CN102101615A - 电梯系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电梯系统，推定能量储蓄装置(11)的将来的能量储蓄量，在该将来的能量储蓄量的推定值VB’超过了规定值时，对储蓄在能量储蓄装置(11)中的能量进行放电，并且使释出的能量的至少一部分在电梯轿厢照明装置(17)和控制装置(12)等中消费掉。在该电梯系统中，不需要增大蓄电装置的蓄电容量，即使在因再生电力突发性地增加而使得能量储蓄量增加的情况下，也能够有效地使用再生电力。

Description

电梯系统

技术领域

本发明涉及一种电梯系统，尤其是涉及一种能够通过蓄电池等能量储蓄装置(energy accumulation device)来有效地利用再生电力的电梯系统。

背景技术

在现有的中低速级别的电梯系统中，在电动机进行再生运行(regenerative operation)时，也就是将位置能量转换为电能时，通过电阻将电动机产生的再生电力消耗掉。与此相对，为了实现节能化，正在研究和开发通过利用能够进行充放电的蓄电池(也称为二次电池)，将再生电力等电力储蓄在蓄电池中，并且在需要时从蓄电池朝电动机侧放电的电梯系统。

在上述电梯系统中，例如在办公大楼等的午饭时间的前半时间段和下班时间段以及集体住宅和公寓住宅的上班时间段等，需要反复进行下行满负载运行和上行空负载运行，在这种情况下，由于连续地进行再生运行，所以如果蓄电池的蓄电容量小，则会产生蓄电池的空余容量不足，导致无法对蓄电池充足电后产生的再生电力进行储蓄和再利用的问题。此外，如果为了解决上述问题而将所有的再生电力都储蓄在蓄电池内，则需要增大蓄电池的蓄电容量，从而导致成本增加。

另一方面，作为不需要增大蓄电容量就能对再生电力进行有效利用的方法，已经提出有下述各种方案。例如，在专利文献1中提出了一种方案，其根据预先设定的条件，在蓄电池的充电量足够多时，通过变换器将再生电力变换为交流电并返送到外部交流电源。此外，在专利文献2中提出了一种方案，其将相对于电梯轿厢悬吊在吊索的相反侧的平衡锤的重量设定得小于乘客为零时的电梯轿厢的重量，由此来避免连续产生再生电力。

此外，作为蓄电池的充电量的调节方法，已经提出有下述各种方案。例如，在专利文献3中提出了一种方案，其针对蓄电池的充电量设定了各个时间段的充电目标值，将运行高峰时间段的充电目标值设定得小于运行量小的夜间的充电目标值，并根据该充电目标值来进行充放电。此外，在专利文献4中提出了一种方案，其在某一时间点推定该时间点之后的某一时间点的蓄电池的充电量，在该推定值小于规定的阈值时进行充电。

【专利文献1】日本国专利特开2005-343574号公报

【专利文献2】日本国专利特开2002-338151号公报

【专利文献3】日本国专利特开2001-187676号公报

【专利文献4】日本国专利特开2005-86927号公报

可是，在采用专利文献1所公开的将再生电力返送到外部交流电源侧的方案时，需要在将来自外部交流电源的交流电变换为直流电的变换器中使用能够进行开关的元件(IGBT和GTO等)，从而会导致成本上升。此外，如果能够将返送到外部交流电源侧的再生电力用于同一个用户的其他负载(例如用于其他电梯的动力运行(power running)等)，则不会出现问题，而如果无法将再生电力用于同一个用户的其他负载而需要将再生电力用于电表上游侧的其他用户时，在很多情况下由于用电合同方面的限制而得不到认可。另外，在采用专利文献2所公开的将平衡锤的重量设定得小于以往的平衡锤的方案时，在需要进行满负载上行运行时，与采用以往的平衡锤的场合相比需要更大的功率，因此需要设置额定功率更大的电动机，从而会导致成本上升。

在专利文献3中，由于将运行高峰时间段的充电目标值设定得较小，所以提高了能够确保对再生电力进行充电的蓄电池的空余容量的可能性，但由于充电目标值是预先设定好的值，并且蓄电池被设置成只能在当前的蓄电池的充电量超过充电目标值的动力运行时进行放电，从而会出现在电梯停止运行时无法使蓄电池放电的问题。此外，在该方案中并没有对将来的充电量进行具体的预测，而只是根据当前的充电量来进行放电，使得在结果上接近充电目标值，所以，在因发生了事先设定的充电目标值没有预计到的突发状态而可以预测将来的充电量增加时，由于专利文献3的方案没有具体地对将来的充电量进行预测，并且也没有考虑到主动地进行放电，所以存在无法应对上述突发状态的问题。

又，在专利文献4的方案中，由于只考虑了能量储蓄量不足时的情况，所以其无法应对因再生运行增加而导致能量储蓄量增加这一情况。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电梯系统，在该电梯系统中，不需要增大蓄电装置的蓄电容量，即使在再生电力突发性地增加而使得能量储蓄量增加的情况下，也能够有效地使用再生电力。

此外，本发明的上述课题以外的课题将根据本说明书的全部内容或者附图加以说明。

本发明的电梯系统的特征在于，推定能量储蓄装置的将来的能量储蓄量，在该将来的能量储蓄量的推定值超过了规定值时，对储蓄在能量储蓄装置中的能量进行放电，并且使释出的能量的至少一部分在电梯轿厢的照明装置和控制装置等中消费掉。

本发明的基本设想是，预先推定将来是否会因为再生电力连续产生而导致能量储蓄量出现过剩，即预先推定能量储蓄装置中的能量储蓄量是否会超过该能量储蓄装置的最大能量储蓄量，在推定出能量储蓄量会出现过剩时，事先主动地实施放电，以便在能量储蓄装置中形成空余容量，使得能够对此后产生的再生电力进行充电。此外，使释出的能量的至少一部分在电梯轿厢的照明装置和控制装置等中消费掉，使得即使在电梯处于停止状态时也能够主动地使将来时间点的能量储蓄装置中的能量储蓄量尽量接近能量储蓄装置应储蓄的能量储蓄量的目标值。

作为放电方法，通过将电梯驱动部分的平滑电容器的直流电压控制成大于从电源输入的最大输入电压来实施放电。采用上述方法进行设定后，来自电源的电力停止输入，电梯控制电源装置和电梯轿厢的照明装置所需的电力通过使能量储蓄装置放电来供应。此外，优选使平滑电容器的直流电压指令值随着储蓄过剩量的变化而变化，在储蓄过剩量大时，提高直流电压指令值的设定值，使得能够尽早地消费掉储蓄能量中的过剩能量。

在对电梯轿厢照明装置和为控制装置等供电的电梯控制电源装置等进行供电时，可以设置成在能量储蓄装置不进行放电的平时，通过将与商用电源连接的电梯驱动部分的平滑电容器的直流电压变换成交流电压来对电梯控制电源装置和电梯轿厢照明装置等进行供电。并且，在电梯轿厢照明装置和为控制装置等供电的电梯控制电源装置等连接着电梯驱动部分以外的其他的商用电源的情况下，也可以采用如下的结构，即设置电力供应源切换装置，在推定为储蓄量将发生过剩时，由电力供应源切换装置切换供电装置，使得由能量储蓄装置进行供电。

作为本发明的结构，例如可以采用下述结构。

(1)一种电梯系统，具有：变换器，所述变换器对来自第一商用电源的交流电进行整流以将其变换成直流电；第一逆变器，所述第一逆变器与所述变换器的直流侧连接；交流电动机，由所述第一逆变器向所述交流电动机供应可变频和变压的交流电；平滑电容器，所述平滑电容器连接在所述变换器与所述第一逆变器之间；能量储蓄装置，在进行动力运行时，所述能量储蓄装置能够向所述交流电动机供应能量，并且在进行再生运行时，所述能量储蓄装置能够储蓄再生电力；充放电装置，所述充放电装置在所述平滑电容器和所述能量储蓄装置之间接受和供应电力；电梯轿厢，所述电梯轿厢由所述交流电动机驱动；以及控制装置，所述控制装置对包括所述第一逆变器的控制在内的整个电梯系统的控制进行综合控制，

所述电梯系统进一步具有：第二逆变器，所述第二逆变器与所述平滑电容器连接，将直流电变换为交流电，并向所述电梯轿厢的照明装置以及/或者所述控制装置供电；

所述控制装置具有能量储蓄量推定部分和充放电控制部分，所述能量储蓄量推定部分推定所述能量储蓄装置的将来的能量储蓄量，所述充放电控制部分判断所述将来的能量储蓄量的推定值是否超过了规定值，在判断为所述将来的能量储蓄量的推定值超过了所述规定值时，所述充放电控制部分控制所述充放电装置，使所述充放电装置对储蓄在所述能量储蓄装置中的能量进行放电，并且使从所述能量储蓄装置释出的能量的至少一部分在所述电梯轿厢的照明装置以及/或者所述控制装置中消费掉。

(2)根据(1)所述的电梯系统，可以构造成在对储蓄在所述能量储蓄装置中的能量进行放电时，所述充放电控制部分将所述平滑电容器的两端的直流电压指令值设定得大于从所述第一商用电源施加在所述变换器上的最大电压，以此对所述充放电装置进行控制。

(3)根据(2)所述的电梯系统，可以构造成所述充放电控制部分将所述最大电压加上与所述将来的能量储蓄量的推定值中的超出所述将来时间点的所述能量储蓄量的目标值的量成比例的量而得到的值设定为所述直流电压指令值。

(4)根据(1)至(3)中任一项所述的电梯系统，可以构造成具有电源切换装置，所述电源切换装置在由不同于所述第一商用电源的第二商用电源向所述电梯轿厢的照明装置以及/或者所述控制装置供电和由所述第二逆变器向所述电梯轿厢的照明装置以及/或者所述控制装置供电之间进行切换，

在对储蓄在所述能量储蓄装置中的能量进行放电时，所述充放电控制部分使所述电源切换装置进行切换，以便由所述第二逆变器进行供电。

(5)根据(1)至(4)中任一项所述的电梯系统，可以构造成所述规定值是所述将来时间点的所述能量储蓄量的目标值与规定的阈值相加而得到的值。

(6)根据(5)所述的电梯系统，可以构造成所述控制装置具有能量储蓄量存储装置，该能量储蓄量存储装置存储所述能量储蓄量的履历，

所述控制装置根据当前的所述能量储蓄量和过去的所述能量储蓄量算出所述将来的能量储蓄量的所述推定值以及/或者所述目标值。

(7)根据(5)所述的电梯系统，可以构造成所述控制装置具有所需用电量计算部分，所述所需用电量计算部分根据所述电梯轿厢内的负载数据、表示在所述电梯轿厢内登录的目的地楼层的数据以及在电梯门厅内登录的电梯门厅呼叫登录数据来计算电梯移动到最终目的地楼层所需的用电量，

所述控制装置根据在所述所需用电量计算部分中算出的所述所需用电量来计算所述将来的能量储蓄量的所述推定值以及/或者所述目标值。

上述结构只是各种示例中的一例，本发明在不脱离其技术思想的范围内可以进行适当的变更。又，本发明的上述结构以外的结构例将根据本说明书整体的内容或者附图加以说明。

本发明的主要效果如下。

根据本发明，通过推定将来的能量储蓄量，使得即使在因为再生电力突发地增加而导致能量储蓄量增加的情况下，也能通过预先对储蓄在能量储蓄装置中的能量进行放电而在再生电力产生前在能量储蓄装置中形成空余容量，由此，不需要增大蓄电容量就能对所产生的再生电力进行有效地利用。并且，通过使释出的能量的至少一部分在电梯轿厢的照明装置和控制装置等中消费掉，即使在电梯处于停止状态时也能够主动地使将来时间点的能量储蓄装置中的能量储蓄量尽量接近能量储蓄装置应储蓄的能量储蓄量的目标值。

本发明的其他效果将通过本说明书的整体内容加以说明。

附图说明

图1是本发明的实施例1的电梯系统的结构图。

图2是图1中的直流电压指令设定部分的具体控制框图。

图3是图1中的直流电压指令设定部分的控制流程图。

图4是图1中的直流电压控制部分的具体控制框图。

图5是图1中的储蓄装置的电流控制部分的具体控制框图。

图6是本发明的能量储蓄量调整动作的说明图。

图7是本发明的实施例2的电梯系统的结构图。

图8是图7中的直流电压指令设定部分的具体控制框图。

图9是图7中的直流电压指令设定部分的控制流程图。

图中：1、15-交流电源；2-变换器(二极管整流器)；3-平滑电容器；4、14-逆变器；5-交流电动机；6-电梯的钢丝绳滑轮；7-电梯的吊索；8-电梯的轿厢；9-电梯的平衡锤；10-充放电装置(DC/DC变换器和升降压斩波器)；11-能量储蓄装置(蓄电池等)；12-控制装置；13-二极管；16-电梯控制电源装置；17-电梯轿厢照明装置；18-电源切换装置；19-电源切换装置的开关；20-1、20-2-电源切换装置的端子；21-能量储蓄量传感器；22-电压传感器；23-电流传感器；121-时钟；122-能量储蓄量推定部分；123-能量储蓄量偏差计算部分；124、124’-直流电压指令设定部分；125-直流电压控制部分；126-储蓄装置电流控制部分；127-PWM控制部分；128-能量储蓄量目标值计算部分；129、129’-充放电控制部分；1241-阈值判断部分；1242、1246-切换开关；1243、1244、1245、1247、1248-开关端子；1251、1261-运算器；1252、1262-比例积分补偿器。

具体实施方式

以下参照附图对本发明的实施例进行说明。在各附图以及各实施例中，相同或相似的结构部件采用相同的符号表示，并且省略重复说明。

【实施例1】

图1表示本发明的实施例1的电梯系统的结构图。图1的电梯系统是“再生蓄电型电梯系统”，在该电梯系统中，在进行再生运行时，将所产生的再生电力充入能量储蓄装置11，以便对能量进行储蓄，在进行动力运行时，对所储蓄的能量进行放电。通过对再生电力进行再利用，能够降低来自电梯驱动用电源的用电量，从而能够实现节能。

首先，对本发明的电梯系统中的电梯驱动部分的基本结构进行说明。来自商用电源即交流电源1的三相交流电例如通过二极管整流器等变换器2变换为直流电。通过平滑电容器3对经该变换器2变换而得到的直流电进行平滑化，并通过例如PWM(Pulse Width Modulation)逆变器等逆变器4将该直流电变换为可变压和变频的三相交流电。通过该逆变器4将可变压和变频的三相交流电供应给交流电动机5，以进行可变速驱动。例如由蓄电池等构成的能量储蓄装置11通过充放电装置(DC/DC变换器和升降压斩波器等)10与平滑电容器3的两端连接，该充放电装置10由控制装置12控制。充放电装置(以下以DC/DC变换器为例进行说明)10根据控制装置12的控制指令将直流电充入能量储蓄装置11，或者将充入到能量储蓄装置11的电力朝直流电路(平滑电容器3)侧放电。控制装置12除了对之前说明的充放电装置10进行控制外，还具有对包括逆变器4的控制在内的整个电梯系统的控制进行综合控制的功能。此外，在图1中，省略了对控制装置12中的逆变器进行控制和对整个系统进行综合控制的部分的详细图示。

电梯装置的驱动系统由钢丝绳滑轮6、吊索7、电梯轿厢8和平衡锤9构成，能够通过交流电动机5使吊索7两端的电梯轿厢8和平衡锤9进行升降移动。

以下对能量储蓄系统的各个主要部分进行补充说明。首先，构成充放电装置10的DC/DC变换器由IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)和晶体管等开关元件构成，其能够通过开关作用对直流电的流向进行双向控制。作为能量储蓄装置11，能够使用铅蓄电池、密封型铅蓄电池、镍氢电池、锂离子电池、NaS电池等二次电池和双电层电容器、锂离子电容器等大容量电容器等。控制装置12通过向充放电装置10的开关元件提供控制指令(门指令，gate command)来控制电力的流向。其结果，能够控制相对于能量储蓄装置11的充电功率和放电功率。

在电梯驱动部分的直流电路(平滑电容器3)中，通过防止逆流用的二极管13连接有例如PWM逆变器等的逆变器14，通过该逆变器14将直流电压变换为频率和电压恒定的单相交流电。该单相交流电成为电梯控制电源装置16和电梯轿厢的照明装置17等的电力供应源。电梯控制电源装置16向控制装置12供电，并且被作为通信、按钮操作的输入受理和各种控制等所需的控制电源使用。电梯轿厢的照明装置17是设置在电梯轿厢8中的照明装置。

以下对控制装置12的处理内容进行说明。控制装置12具有下述两个控制功能。其中一个控制功能是对平滑电容器3的直流电压进行控制的功能，另一个控制功能是对流入能量储蓄装置11的电流或者从能量储蓄装置11流出的电流进行控制的功能。通过对上述二个控制功能进行组合，能够实现下述四种控制。其中第一种控制是从交流电源1对能量储蓄装置11进行充电的控制，第二种控制是从能量储蓄装置11向电梯控制电源装置16或者电梯轿厢的照明装置17供电的控制，第三种控制是在交流电动机5进行动力运行时从能量储蓄装置11放电并向交流电动机5供电的控制，第四种控制是在交流电动机5进行再生运行时将再生电力充入蓄电池11的控制。以下对控制装置12的具体处理进行详细说明。

在控制装置12中，首先由能量储蓄量推定部分122根据能量储蓄量传感器21检测出的能量储蓄装置11的当前的能量储蓄量VB和来自时钟121的时间信息t来推定将来的(某一时间后的)能量储蓄量推定值VB’。在进行推定时，例如测量交流电动机5的耗电量，并根据各时间段的履历记录数据和由未图示的群管理控制器记录的电梯轿厢8的运行轨迹等来进行推定。进行推定的将来时间的间隔可以是所述耗电量的测量间隔，也可以是一个小时等预先设定的间隔。作为推定方法，例如可以采用在专利文献4(日本国专利特开2005-86927号公报)中公开的技术等。并且，作为能量储蓄量传感器21，在能量储蓄装置11为二次电池时，实际上采用电流传感器，将电流传感器的检测值的积分值作为当前的能量储蓄量VB，在能量储蓄装置11为大容量电容器时，实际上采用电压传感器，根据该电压传感器的电压值来计算当前的能量储蓄量VB。

然后，在能量储蓄量偏差计算部分123中，根据由能量储蓄量推定部分122推定出的将来的能量储蓄量推定值VB’和由能量储蓄量目标值计算部分128算出的所述将来时间点的能量储蓄量目标值VB^*，来求出两者之间的偏差ΔVB＝VB’-VB^*。

其中，由能量储蓄量目标值计算部分128算出的能量储蓄量目标值VB^*因能量储蓄装置11的使用目的的不同而不同。例如，如果是以停电时也能驱动电梯为目的的“备用运行方式”的能量储蓄装置11，则其能量储蓄量目标值VB^*是使电梯移动到最近楼层所需的能量储蓄量，或者是进行规定时间的运行所需的能量储蓄量。如果是在再生运行时进行再生电力的充电而在动力运行时进行放电的“再生蓄电方式”的能量储蓄装置11，则其能量储蓄量目标值VB^*是从能量储蓄装置11的储蓄极限值减去对将来产生的再生电力进行储蓄所需的空余容量而得到的值。此外，如果是为了消减电源的输入功率的峰值功率的“峰值功率削减方式”的能量储蓄装置11，则其能量储蓄量目标值VB^*是消减峰值功率所需的能量的量(与削减功率相当的能量的量)。

在进行能量储蓄量目标值VB^*的计算时，如果需要对将来的趋势进行预测，则采用与将来的能量储蓄量推定值VB’的计算方法相同的方法，对将来的能量储蓄量进行推测。在计算将来的能量储蓄量推定值VB’时，只需要考虑当前的情况以及到需要进行推测的将来时间点为止的情况，而在进行能量储蓄量目标值VB^*的计算时，则还需要以不会导致该将来时间点的能量储蓄量出现不足或者过剩的方式来决定必要的能量储蓄量目标值VB^*。

例如，作为确定将来的能量储蓄量推定值VB’以及/或者该将来时间点的能量储蓄量目标值VB^*的方法，例如可以构造成控制装置12中设置用来存储能量储蓄装置11的能量储蓄量VB的履历的未图示的能量储蓄量存储装置，根据当前的能量储蓄量和将来的能量储蓄量，算出将来的能量储蓄量推定值VB’以及/或者该将来时间点的能量储蓄量目标值VB^*。

此外，作为确定将来的能量储蓄量推定值VB’以及/或者该将来时间点的能量储蓄量目标值VB^*的方法，也可以构造成使控制装置12具有未图示的所需用电量计算部分，由该所需用电量计算部分根据电梯轿厢8内的负载数据、表示在电梯轿厢8内登录的目的地楼层的数据以及在电梯门厅内登录的电梯门厅呼叫登录数据来计算移动到最终目的地楼层所需的用电量，并且使控制装置12根据由该所需用电量计算部分算出的所需用电量来算出将来的能量储蓄量推定值VB’以及/或者该将来时间点的能量储蓄量目标值VB^*。

接着，在直流电压指令设定部分124中根据将来的能量储蓄量的偏差ΔVB生成平滑电容器3的两端的直流电压指令Vdc^*。

图2是图1中的直流电压指令设定部分124的具体控制框图。由能量储蓄量偏差计算部分123算出的将来的能量储蓄量的偏差ΔVB在阈值判断部分1241中与放电阈值THP和充电阈值THM进行比较。并且，放电阈值THP和充电阈值THM原则上设定为放电阈值THP≥0、充电阈值THM≤0。其中，放电阈值THP和充电阈值THM根据能量储蓄量目标值VB^*需要遵守的程度即能量储蓄量目标值VB^*的重要度变化。例如，在“备用运行方式”和“峰值功率削减方式”的能量储蓄装置11等中，由于能量储蓄量不足会导致电梯系统无法运行，所以将充电阈值THM设定为：

THM＝0……(1)

而在其他场合，在对能量储蓄装置11的充放电次数作出考虑的基础上进行设定。例如，如果将放电阈值THP和充电阈值THM设定为接近0的值时，则能量储蓄装置11频繁地在充电或放电的开始状态和停止状态之间变化，使得能量储蓄装置容易老化。因此，以不会导致能量储蓄装置11频繁地在充电或放电的开始状态和停止状态之间变化的方式来设定放电阈值THP和充电阈值THM。

在阈值判断部分1241中判断为ΔVB＞THP时，由于处于将来的能量储蓄量推定值VB’超过了规定值(此时，该规定值为该将来时间点的能量储蓄量目标值VB^*加上放电阈值THP而得到的值)的状态，所以判断为需要进行放电，由阈值判断部分1241输出判断符号JSW＝0。其结果，切换开关1242被连接到开关端子1243侧，如后述的公式(4)所示，直流电压指令值Vdc^*被设定为交流电源1的最大电压Vsmax加上乘以了比例系数kd的ΔVB而得到的值。这是因为，将来的能量储蓄量的偏差ΔVB越大，就越需要增大放电量来主动地使将来的能量储蓄量的偏差ΔVB接近0。此外，在交流有效值为200V时，交流电源1的最大电压Vsmax为

Vsmax＝√2×200＝282.8(V)……(2)

在交流有效值为400V时，交流电源1的最大电压Vsmax为

Vsmax＝√2×400＝565.7(V)……(3)

在阈值判断部分1241中判断为ΔVB＜THM时，由于处于将来的能量储蓄量推定值VB’低于规定值(此时，该规定值为该将来时间点的能量储蓄量目标值VB^*加上充电阈值THM而得到的值)的状态，所以判断为需要进行充电，由阈值判断部分1241输出判断符号JSW＝2。其结果，切换开关1242被连接到开关端子1245侧，如后述的公式(5)所示，直流电压指令值Vdc^*被设定为从交流电源1的最大电压Vsmax减去乘以了比例系数kc的ΔVB而得到的值。这是因为，将来的能量储蓄量的偏差ΔVB的绝对值越大，越需要增大充电量。

在阈值判断部分1241中判断为不需要进行充电和放电时，输出判断符号JSW＝1。其结果，切换开关1242被连接到开关端子1244侧，如后述的公式(6)所示，直流电压指令值Vdc^*被设定为交流电源1的最大电压Vsmax。对上述部分可进行如下归纳。

ΔVB＞THP时，Vdc^*＝Vsmax+kd×ΔVB      ……(4)

ΔVB＜THM时，Vdc^*＝Vsmax-kc×ΔVB      ……(5)

上述两种情况以外的情况时，Vdc^*＝Vsmax  ……(6)

图3表示图1中的直流电压指令设定部分124的控制流程图。首先，在控制开始(S001)后，在阈值判断部分1241(图2)中判断是否需要放电(是否满足ΔVB＞THP)(S002)。在判断为需要进行放电时，将直流电压指令值Vdc^*设定为式(4)所示的值(S003)，并结束处理(S004)。在S002中判断为不需要进行放电时，在阈值判断部分1241(图2)中判断是否需要充电(是否满足ΔVB＜THM)(S005)。在判断为需要进行充电时，将直流电压指令值Vdc^*设定为式(5)所示的值(S006)，并结束处理(S007)。在S005中判断为不需要进行充电时，将直流电压指令值Vdc^*设定为式(6)所示的值(S008)，并结束处理(S009)。

以上对直流电压指令设定部分124进行了说明。以下返回图1继续进行说明。

直流电压控制部分125根据直流电压指令值Vdc^*和由电压传感器22检测出的平滑电容器3的两端的直流电压Vdc生成储蓄装置电流指令IB^*。

图4表示图1中的直流电压控制部分125的具体控制框图。在直流电压控制部分125中，通过运算器1251来运算直流电压指令值Vdc^*与测得的平滑电容器3的直流电压Vdc之间的偏差(Vdc^*-Vdc)，并且通过比例积分补偿器(PI补偿器)1252进行比例积分补偿，使得该偏差为零。比例积分补偿器1252的输出成为输出到能量储蓄装置11的储蓄装置电流指令IB^*。

以下返回图1继续进行说明。储蓄装置电流控制部分126根据储蓄装置电流指令IB^*以及由电流传感器23检测出的储蓄装置电流IB，生成输出到充放电装置10的输出电压指令VX^*。

图5表示图1中的储蓄装置电流控制部分126的具体控制框图。在储蓄装置电流控制部分126中，通过运算器1261来运算储蓄装置电流指令IB^*与测得的储蓄装置电流IB之间的偏差(IB^*-IB)，并且通过比例积分补偿器1262进行比例积分补偿，使得该偏差为零。比例积分补偿器1262的输出成为输出到充放电装置10的输出电压指令VX^*。

以下返回图1继续进行说明。在PWM控制部分127中，通过脉宽调制将输出电压指令VX^*变换为驱动充放电装置10的门信号(gate signal)G^*。门信号G^*被输入到充放电装置10中以进行所需的控制(开关控制)。如此，在控制装置12中，能够通过直流电压控制部分125和储蓄装置电流控制部分126分别对直流电压Vdc和储蓄装置电流IB进行控制，从而能够实施所需的充放电控制。

图6对本系统中的能量储蓄装置11的将来的能量储蓄量推定值VB’处于过剩状态时的能量储蓄量的调整动作进行说明。为了便于说明，假定电梯处于停止状态。在图6中，从上到下分别示出了判断符号JSW、直流电压Vdc、储蓄装置电流IB、电源电流有效值IS和能量储蓄量VB。图中的当前时间点的时间为t＝t0，在该时间点推定将来的能源储蓄量推定值VB’，并求出将来的能源储蓄量的偏差值ΔVB，求出的该偏差值ΔVB表示需要进行放电。

由此，将判断符号JSW的轨迹A1从1变化至0，并将直流电压指令值Vdc^*的轨迹B1设定为大于交流电源1的最大电压Vsmax的值。通过直流电压控制部分125(图1)将直流电压Vdc的轨迹B2控制成追随直流电压指令值Vdc^*。从此时的储蓄装置电流IB的轨迹C2来看，该轨迹C2随着为了通过储蓄装置电流控制部分126(图1)使直流电压Vdc增加而上升的储蓄装置电流指令的轨迹C1上升。并且，在图6的图示中，在储蓄装置电流IB＞0时进行放电，在储蓄装置电流IB＜0时进行充电。

电源电流有效值IS的轨迹D1在t0以前，为了向电梯控制电源装置16和电梯轿厢照明装置17供电而保持正值，但在直流电压Vdc变得大于最大电压Vsmax后，电流不再流动。如此，通过从能量储蓄装置11对储蓄能量进行放电，能量储蓄量VB如E1所示下降。并且，在到达阈值判断部分1241(图2)判断为不再需要进一步放电的t＝t1时结束放电。通过以上的流程来调整能量储蓄量VB。

根据本发明，控制装置12被构造成具有能量储蓄量推定部分122和充放电控制部分129，能量储蓄量推定部分122用于推定能量储蓄装置11的将来的能量储蓄量，充放电控制部分129判断将来的能量储蓄量推定值VB’是否超过了规定值(例如，该规定值为该将来时间点的能量储蓄量目标值VB^*加上充电阈值THP而得到的值)，在判断为将来的能量储蓄量推定值VB’超过了规定值时，充放电控制部分129控制充放电装置10，使得充放电装置10对储蓄在能量储蓄装置11中的能量进行放电，并且使从能量储蓄装置11释出的能量的至少一部分在电梯轿厢8的照明装置17以及/或者控制装置12中消费掉。由此，通过预测将来的能量储蓄量是否会发生过剩，能够事先使能量储蓄装置11放电而主动地在能量储蓄装置11中形成能够储蓄将来的再生电力的空余容量，同时，例如在电梯处于停止状态等电梯未进行动力运行的场合，也能够或多或少地将能量用于电梯控制电源装置16和电梯轿厢照明装置17的消费，由此，能够为了将来储蓄再生电力而主动地削减能量储蓄量。并且，在进行动力运行时，除了上述装置外，还能够将释出的能量用于交流电动机5。

此外，本发明所基于的设想是，由于在电梯控制电源装置16和电梯轿厢照明装置17中消耗的能量不是很大，所以，作为充放电控制中使用的能量储蓄量及其目标值，不使用当前值，而是使用将来的预测值，由此提前进行放电开始控制，所以能够增加在电梯控制电源装置16和电梯轿厢照明装置17中消耗的能量，从而能够更有效地发挥能量储蓄量的调整功能。

在此，例如像图1所示的那样，充放电控制部分129可以由能量储蓄量偏差计算部分123、直流电压指令设定部分124、直流电压控制部分125、储蓄装置电流控制部分126、PWM控制部分127以及能量储蓄量目标值计算部分128构成，但充放电控制部分129并不仅限于上述结构，只要具有相同的功能，则也可以采用其他的结构。

又，在本实施例中，如式(4)所示，将最大电压Vsmax加上与将来的能量储蓄量推定值VB’中的超过该将来时间点的能量储蓄量目标值VB^*的量(偏差ΔVB)成比例的量(kd×ΔVB)而得到的值设定为直流电压指令值Vdc^*，但直流电压指令值Vdc^*并不仅限于此，也可以设定为最大电压Vsmax加上规定值(例如不与偏差ΔVB成比例的固定值)而得到的值。同样，在进行充电时，也可以不使用式(5)所示的kc×ΔVB，而使用不与偏差ΔVB成比例的值。

【实施例2】

图7表示本发明的实施例2的电梯系统的结构图。本实施例中的向电梯控制电源装置16和电梯轿厢照明装置17等供电时的供电方法与实施例1不同。在本实施例中，只对与实施例1不同的部分参照图7进行说明。与实施例1相同的部分采用与实施例1相同的符号表示。

逆变器14和电源切换装置18连接，其与同样和电源切换装置18连接的商用电源即交流电源15(交流电源1以外的其他的商用电源)一起构成向电梯控制电源装置16和电梯轿厢照明装置17等供电的电力供应源。是由交流电源15向电梯控制电源装置16和电梯轿厢照明装置17等供电，还是将经过逆变器14变换的单相交流电供应给电梯控制电源装置16和电梯轿厢照明装置17等，通过根据来自控制装置12的电源开关切换指令SSW切换开关19来进行选择。在通常的情况下，开关19被设定在端子20-2侧，以便由交流电源15进行供电。

以下对控制装置12的处理内容进行说明。控制装置12中的直流电压指令设定部分124’的结构与实施例1中的直流电压指令设定部分124的结构不同。由此，在实施例2中将实施例1的充放电控制部分129变更为充放电控制部分129’。

在控制装置12中，首先由能量储蓄量推定部分122根据由能量储蓄量传感器21检测出的能量储蓄装置11的当前的能量储蓄量VB和来自时钟121的时间信息t来推定将来的(某一时间后的)能量储蓄量推定值VB’。之后，在能量储蓄量偏差计算部分123中，根据由能量储蓄量推定部分122推测出的能量储蓄量推定值VB’和由能量储蓄量目标值计算部分128算出的能量储蓄量目标值VB^*来求出两者之间的偏差ΔVB＝VB’-VB^*。上述处理与实施例1相同。

接着，在直流电压指令设定部分124’中根据将来的能量储蓄量的偏差ΔVB生成平滑电容器3的两端的直流电压指令Vdc^*以及电源开关切换指令SSW。

图8是图7中的直流电压指令设定部分124’的具体控制框图。由能量储蓄量偏差计算部分123算出的将来的能量储蓄量的偏差ΔVB在阈值判断部分1241中与放电阈值THP和充电阈值THM进行比较。其结果，在ΔVB＞THP时，输出判断符号JSW＝0的值，在ΔVB＜THM时，输出判断符号JSW＝2的值，在上述两种场合以外的场合时，输出判断符号JSW＝1的值，因判断符号JSW的值不同，作为直流电压指令值Vdc^*输出的值也不同。上述处理与实施例1相同。

在实施例2中，根据判断符号JSW来切换电源开关切换指令SSW。在判断符号JSW＝0，即判断为需要进行放电时，为了连接消耗所释放的能量的装置即电梯控制电源装置16和电梯轿厢照明装置17等而将切换开关1246连接到开关端子1247侧，使得电源开关切换指令SSW＝0。其结果，在图7中，电源切换装置18的开关19被连接到端子20-1侧，电梯控制电源装置16和电梯轿厢照明装置17等的电力供应源成为由逆变器14产生的单相交流电。

另一方面，在判断符号JSW＝1、2，即判断为不需要进行放电时，为了使电梯控制电源装置16和电梯轿厢照明装置17等的电力供应源成为交流电源15，将切换开关1246连接到开关端子1248侧，使得电源开关切换指令SSW＝1。其结果，如图7所示，电源切换装置18的开关19被连接到端子20-2侧，电梯控制电源装置16和电梯轿厢照明装置17等的电力供应源成为交流电源15。

图9是图7中的直流电压指令设定部分124’的控制流程图。在控制开始(S101)后，在阈值判断部分1241(图8)中判断是否需要放电(是否满足ΔVB＞THP)(S102)。在判断为需要进行放电时，将直流电压指令值Vdc^*设定为式(4)所示的值(S103)，将电源开关切换指令设定为SSW＝0(S104)，并结束处理(S105)。在S102中判断为不需要进行放电时，将电源开关切换指令设定为SSW＝1(S106)，在阈值判断部分1241(图8)中判断是否需要充电(是否满足ΔVB＜THM)(S107)。在判断为需要进行充电时，将直流电压指令值Vdc^*设定为式(5)所示的值(S108)，并结束处理(S109)。在S107中判断为不需要进行充电时，将直流电压指令值Vdc^*设定为式(6)所示的值(S110)，并结束处理(S111)。

以下返回图7继续进行说明。在直流电压控制部分125中，根据直流电压指令值Vdc^*以及由电压传感器22检测出的平滑电容器3的两端的直流电压Vdc生成储蓄装置电流指令IB^*，该储蓄装置电流指令IB^*被输入到储蓄装置电流控制部分126中。在储蓄装置电流控制部分126中根据储蓄装置电流指令IB^*以及由电流传感器23检测出的储蓄装置电流IB，生成输出到充放电装置10的输出电压指令VX^*。此外，在PWM控制部分127中，通过脉宽调制将输出电压指令VX^*变换为驱动充放电装置10的门信号G^*。门信号G^*被输入到充放电装置10中以执行所需的控制。如此，在控制装置12中，能够通过直流电压控制部分125和储蓄装置电流控制部分126分别对直流电压Vdc和储蓄装置电流IB进行控制，从而能够实施所需的充放电控制。

如上所述，根据本发明的实施例1和实施例2，能够实现一种电梯系统，在该电梯系统中，不需要增大蓄电容量，即使在因再生电力突发性地增加而使得能量储蓄量增加的情况下，也能够有效地利用再生电力。

以上参照实施例对本发明进行了说明，在上述各个实施例中所说明的结构只是各种结构中的一例，本发明在不脱离其技术思想的范围内可以进行适当的变更。

Claims (7)

1.一种电梯系统，具有：变换器，所述变换器对来自第一商用电源的交流电进行整流，以将其变换成直流电；第一逆变器，所述第一逆变器与所述变换器的直流侧连接；交流电动机，由所述第一逆变器向所述交流电动机供应可变频和变压的交流电；平滑电容器，所述平滑电容器连接在所述变换器与所述第一逆变器之间；能量储蓄装置，在进行动力运行时，所述能量储蓄装置能够向所述交流电动机供应能量，并且在进行再生运行时，所述能量储蓄装置能够储蓄再生电力；充放电装置，所述充放电装置在所述平滑电容器和所述能量储蓄装置之间接受和供应电力；电梯轿厢，所述电梯轿厢由所述交流电动机驱动；以及控制装置，所述控制装置对包括所述第一逆变器的控制在内的整个电梯系统的控制进行综合控制，所述电梯系统的特征在于，

进一步具有：第二逆变器，所述第二逆变器与所述平滑电容器连接，将直流电变换为交流电，并向所述电梯轿厢的照明装置以及/或者所述控制装置供电；

所述控制装置具有能量储蓄量推定部分和充放电控制部分，所述能量储蓄量推定部分推定所述能量储蓄装置的将来的能量储蓄量，所述充放电控制部分判断所述将来的能量储蓄量的推定值是否超过了规定值，在判断为所述将来的能量储蓄量的推定值超过了所述规定值时，所述充放电控制部分控制所述充放电装置，使所述充放电装置对储蓄在所述能量储蓄装置中的能量进行放电，并且使从所述能量储蓄装置释出的能量的至少一部分在所述电梯轿厢的照明装置以及/或者所述控制装置中消费掉。

2.如权利要求1所述的电梯系统，其特征在于，在对储蓄在所述能量储蓄装置中的能量进行放电时，所述充放电控制部分将所述平滑电容器的两端的直流电压指令值设定得大于从所述第一商用电源施加在所述变换器上的最大电压，以此对所述充放电装置进行控制。

3.如权利要求2所述的电梯系统，其特征在于，所述充放电控制部分将所述最大电压加上与所述将来的能量储蓄量的推定值中的超出所述将来时间点的所述能量储蓄量的目标值的量成比例的量而得到的值设定为所述直流电压指令值。

4.如权利要求1至3中的任一项所述的电梯系统，其特征在于，该电梯系统具有电源切换装置，所述电源切换装置在由不同于所述第一商用电源的第二商用电源向所述电梯轿厢的照明装置以及/或者所述控制装置供电和由所述第二逆变器向所述电梯轿厢的照明装置以及/或者所述控制装置供电之间进行切换，

在对储蓄在所述能量储蓄装置中的能量进行放电时，所述充放电控制部分使所述电源切换装置进行切换，以便由所述第二逆变器进行供电。

5.如权利要求1至3中的任一项所述的电梯系统，其特征在于，所述规定值是所述将来时间点的所述能量储蓄量的目标值与规定的阈值相加而得到的值。

6.如权利要求5所述的电梯系统，其特征在于，所述控制装置具有能量储蓄量存储装置，该能量储蓄量存储装置存储所述能量储蓄量的履历，

所述控制装置根据当前的所述能量储蓄量和过去的所述能量储蓄量算出所述将来的能量储蓄量的所述推定值以及/或者所述目标值。

7.如权利要求5所述的电梯系统，其特征在于，所述控制装置具有所需用电量计算部分，所述所需用电量计算部分根据所述电梯轿厢内的负载数据、表示在所述电梯轿厢内登录的目的地楼层的数据以及在电梯门厅内登录的电梯门厅呼叫登录数据来计算电梯移动到最终目的地楼层所需的用电量，

所述控制装置根据在所述所需用电量计算部分中算出的所述所需用电量来计算所述将来的能量储蓄量的所述推定值以及/或者所述目标值。

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