的状态，并且基于所确定的该电源(2)的状态来分级地限制其输入电力。
3.根据权利要求1或2的装置，其特征在于，所述供电设备(1)被适配为在所确定的电源(2)的状态要求时断开其电力供应。
4.根据前述权利要求中的任一项的装置，其特征在于，前述电源(2)是交流电压源，并且所述供电设备(1)包括基于该交流电压源的供电频率来确定(5)该交流电压源(2)的状态。
5.根据前述权利要求中的任一项的装置，其特征在于，所述供电设备(1)包括基于电源的状态信号(6)来确定电源(2)的状态。
6.根据前述权利要求中的任一项的装置，其特征在于，前述电源(2)是交流电压源，并且所述供电设备(1)被适配为基于该交流电压源(2)的频率的减小来限制其输入电力。
7.根据前述权利要求中的任一项的装置，其特征在于，前述电源(2)是交流电压源，并且所述供电设备(1)被适配为基于该交流电压源(2)的频率积分来限制其输入电力。
8.一种电梯系统，包括用于限制电力的装置，该装置包括安装在电梯的供电电路和电源之间的供电设备，其特征在于，供电设备(1)被适配为基于前述电源(2)的状态来限制其输入电力。
9.一种用于限制供电设备(1)的输入电力的方法，其特征在于，
-供电设备(1)连接到电源(2)，
-基于电源(2)的状态来限制供电设备(1)的输入电力。
10.根据权利要求9的方法，其特征在于，
-利用供电设备(1)来确定电源(2)的状态，
-基于所确定的电源(2)的状态分级地限制供电设备(1)的输入电力。
11.根据权利要求9或10的方法，其特征在于，
-如果所确定的电源(2)的状态要求，则断开供电设备(1)的电力供应。
12.根据权利要求9-11中的任一项的方法，其特征在于，
-基于交流电压源(2)的供电频率来限制供电设备(1)的输入电力。
13.根据权利要求12的方法，其特征在于，
-为交流电压源(2)的供电频率设置限制值；
-当交流电压源(2)的供电频率减小到前述供电频率的限制值以下时，限制供电设备(1)的输入电力。
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