CN101976833B - 电梯群的电能监测管理系统及方法 - Google Patents

电梯群的电能监测管理系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种电梯群的电能监测管理系统及方法,包括PWM整流器、滤波电容、电梯群监测模块、超级电容器监测模块、系统控制器、双向DC/DC变换器和超级电容器,所述PWM整流器的输入端外接电网,其输出端与滤波电容的两端连接,所述滤波电容的两端引出直流母线,被监测的电梯群挂接在直流母线上;所述电梯群监测模块、超级电容器监测模块、双向DC/DC变换器、PWM整流器分别与系统控制器连接,所述超级电容器分别与超级电容器监测模块、双向DC/DC变换器连接,所述电梯群监测模块外接电梯群。本发明可以大幅度减少能量回馈电网的次数,使整个电梯群更加稳定。

Description

电梯群的电能监测管理系统及方法技术领域[0001] 本发明属于电梯应用和节能技术领域,特别涉及一种电梯群的电能监测管理系统 及方法,通过采用共直流母线技术、超级电容储能技术、电能回馈技术在电梯群运行时对电 能进行管理,包括供电控制、储能控制和回馈电网。背景技术[0002] 随着我国GDP的增长,高层建筑成为主流,除了大型公共建筑安装电梯外,民用住 宅楼房安装电梯数量也猛增。电梯给人们生活带来便利,同时电梯的使用也带来一个重要 负面影响,那就是能耗问题。无论电梯运行于上升状态或下降状态,在其制动过程中电梯系 统都会产生制动能量,通常是经由电阻以热能的形式消耗掉,并产生大量的废热,需要安装 相当容量的空调或其他降温设备,这又增加了能量的浪费和成本。[0003] 近些年比较普遍的电梯节能的方法是将制动能量反馈电网,即电动机将电梯的制 动能量转变为电能送往直流母线,再使用能量回馈装置,将这个部分电能送回电网。但是其 缺点是只有在不易发生故障的稳定电网电压下(电网电压波动不大于10% ),才可以采用 这种能量反馈方式。因此,能量回馈的质量难以保证,更加实用的措施还是需要减少能量回 馈的次数。[0004] 申请号为“200420110175. X”的中国实用新型专利“多台电梯共用直流母线的节能 装置”,其特点是:将多台电梯控制系统中直流侧分别用一接触器连接到共用直流母线上, 使连接在直流母线上的任何一台电梯发电运行时所产生的能量都通过各自的逆变器反馈 到直流母线上,连接在直流母线上的其他电梯就可以充分利用本来被制动电阻消耗掉的这 部分能量,减少从电网系统吸收能量,达到节能的目的。[0005] 申请号为“201010118542. O”的中国发明专利“电梯节能系统”,该系统共采用超级 电容组作为电梯子系统再生制动能量储存器件和电梯子系统运行的供电电源,在电梯子系 统运行的制动过程中储存能量,通过系统控制器对电源切换控制电路进行控制,实现超级 电容器组与外部交流电网之间切换为电梯子系统运行供电,以达到节能目的。[0006] 超级电容器兼具蓄电池能量密度大和普通电容器功率密度大的优点,充放电速度 快,充放电效率高,循环寿命长,工作温度宽。同时,超级电容器的材料几乎没有毒性,环境 友好,而且在使用中无需维护。近些年来,随着超级电容技术的不断发展和应用领域的不断 拓宽,超级电容受到越来越广泛的关注。目前世界各国都对超级电容器进行了研制,并取得 了显著的成果,超级电容的性能不断提升,应用范围扩展到航天、汽车、军事、电力系统等领 域。[0007]目前已有采用共用直流母线技术的电梯系统,节能方式单一,如果电梯群工作于 耗电状态,多余的能量只能通过传统的制动电阻消耗掉或是通过能量回馈装置回馈电网, 能量回馈提高了对电网的要求,原则上还是应减少回馈次数,减少故障,这样节能的效果并 不明显。[0008] 因此,现有普遍的电梯节能技术采用能馈装置将电梯制动时产生能量回馈电网,或是采用共用直流母线技术,但采用这种技术,能馈装置需要经常运行,对电网质量和器件 要求高。发明内容[0009] 本发明的首要目的在于克服上述现有技术的缺点与不足,提供一种结构简单、合 理的电梯群的电能监测管理系统,通过采用共直流母线技术、超级电容储能技术、电能回馈 技术在电梯群运行时对电能进行管理,包括供电控制、储能控制和回馈电网。[0010] 本发明的另一目的还在于提供由上述系统实现的方法。[0011] 为达上述目的,本发明采用如下的技术方案:[0012] 电梯群的电能监测管理系统,包括PWM整流器、滤波电容、电梯群监测模块、超级 电容器监测模块、系统控制器、双向DC/DC变换器和超级电容器,所述PWM整流器的输入端 外接电网,其输出端与滤波电容的两端连接,所述滤波电容的两端引出直流母线,被监测的 电梯群挂接在直流母线上;所述电梯群监测模块、超级电容器监测模块、双向DC/DC变换 器、PWM整流器分别与系统控制器连接,所述超级电容器分别与超级电容器监测模块、双向 DC/DC变换器连接,所述电梯群监测模块外接电梯群。[0013] 所述双向DC/DC变换器为直流可逆斩波电路,可以实现电能的双向流动。[0014] 所述电梯群监测模块包括依次连接的电梯运行状态检测模块、监测处理器和监测 数据接口单元,所述电梯运行状态检测模块外接电梯群,监测数据接口单元与系统控制器 连接。监测处理器为MSP430处理单元,可对电梯运行状态信息进行处理,将产生的能耗信 息通过监测数据接口单元发往系统控制器。[0015] 所述超级电容器监测模块包括超级电容器电压检测模块、超级电容器电流检测模 块、超级电容器均压检测模块、电容器监测模块处理单元和超级电容器监测数据接口单元, 所述电容器监测模块处理单元分别与超级电容器电压检测模块、超级电容器电流检测模 块、超级电容器均压检测模块、超级电容器监测数据接口单元连接;所述超级电容器电压检 测模块、超级电容器电流检测模块、超级电容器均压检测模块分别与超级电容器连接;所述 超级电容器监测数据接口单元与系统控制器连接。超级电容器监测模块对超级电容器能量 进行监测,对各个单体超级电容均压检测,对均压不平衡情况进行报警。[0016] 所述系统控制器包括主控制单元、双向DC/DC变换器控制单元和PWM整流器控制 单元,所述主控制单元分别与双向DC/DC变换器控制单元、PWM整流器控制单元、电梯群监 测模块中的监测数据接口单元、超级电容器监测模块中的超级电容器监测数据接口单元连 接;所述双向DC/DC变换器控制单元与双向DC/DC变换器连接,所述PWM整流器控制单元与 PWM整流器连接。[0017] 所述主控制单元包括处理器和人机交互模块,所述处理器与人机交互模块连接; 所述处理器分别与电梯群监测模块中的监测数据接口单元、超级电容器监测模块中的超级 电容器监测数据接口单元连接;所述双向DC/DC变换器控制单元、PWM整流器控制单元分别 与处理器连接。处理器为ARM处理器。[0018] 通过人机交互模块对系统参数进行设置并由ARM处理器发送到系统控制器的其 他单元。[0019] 所述处理器包括参数设置模块、报警保护信息记录模块和能量管理控制模块,所述参数设置模块与人机交互模块连接;所述能量管理控制模块分别与参数设置模块、报警 保护信息记录模块、电梯群监测模块中的的监测数据接口单元、超级电容器监测模块中的 超级电容器监测数据接口单元、双向DC/DC变换器控制单元、PWM整流器控制单元连接。能 量管理控制模块使PWM整流器和双向DC/DC变换器依据电梯群能量和超级电容储能状态变 化而运行于不同的工作状态。[0020] 所述双向DC/DC变换器控制单元包括电流电压传感器一、变换器报警信号检测模 块、变换器数字信号处理器、双向DC/DC变换器控制单元数据接口和DC/DC变换器驱动模 块;所述电流电压传感器一分别与变换器数字信号处理器、变换器报警信号检测模块连接, 所述变换器数字信号处理器分别与变换器报警信号检测模块、双向DC/DC变换器控制单元 数据接口、DC/DC变换器驱动模块连接;所述双向DC/DC变换器控制单元数据接口与主控制 单元连接;所述DC/DC变换器驱动模块与双向DC/DC变换器连接;[0021] 所述PWM整流器控制单元包括电流电压传感器二、整流器报警信号检测模块、整 流器数字信号处理器、PWM整流器控制单元数据接口和PWM整流器驱动模块;所述电流电压 传感器二分别与整流器数字信号处理器和整流器报警信号检测模块连接,所述整流器数字 信号处理器分别与整流器报警信号检测模块、PWM整流器控制单元数据接口、PWM整流器驱 动模块连接;所述PWM整流器控制单元数据接口与主控制单元连接;所述PWM整流器驱动 模块与PWM整流器连接。[0022] 所述变换器数字信号处理器包括依次连接的电流电压采样模块一、双向DC/DC变 换器控制模块和变换器报警保护信息记录模块,所述电流电压采样模块一与电流电压传感 器一连接;所述双向DC/DC变换器控制模块分别与变换器报警保护信息记录模块、双向DC/ DC变换器控制单元数据接口、DC/DC变换器驱动模块连接;[0023] 所述整流器数字信号处理器包括依次连接的电流电压采样模块二、PWM整流器控 制模块和整流器报警保护信息记录模块,所述电流电压采样模块二与电流电压传感器二连 接;所述PWM整流器控制模块分别与整流器报警保护信息记录模块、PWM整流器控制单元数 据接口、PWM整流器驱动模块连接。[0024] 所述超级电容器包括由若干个单体超级电容串联或并联构成的电容组和均压装 置,所述电容组与均压装置、双向DC/DC变换器连接;[0025] 所述电梯群包括若干个并列挂接在直流母线上的电梯装置,每个电梯装置包括相 互连接的曳引电机和PWM逆变器,所述PWM逆变器挂接在直流母线上;曳引电机与电梯群监 测模块连接。[0026] 由上述系统实现的方法包括以下步骤:[0027] (I)所述系统初始化设置,PWM整流器工作,向直流母线输出稳定电压;[0028] (2)电梯群上电,电梯群监测模块监测电梯群中各个电梯装置的耗电状态,若电梯 群监测模块检测到的电梯装置中曳引电机的耗电量大于发电量,则该电梯装置处于耗电状 态,进行步骤(3),否则该电梯装置处于发电状态,进行步骤(4);[0029] (3)电梯装置处于耗电状态,耗电状态的信息由电梯群监测模块中的电梯运行状 态检测模块采集,采集到的信息经监测处理器处理后,由监测数据接口单元发送至系统控 制器的主控制单元中;主控制单元的能量管理控制模块对所述信息进行处理,并将其保存 至报警保护信息记录模块中;外部的电网的三相交流电通过PWM整流器整流后,输出直流电压,经过滤波电容,输送到直流母线上,并通过直流母线向电梯群中的挂接在直流母线上 的PWM逆变器供电;同时,该电梯装置的曳引电机发出的电能通过直流母线向其他处于耗 电状态的曳引电机提供部分电能;同时超级电容器通过双向DC/DC变换器释放电能,输送 到直流母线上;超级电容器监测模块中的超级电容器电压检测模块、超级电容器电流检测 模块、超级电容器均压检测模块对超级电容器的储存电能进行检测,超级电容器的储存电 能经电容器监测模块处理单元处理后,通过超级电容器监测数据接口单元发送给系统控制 器中的主控制单元;若检测到超级电容器的储存电能低于预设最低值时,系统控制器的双 向DC/DC变换器控制单元发出相应指令给双向DC/DC变换器,通过双向DC/DC变换器禁止 超级电容器对直流母线输送电能,此时电梯群的电能全部由外部电网供给;否则,超级电容 器继续向直流母线输送电能直至超级电容器储存电能低于预设最低值。[0030] (4)电梯装置处于发电状态时,其发电状态信息由电梯群监测模块中的电梯运行 状态检测模块采集,采集到的信息经监测处理器处理后,由监测数据接口单元发送至系统 控制器的主控制单元中;主控制单元的能量管理控制模块对所述信息进行处理,并将其保 存至报警保护信息记录模块中;曳引电机发出的电能通过PWM逆变器转化为直流电输送到 直流母线上,向其他处于耗电状态的曳引电机提供部分电能;系统控制器的双向DC/DC变 换器控制单元发出相应指令给双向DC/DC变换器控制,双向DC/DC变换器使得超级电容器 与直流母线导通,直流母线多余的电能发送给超级电容器,并储存于超级电容器中;超级电 容器监测模块中的超级电容器电压检测模块、超级电容器电流检测模块、超级电容器均压 检测模块对超级电容器的储存电能进行检测,当检测到超级电容器储存电能高于预设最高 值时,系统控制器的双向DC/DC变换器控制单元发出相应指令给双向DC/DC变换器,通过双 向DC/DC变换器控制使得超级电容器与直流母线断开,停止直流母线对超级电容器充电; 系统控制器的PWM整流器控制单元发出相应指令给PWM整流器,控制PWM整流器工作于逆 变状态将多余的电能回馈送往外部的电网;否则,直流母线继续对超级电容器充电直至超 级电容器储存电能高于预设最高值。[0031] 本发明的原理:外部的电网的三相交流电经过PWM整流器整流后输出直流电压, 经过滤波电容,输送到直流母线上;直流母线上挂载若干PWM逆变器,PWM逆变器控制曳引 电机,PWM逆变器控制曳引电机。超级电容器作为储能单元通过双向DC/DC变换器挂载在直 流母线上,超级电容器监测模块负责检测超级电容器的工作状态,将信息发给系统控制器, 由系统控制器发出相应指令给双向DC/DC变换器,实现对超级电容器的管理。电梯群监测 模块监测电梯群的运行状态,系统控制器将根据电梯群运行状态和超级电容器的储能状态 对PWM整流器进行控制,使其工作于整流或逆变状态。[0032] 超级电容器的储存能力留有足够余量,当外部电网突然断电时超级电容器内能量 足够驱动电梯达到附近楼层。[0033] 与现有技术相比,本发明具有如下优点和有益效果:[0034] (I)本发明将共用直流母线、超级电容储能和能量回馈三种技术巧妙结合,对电梯 群运行时的能量进行综合管理,可有效达到节约电能的目的。[0035] (2)本发明的PWM整流器四象限运行,可工作于单位功率因数整流和逆变状态,谐 波小,对电网污染小。[0036] (3)本发明采用共用直流母线技术,减少对超级电容器充放电次数,可有效延长超级电容器的使用寿命。[0037] (4)本发明采用共用直流母线技术和超级电容储能技术结合,可以大幅度减少能 量回馈电网的次数,即PWM整流器工作于逆变状态的时间,使整个电梯群的节能系统更加稳定。附图说明[0038]图1[0039]图 2[0040]图 3[0041]图 4[0042]图 5[0043]图 6[0044]图 7[0045]图 8是本发明系统的结构示意图。是图1所示电梯群监测模块的结构示意图。是图1所示超级电容器监测模块的结构示意图。是图1所示系统控制器的结构示意图。是图4所示主控制单元的结构示意图。是图4所示双向DC/DC变换器控制单元的结构示意图。 是图4所示PWM整流器控制单元的结构示意图。是本发明方法的流程图。具体实施方式[0046] 下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述,但本发明的实施方式不限 于此。[0047] 实施例[0048] 如图1所示,本电梯群的电能监测管理系统包括PWM整流器、滤波电容、电梯群监 测模块、超级电容器监测模块、系统控制器、双向DC/DC变换器和超级电容器,所述PWM整流 器的输入端外接电网,其输出端与滤波电容的两端连接,所述滤波电容的两端引出直流母 线,被监测的电梯群挂接在直流母线上;所述电梯群监测模块、超级电容器监测模块、双向 DC/DC变换器、PWM整流器分别与系统控制器连接,所述超级电容器分别与超级电容器监测 模块、双向DC/DC变换器连接,所述电梯群监测模块外接电梯群。[0049] 所述双向DC/DC变换器为直流可逆斩波电路,可以实现电能的双向流动。[0050] 如图2所示,所述电梯群监测模块包括依次连接的电梯运行状态检测模块、监测 处理器和监测数据接口单元,所述电梯运行状态检测模块外接电梯群,监测数据接口单元 与系统控制器连接。、监测处理器为MSP430处理单元,可对电梯运行状态信息进行处理,将 产生的能耗信息通过监测数据接口单元发往系统控制器。[0051] 如图3所示,所述超级电容器监测模块包括超级电容器电压检测模块、超级电容 器电流检测模块、超级电容器均压检测模块、电容器监测模块处理单元和超级电容器监测 数据接口单元,所述电容器监测模块处理单元分别与超级电容器电压检测模块、超级电容 器电流检测模块、超级电容器均压检测模块、超级电容器监测数据接口单元连接;所述超级 电容器电压检测模块、超级电容器电流检测模块、超级电容器均压检测模块分别与超级电 容器连接;所述超级电容器监测数据接口单元与系统控制器连接。超级电容器监测模块对 超级电容器能量进行监测,对各个单体超级电容均压检测,对均压不平衡情况进行报警。[0052] 如图4所示,所述系统控制器包括主控制单元、双向DC/DC变换器控制单元和PWM 整流器控制单元,所述主控制单元分别与双向DC/DC变换器控制单元、PWM整流器控制单元、电梯群监测模块中的监测数据接口单元、超级电容器监测模块中的超级电容器监测数 据接口单元连接;所述双向DC/DC变换器控制单元与双向DC/DC变换器连接,所述PWM整流 器控制单元与PWM整流器连接。[0053] 如图5所示,所述主控制单元包括处理器和人机交互模块,所述处理器与人机交 互模块连接;所述处理器分别与电梯群监测模块中的的监测数据接口单元、超级电容器监 测模块中的超级电容器监测数据接口单元连接;所述双向DC/DC变换器控制单元、PWM整流 器控制单元分别与处理器连接。处理器为ARM处理器。[0054] 通过人机交互模块对系统参数进行设置并由ARM处理器发送到系统控制器的其 他单元。[0055] 所述处理器包括参数设置模块、报警保护信息记录模块和能量管理控制模块,所 述参数设置模块与人机交互模块连接;所述能量管理控制模块分别与参数设置模块、报警 保护信息记录模块、电梯群监测模块中的的监测数据接口单元、超级电容器监测模块中的 超级电容器监测数据接口单元、双向DC/DC变换器控制单元、PWM整流器控制单元连接。能 量管理控制模块使PWM整流器和双向DC/DC变换器依据电梯群能量和超级电容储能状态变 化而运行于不同的工作状态。[0056] 如图6所示,所述双向DC/DC变换器控制单元包括电流电压传感器一、变换器报警 信号检测模块、变换器数字信号处理器、双向DC/DC变换器控制单元数据接口和DC/DC变换 器驱动模块;所述电流电压传感器一分别与变换器数字信号处理器、变换器报警信号检测 模块连接,所述变换器数字信号处理器分别与变换器报警信号检测模块、双向DC/DC变换 器控制单元数据接口、DC/DC变换器驱动模块连接;所述双向DC/DC变换器控制单元数据接 口与主控制单元连接;所述DC/DC变换器驱动模块与双向DC/DC变换器连接;[0057] 如图7所示,所述PWM整流器控制单元包括电流电压传感器二、整流器报警信号 检测模块、整流器数字信号处理器、PWM整流器控制单元数据接口和PWM整流器驱动模块; 所述电流电压传感器二分别与整流器数字信号处理器和整流器报警信号检测模块连接,所 述整流器数字信号处理器分别与整流器报警信号检测模块、PWM整流器控制单元数据接口、 PWM整流器驱动模块连接;所述PWM整流器控制单元数据接口与主控制单元连接;所述PWM 整流器驱动模块与PWM整流器连接。[0058] 所述变换器数字信号处理器包括依次连接的电流电压采样模块一、双向DC/DC变 换器控制模块和变换器报警保护信息记录模块,所述电流电压采样模块一与电流电压传感 器一连接;所述双向DC/DC变换器控制模块分别与变换器报警保护信息记录模块、双向DC/ DC变换器控制单元数据接口、DC/DC变换器驱动模块连接;[0059] 所述整流器数字信号处理器包括依次连接的电流电压采样模块二、PWM整流器控 制模块和整流器报警保护信息记录模块,所述电流电压采样模块二与电流电压传感器二连 接;所述PWM整流器控制模块分别与整流器报警保护信息记录模块、PWM整流器控制单元数 据接口、PWM整流器驱动模块连接。[0060] 所述超级电容器包括由若干个单体超级电容串联或并联构成的电容组和均压装 置,所述电容组与均压装置、双向DC/DC变换器连接;[0061] 所述电梯群包括若干个并列挂接在直流母线上的电梯装置,每个电梯装置包括相 互连接的曳引电机和PWM逆变器,所述PWM逆变器挂接在直流母线上;曳引电机与电梯群监测模块连接。[0062] 如图8所示,由上述系统实现的方法包括以下步骤:[0063] (I)所述系统初始化设置,PWM整流器工作,向直流母线输出稳定电压;[0064] (2)电梯群上电,电梯群监测模块监测电梯群中各个电梯装置的耗电状态,若电梯 群监测模块检测到的电梯装置中曳引电机的耗电量大于发电量,则该电梯装置处于耗电状 态,进行步骤(3),否则该电梯装置处于发电状态,进行步骤(4);[0065] (3)电梯装置处于耗电状态,耗电状态的信息由电梯群监测模块中的电梯运行状 态检测模块采集,采集到的信息经监测处理器处理后,由监测数据接口单元发送至系统控 制器的主控制单元中;主控制单元的能量管理控制模块对所述信息进行处理,并将其保存 至报警保护信息记录模块中;外部的电网的三相交流电通过PWM整流器整流后,输出直流 电压,经过滤波电容,输送到直流母线上,并通过直流母线向电梯群中的挂接在直流母线上 的PWM逆变器供电;同时,该电梯装置的曳引电机发出的电能通过直流母线向其他处于耗 电状态的曳引电机提供部分电能;同时超级电容器通过双向DC/DC变换器释放电能,输送 到直流母线上;超级电容器监测模块中的超级电容器电压检测模块、超级电容器电流检测 模块、超级电容器均压检测模块对超级电容器的储存电能进行检测,超级电容器的储存电 能经电容器监测模块处理单元处理后,通过超级电容器监测数据接口单元发送给系统控制 器中的主控制单元;若检测到超级电容器的储存电能低于预设最低值时,系统控制器的双 向DC/DC变换器控制单元发出相应指令给双向DC/DC变换器,通过双向DC/DC变换器禁止 超级电容器对直流母线输送电能,此时电梯群的电能全部由外部电网供给;否则,超级电容 器继续向直流母线输送电能直至超级电容器储存电能低于预设最低值。[0066] (4)电梯装置处于发电状态时,其发电状态信息由电梯群监测模块中的电梯运行 状态检测模块采集,采集到的信息经监测处理器处理后,由监测数据接口单元发送至系统 控制器的主控制单元中;主控制单元的能量管理控制模块对所述信息进行处理,并将其保 存至报警保护信息记录模块中;曳引电机发出的电能通过PWM逆变器转化为直流电输送到 直流母线上,向其他处于耗电状态的曳引电机提供部分电能;系统控制器的双向DC/DC变 换器控制单元发出相应指令给双向DC/DC变换器控制,双向DC/DC变换器使得超级电容器 与直流母线导通,直流母线多余的电能发送给超级电容器,并储存于超级电容器中;超级电 容器监测模块中的超级电容器电压检测模块、超级电容器电流检测模块、超级电容器均压 检测模块对超级电容器的储存电能进行检测,当检测到超级电容器储存电能高于预设最高 值时,系统控制器的双向DC/DC变换器控制单元发出相应指令给双向DC/DC变换器,通过双 向DC/DC变换器控制使得超级电容器与直流母线断开,停止直流母线对超级电容器充电; 系统控制器的PWM整流器控制单元发出相应指令给PWM整流器,控制PWM整流器工作于逆 变状态将多余的电能回馈送往外部的电网;否则,直流母线继续对超级电容器充电直至超 级电容器储存电能高于预设最高值。[0067] 本发明的原理:外部的电网的三相交流电经过PWM整流器整流后输出直流电压, 经过滤波电容,输送到直流母线上;直流母线上挂载若干PWM逆变器,PWM逆变器控制曳引 电机,PWM逆变器控制曳引电机。超级电容器作为储能单元通过双向DC/DC变换器挂载在直 流母线上,超级电容器监测模块负责检测超级电容器的工作状态,将信息发给系统控制器, 由系统控制器发出相应指令给双向DC/DC变换器,实现对超级电容器的管理。电梯群监测模块监测电梯群的运行状态,系统控制器将根据电梯群运行状态和超级电容器的储能状态 对PWM整流器进行控制,使其工作于整流或逆变状态。[0068] 超级电容器的储存能力留有足够余量,当外部电网突然断电时超级电容器内能量 足够驱动电梯达到附近楼层。[0069] 上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受上述实施例的 限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化, 均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.电梯群的电能监测管理系统,其特征在于:包括PWM整流器、滤波电容、电梯群监测模块、超级电容器监测模块、系统控制器、双向DC/DC变换器和超级电容器,所述PWM整流器的输入端外接电网,其输出端与滤波电容的两端连接,所述滤波电容的两端引出直流母线,被监测的电梯群挂接在直流母线上;所述电梯群监测模块、超级电容器监测模块、双向DC/DC变换器、PWM整流器分别与系统控制器连接,所述超级电容器分别与超级电容器监测模块、双向DC/DC变换器连接,所述电梯群监测模块外接电梯群;所述电梯群监测模块包括依次连接的电梯运行状态检测模块、监测处理器和监测数据接口单元,所述电梯运行状态检测模块外接电梯群,监测数据接口单元与系统控制器连接。
2.根据权利要求I所述的电梯群的电能监测管理系统,其特征在于:所述超级电容器监测模块包括超级电容器电压检测模块、超级电容器电流检测模块、超级电容器均压检测模块、电容器监测模块处理单元和超级电容器监测数据接口单元,所述电容器监测模块处理单元分别与超级电容器电压检测模块、超级电容器电流检测模块、超级电容器均压检测模块、超级电容器监测数据接口单元连接;所述超级电容器电压检测模块、超级电容器电流检测模块、超级电容器均压检测模块分别与超级电容器连接;所述超级电容器监测数据接口单元与系统控制器连接。
3.根据权利要求2所述的电梯群的电能监测管理系统,其特征在于:所述系统控制器包括主控制单元、双向DC/DC变换器控制单元和PWM整流器控制单元,所述主控制单元分别与双向DC/DC变换器控制单元、PWM整流器控制单元、电梯群监测模块中的监测数据接口单元、超级电容器监测模块中的超级电容器监测数据接口单元连接;所述双向DC/DC变换器控制单元与双向DC/DC变换器连接,所述PWM整流器控制单元与PWM整流器连接。
4.根据权利要求3所述的电梯群的电能监测管理系统,其特征在于:所述主控制单元包括处理器和人机交互模块,所述处理器与人机交互模块连接;所述处理器分别与电梯群监测模块中的的监测数据接口单元、超级电容器监测模块中的超级电容器监测数据接口单元连接;所述双向DC/DC变换器控制单元、PWM整流器控制单元分别与处理器连接。
5.根据权利要求4所述的电梯群的电能监测管理系统,其特征在于:所述处理器包括参数设置模块、报警保护信息记录模块和能量管理控制模块,所述参数设置模块与人机交互模块连接;所述能量管理控制模块分别与参数设置模块、报警保护信息记录模块、电梯群监测模块中的的监测数据接口单元、超级电容器监测模块中的超级电容器监测数据接口单元、双向DC/DC变换器控制单元、PWM整流器控制单元连接。
6.根据权利要求4所述的电梯群的电能监测管理系统,其特征在于:所述双向DC/DC变换器控制单元包括电流电压传感器一、变换器报警信号检测模块、变换器数字信号处理器、双向DC/DC变换器控制单元数据接口和DC/DC变换器驱动模块;所述电流电压传感器一分别与变换器数字信号处理器、变换器报警信号检测模块连接,所述变换器数字信号处理器分别与变换器报警信号检测模块、双向DC/DC变换器控制单元数据接口、DC/DC变换器驱动模块连接;所述双向DC/DC变换器控制单元数据接口与主控制单元连接;所述DC/DC变换器驱动模块与双向DC/DC变换器连接; 所述PWM整流器控制单元包括电流电压传感器二、整流器报警信号检测模块、整流器数字信号处理器、PWM整流器控制单元数据接口和PWM整流器驱动模块;所述电流电压传感器二分别与整流器数字信号处理器和整流器报警信号检测模块连接,所述整流器数字信号处理器分别与整流器报警信号检测模块、PWM整流器控制单元数据接口、PWM整流器驱动模块连接;所述PWM整流器控制单元数据接口与主控制单元连接;所述PWM整流器驱动模块与PWM整流器连接。
7.根据权利要求6所述的电梯群的电能监测管理系统,其特征在于:所述变换器数字信号处理器包括依次连接的电流电压采样模块一、双向DC/DC变换器控制模块和变换器报警保护信息记录模块,所述电流电压采样模块一与电流电压传感器一连接;所述双向DC/DC变换器控制模块分别与变换器报警保护信息记录模块、双向DC/DC变换器控制单元数据接口、DC/DC变换器驱动模块连接; 所述整流器数字信号处理器包括依次连接的电流电压采样模块二、PWM整流器控制模块和整流器报警保护信息记录模块,所述电流电压采样模块二与电流电压传感器二连接;所述PWM整流器控制模块分别与整流器报警保护信息记录模块、PWM整流器控制单元数据接口、PWM整流器驱动模块连接。
8.根据权利要求f 7任一项所述的电梯群的电能监测管理系统,其特征在于:所述超级电容器包括由若干个单体超级电容串联或并联构成的电容组和均压装置,所述电容组与均压装置、双向DC/DC变换器连接; 所述电梯群包括若干个并列挂接在直流母线上的电梯装置,每个电梯装置包括相互连接的曳引电机和PWM逆变器,所述PWM逆变器挂接在直流母线上;曳引电机与电梯群监测模块连接。
9.由权利要求f 8任一项所述系统实现的方法,其特征在于,包括以下步骤: (1)所述系统初始化设置,PWM整流器工作,向直流母线输出稳定电压; (2)电梯群上电,电梯群监测模块监测电梯群中各个电梯装置的耗电状态,若电梯群监测模块检测到的电梯装置中曳引电机的耗电量大于发电量,则该电梯装置处于耗电状态,进行步骤(3 ),否则该电梯装置处于发电状态,进行步骤(4); (3 )电梯装置处于耗电状态,耗电状态的信息由电梯群监测模块中的电梯运行状态检测模块采集,采集到的信息经监测处理器处理后,由监测数据接口单元发送至系统控制器的主控制单元中;主控制单元的能量管理控制模块对所述信息进行处理,并将其保存至报警保护信息记录模块中;外部的电网的三相交流电通过PWM整流器整流后,输出直流电压,经过滤波电容,输送到直流母线上,并通过直流母线向电梯群中的挂接在直流母线上的PWM逆变器供电;同时,该电梯装置的曳引电机发出的电能通过直流母线向其他处于耗电状态的曳引电机提供部分电能;同时超级电容器通过双向DC/DC变换器释放电能,输送到直流母线上;超级电容器监测模块中的超级电容器电压检测模块、超级电容器电流检测模块、超级电容器均压检测模块对超级电容器的储存电能进行检测,超级电容器的储存电能经电容器监测模块处理单元处理后,通过超级电容器监测数据接口单元发送给系统控制器中的主控制单元;若检测到超级电容器的储存电能低于预设最低值时,系统控制器的双向DC/DC变换器控制单元发出相应指令给双向DC/DC变换器,通过双向DC/DC变换器禁止超级电容器对直流母线输送电能,此时电梯群的电能全部由外部电网供给;否则,超级电容器继续向直流母线输送电能直至超级电容器储存电能低于预设最低值; (4)电梯装置处于发电状态时,其发电状态信息由电梯群监测模块中的电梯运行状态检测模块采集,采集到的信息经监测处理器处理后,由监测数据接口单元发送至系统控制器的主控制单元中;主控制单元的能量管理控制模块对所述信息进行处理,并将其保存至报警保护信息记录模块中;曳引电机发出的电能通过PWM逆变器转化为直流电输送到直流母线上,向其他处于耗电状态的曳引电机提供部分电能;系统控制器的双向DC/DC变换器控制单元发出相应指令给双向DC/DC变换器控制,双向DC/DC变换器使得超级电容器与直流母线导通,直流母线多余的电能发送给超级电容器,并储存于超级电容器中;超级电容器监测模块中的超级电容器电压检测模块、超级电容器电流检测模块、超级电容器均压检测模块对超级电容器的储存电能进行检测,当检测到超级电容器储存电能高于预设最高值时,系统控制器 的双向DC/DC变换器控制单元发出相应指令给双向DC/DC变换器,通过双向DC/DC变换器控制使得超级电容器与直流母线断开,停止直流母线对超级电容器充电;系统控制器的PWM整流器控制单元发出相应指令给PWM整流器,控制PWM整流器工作于逆变状态将多余的电能回馈送往外部的电网;否则,直流母线继续对超级电容器充电直至超级电容器储存电能1¾于预设最1¾值。
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