CN102372197B - 电梯控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电梯控制装置,包括储能装置(20)、母线电压检测装置(4)、储能装置状态检测器(21)、充放电电路(19)和储能装置控制器(22),充放电电路包含有n(n≥2)个并联支路,储能装置控制器(22)能够确立并依据一定策略将直流母线与储能装置(20)间需传递的再生能量或再生功率在所述充放电电路(19)的各支路间进行分配和控制,实现储能装置(20)与直流母线间的能量或功率传递。本发明不但能实现常规储能类电梯节能装置的“再生储能、电动释能”功能,而且还能实现系统容错、有效降低功率模块的电气参数及其功耗、延长其使用寿命等功能,同时还能有效降低电梯电源系统的设备容量。
Description
技术领域
本发明涉及一种电梯控制装置,特别是涉及一种利用含有n个支路的充放电电路和储能装置实现电梯节能、降低电梯电源设备电气容量的电梯控制装置。
背景技术
电梯电机在轻载上行和重载下行时处于再生状态,会产生再生能量并回送至直流母线。对于直流母线上的再生能量,能耗电阻法是利用能耗电阻将再生能量转换成热量并释放掉来解决再生能量的处理问题。但该方法只是简单地将再生能量转化为热能并释放掉,客观上会造成很大的能量浪费;能量回馈法是利用PWM整流器将再生能量回送至电网来解决再生能量的处理问题。尽管该方法利用PWM整流器实现再生能量的再利用,可有效降低电梯能耗。但一方面PWM整流器在电网出现异常等特殊情况下可能会出现无法正常工作或者出现性能下降等现象(如:回馈电流谐波显著增加、功率因数下降等),另一方面若在某一地区存在数量较多的电梯同时向电网回馈电能时,尤其是当故障、元器件老化等原因而引起回馈电能质量降低时,可能会给电网造成无法预知的不利影响。与能耗电阻法和能量回馈法不同,能量存储法利用储能装置实现了“再生储能、电动释能”,不但可实现再生能量的再利用,而且不会对电网造成任何不良影响,是目前电梯运行过程中产生的再生能量的最佳处理方法。
在现有利用储能装置处理电梯运行过程中产生的再生能量的技术中,其中作为直流母线电压和储能装置桥梁的充放电回路采用了由2个功率开关元件和1个电抗器所构成的双向Buck-Boost变换器结构,如:中国发明专利申请公布说明书CN 101381046A、CN 1845417A和CN 1946625A以及中国发明专利说明书CN 100593504C、CN 100450907C等。
诚然,该种结构的充放电回路结构简单、构成元件数量少、容易控制,但却也存在着明显的不足:
(1)由于储能装置的电压水平通常会远远低于电梯直流母线电压,因此当电梯电机以一定功率产生再生能量并需要储存至储能装置时,往往会在该充放电回路储能装置侧产生很大的电流,这会大大增加组成充放电回路的功率开关元件的额定电流值,进而导致成本大幅上升。
(2)该结构的充放电回路的控制难度大。以采用电压-电流双闭环对充放电回路进行控制为例,外围电压环的不可避免的微小变化会导致内环电流指令的较大波动,这会使得储能装置的充放电电流在较大范围持续波动,这显然会对储能装置的性能、寿命等产生不利影响。
(3)在该结构的充放电回路中,能量不论是从直流母线流向储能装置还是从储能装置流向直流母线,在任意时刻,能量流动只有一条通路。这样,当构成能量流动通路的任一组成出现异常时,能量流动的通路都会受到严重影响甚至是完全中断,这必会导致能量的流动无法顺利完成,从而导致系统出现严重故障。因此,该结构的充放电回路的可靠程度非常低,很难适应电梯的高可靠性要求。
因此,开发一种能够有效降低功率开关元件额定电流、易于控制且可靠性高的储能装置和充放电电路及其控制方法就成为利用能量存储法处理电梯再生能量的一个有待解决的课题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种电梯控制装置,不但能够在电梯电机再生运行时储存再生能量、在电梯电机电动运行时释放能量,为电梯电机电动运行提供电能并藉此实现电梯节能,而且能有效降低电梯电源系统的设备容量。
为解决上述技术问题,本发明的电梯控制装置包括:
一母线电压检测装置,设置于直流母线上,用于检测直流母线电压;
一储能装置,经一充放电电路跨接于所述直流母线两端,用于储存电梯电机再生运行时产生的再生能量,并在电梯电机电动运行时将所储能量释放至直流母线;
一储能装置状态检测器,用于检测所述储能装置工作状态;
一充放电电路,设置于所述直流母线与储能装置之间,用于实现二者之间的能量双向流动;
一储能装置控制器,用于控制所述直流母线与储能装置间的能量流动;
其中,所述充放电电路包含有n(n≥2)个并联支路;
所述储能装置控制器确定并依据一定策略将直流母线与储能装置间需传递再生能量或再生功率在所述充放电电路各支路间进行分配和控制。
本发明可以达到的有益技术效果是:
1)利用储能装置控制器对含有n支路的储能装置充放电电路实施控制来实现对再生能量的储存和释放,因此可实现电梯节能。
2)充放电电路通过采用n(n≥2)个并联支路的结构,因此可大幅降低所述充放电电路中的功率开关元件的电气容量(主要是其额定电流)。
3)可通过将储能装置中的能量释放至直流母线,为电梯电机的大功率电动运行提供电能,有效消减电梯电机大功率运行时由电源设备提供的功率,因此可有效降低电梯电源设备的电气容量。
4)可将待传递的电流或功率平均分配至所述充放电电路的各个支路中,因此可实现流经各支路电流或功率的最小化和均衡化。
5)可将发生故障的工作支路切换至非故障冗余支路,因此可实现所述充放电电路基于硬件冗余的容错功能。
6)可通过适当选择冗余支路的方式来实现各支路功率开关元件的总开关次数的等量化,从而有利于各支路功率开关元件的寿命均衡化。
7)可对工作支路功耗进行优化,有效降低各支路功率开关元件的功耗,从而进一步实现电梯节能。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明:
图1是本发明提供的电梯控制装置一实施例总体结构示意图;
图2是图1中充放电电路一实施例结构示意图;
图3是图1中储能装置控制器一实施例结构示意图;
图4是母线电压控制模块的一实施例结构示意图;
图5-8是图3中总指令值生成单元实施例结构示意图;
图9是另一母线电压控制模块的一实施例结构示意图;
图10-13是图3中总指令值生成单元实施例结构示意图;
图14-17是图3中分配单元实施例结构示意图;
图18、19是图3中支路控制单元实施例结构示意图。
图中符号说明:
1、外部电源 2、整流器 3、平滑直流电容
4、母线电压检测装置 5、能耗电路 6、直流母线
7、逆变器 8、电流检测装置 9、电梯电机
10、曳引轮 11、导向轮 12、对重
13、轿厢 14、电流控制器 15、速度检测装置
16、速度控制器 17、电梯控制器 18、能耗电路控制装置
19、充放电电路 20、储能装置 21、储能装置状态检测器
22、储能装置控制器
具体实施方式
参见图1,在本实施例中,外部电源1与整流器2的三相交流侧相连,整流器2的2相直流侧经直流母线6与逆变器7的2相直流侧相连,平滑直流电容3和能耗电路5分别跨接于直流母线6两端,母线电压检测装置4设置在平滑直流电容3的两端,逆变器7的3相交流侧经电流检测装置8与电梯电机9相连,电梯电机9经特定结构与曳引轮10相连,轿厢13与对重12通过绳索悬吊于曳引轮10和导向轮11的两侧。电梯控制器17根据层站召唤、轿内指令或群控系统的调配命令生成电梯运行的速度指令值,速度控制器16根据电梯控制器17确定的速度指令值和速度检测装置15所检测到的电梯电机9的实际转速生成电流控制器14的电流指令值。电流控制器14根据速度控制器16生成的电流指令值和电流检测装置8的电流检测结果生成对逆变器7的控制信号。能耗电路控制装置18根据母线电压检测装置4检测到的直流母线电压对能耗电路5进行控制。储能装置20经充放电电路19跨接于直流母线6的两端。储能装置控制器22根据来自于储能装置状态检测器21所检测到的储能装置20的状态信息和母线电压检测装置4检测到的直流母线电压对充放电电路19进行控制,以此实现能量在储能装置20和直流母线6间的传递。
电梯控制器17、速度控制器16和电流控制器14的控制原理与常规的电梯调速原理相同,不是本发明的关注点,此处不作赘述。下面将说明重点放在充放电电路19、储能装置20、储能装置状态检测器21和储能装置控制器22的工作过程上。
当电梯电机9处于再生状态时,所产生的再生能量被回送至直流母线6上,并在平滑直流电容3上累积,从而导致直流母线6上的电压有升高趋势。储能装置状态检测器21实时检测储能装置20的状态信息(如:电压、电流、温度等相关参数信息),并将检测结果送至储能装置控制器22。储能装置控制器22根据储能装置状态检测器21送来的储能装置20的状态信息、母线电压检测装置4检测到的直流母线电压和充放电电路19的状态信息,对充放电电路19进行控制,使得直流母线6上的再生能量能够经充放电电路19被传送并储存至储能装置20中。当电梯电机9产生的再生能量总量超过储能装置20的储存容量或电梯电机9产生的再生功率(即单位时间内产生的再生能量的数量)或电流超过储能装置20所能吸收的上限或充放电电路19所允许的最大值时,直流母线6上累积的再生能量将会持续增加,从而引起直流母线电压上升,当其超过预设值时,能耗电阻电路5会在能耗电路控制装置18的控制下进行动作,最终将直流母线电压稳定在某个预定值或某一预定范围内。
当电梯电机9处于电动状态时,电梯电机9经逆变器7从直流母线6上吸收电能,从而导致直流母线6两端的电压有下降趋势。储能装置控制器22根据储能装置状态检测器21检测到的储能装置20的状态信息、母线电压检测装置4检测到的直流母线电压和充放电电路19的状态信息,对充放电电路19进行控制,使得储能装置20经充放电电路19向直流母线6释放所储存的再生能量。当电梯电机9的吸收功率超过储能装置20的释放功率上限或储能装置20因其所剩余能量达到其限制值而无法继续释放能量时,直流母线6两端的电压将会下降,当下降到一定程度时,外部电源1将会通过整流器2向直流母线6提供电能。
图2为充放电电路19的结构示意图。由图2可知,充放电电路19中包含有n个支路,且每个支路即为一个由2个开关元件、1个电抗器构成的双向Buck-Boost变换器,此外每个支路还包含有1个用于检测支路电流的DC-DC电流检测器。n个支路相互并联后即组成所述充放电电路19,且一侧端与支流母线6的两端相连,另一侧端与储能装置20相连。通过对充放电电路19中的2×n个开关元件进行适当的开通与关断控制,即可实现能量在充放电电路19中的双向传递。
图3为储能装置控制器的结构示意图。由图3可知,储能装置控制器22包含3个组成部分:
总指令值生成单元,生成充放电电路19的n个支路的总电流指令值或总功率指令值。
分配单元,确定适当分配策略,并依据该策略将上述总电流指令值或总功率指令值分配至各支路,生成各支路电流或功率指令值。
支路控制单元,根据各支路电流或功率指令值对充放电电路19的各支路进行控制,实现支路电流或功率对其指令值的跟踪。
在一实施例中,所述总指令值生成单元由一母线电压控制模块构成,母线电压控制模块的结构如图4所示,其工作过程为:首先预设的母线电压参考值(恒定常值或可变函数)和母线电压检测装置4的检测结果作为输入被送入一减法器,然后减法器经减法运算后得到其输出——母线电压误差evdc,接下来母线电压误差evdc作为输入被送入母线电压控制器,最后经母线电压控制器的控制作用后得到其输出——n支路总电流指令值。
在一实施例中,所述总指令值生成单元由一电机负载电流计算模块构成,其结构如图5所示,此处总指令值生成单元直接将电梯电机负载电流计算模块输出的负载电流作为n支路总电流指令值。
电梯电机负载电流计算模块可通过检测直流母线电流来得到电梯电机的负载电流,或是利用逆变器3相侧电流、或交轴电流、或交轴电流指令值、或力矩电流、或力矩电流指令值通过适当计算得到电梯电机的负载电流。
在一实施例中,所述总指令值生成单元还可采用图6所示结构,其工作过程为:首先由电梯运行所需功率计算模块计算出电梯运行所需的功率,然后将其除以母线电压检测装置4检测到的直流母线6两端的电压,最后将除法运算得到的商作为n支路总电流指令值。
对于电梯运行所需功率的计算,电梯运行所需功率计算模块可以通过计算电梯电机的力矩,或力矩电流与角速度之积,或交轴电流与交轴电压指令值的乘积加上直轴电流与直轴电压指令值的乘积所得到的和,或交轴电流指令值与交轴电压指令值的乘积加上直轴电流与直轴电压指令值的乘积所得到的和,或交轴电流与交轴电压指令值的乘积加上直轴电流指令值与直轴电压指令值的乘积所得到的和,或交轴电流指令值与交轴电压指令值的乘积加上直轴电流指令值与直轴电压指令值的乘积所得到的和;或者是首先根据轿厢负载称量装置(或称“秤”)输出的轿厢负载情况、电梯运行速度、加速度以及电梯系统参数计算出电梯的实时功率,最后再综合考虑系统损耗、效率等因素对计算出的电梯实时功率进行适当调整后得到最终的电梯运行所需功率。
总指令值生成单元还可采用图7所示结构,其工作过程为:首先由电梯电机负载电流计算模块和母线电压控制模块分别计算电梯电机的负载电流和母线电压误差电流指令值,然后将其作为输入一起送至一加法器,最后经加法器的加法运算后得到n支路总电流指令值。
总指令值生成单元还可采用图8所示结构,其工作过程为:首先电梯运行所需功率计算模块和母线电压控制模块分别计算电梯运行所需功率和母线电压误差电流指令值,然后将得到的电梯运行所需功率与母线电压VDC做除法运算,得到的商再和母线电压误差电流指令值作为输入被一起送至一加法器,最后经加法器的加法运算得到n支路总电流指令值。
图7、8中所示的母线电压控制模块的结构即为图4所示的结构。
总指令值生成单元亦可由另一母线电压控制模块构成,其结构如图9所示,可见其结构与工作原理均与图4所示母线电压控制模块相似,区别在于其输出不再是n支路总电流指令值,而是n支路总功率指令值,故此处不作赘述。
总指令值生成单元还可采用图10所示结构,其工作过程为:首先由电梯电机负载电流计算模块计算出电梯电机的负载电流,然后将其乘以母线电压检测装置4检测到的直流母线6两端的电压,最后将乘法运算得到的积作为n支路总功率指令值。
在一实施例中,所述总指令值生成单元由一电梯运行所需功率计算模块构成,其结构如图11所示,此处总指令值生成单元直接将电梯运行所需功率计算模块输出的电梯运行所需功率作为n支路总功率指令值。
总指令值生成单元还可采用图12所示结构,其工作过程为:首先由电梯运行所需功率计算模块和母线电压控制模块分别计算电梯运行所需功率和母线电压误差功率指令值,然后将其作为输入一起送至一加法器,最后经加法器的加法运算后得到n支路总功率指令值。
总指令值生成单元还可采用图13所示结构,其工作过程为:首先电梯电机负载电流计算模块和母线电压控制模块分别计算电梯电机的负载电流和母线电压误差功率指令值,然后将得到的电梯电机负载电流与母线电压VDC做乘法运算,得到的积再和母线电压误差功率指令值作为输入被一起送至一加法器,最后经加法器的加法运算得到n支路总功率指令值。
图12、13中所示的母线电压控制模块的结构即为图9所示的结构。
分配单元结构如图14所示,其工作过程为:总指令值生成单元输出的n支路总电流指令值作为输入被送入分配单元,然后在分配单元内部,总电流指令值作为输入被进一步送入由所要实现的支路电流或功率最小化和均衡化、容错、功率开关元件的寿命均衡化和功耗损耗最小化等功能提前确定的预设分配策略,最后预设分配策略根据总电流指令值确定作为分配单元输出的各支路电流指令值。该结构中预设分配策略由所要实现的功能决定,一旦要实现的功能确定,则分配策略亦确定,在工作过程中分配策略和所要实现的功能均保持不变。例如,在一实施例中,所述分配单元将总电流指令值分配至各支路所依据的分配策略,是将电流或功率平均分配至所述充放电电路的各个支路中,藉此实现流经各支路电流或功率的最小化和均衡化。
此外,分配单元结构亦可采用如图15所示结构,其工作过程为:总指令值生成单元输出的n支路总电流指令值作为输入被送入分配单元,然后在分配单元内部,总电流指令值作为输入分别被送入预实现功能和预设分配策略中,预实现功能根据总电流指令值确定所要实现的功能以及各功能的相对重要性并输出,最后总电流指令值和预实现功能的输出一起作为输入被送至预设分配策略,预设分配策略根据总电流指令值和预实现功能的输出确定作为分配单元输出的各支路电流指令值。该结构中,所要实现的功能随总电流指令变化,分配策略亦可随总电流指令值和所要实现的功能及各功能的相对重要性而变化。所述分配单元将总电流指令值分配至各支路所依据的分配策略,可依据对容错功能、功率开关元件的寿命均衡和功耗最小化进行整体规划、统筹兼顾。
所述分配单元结构还可采用如图16所示结构,其工作过程为:将总指令值生成单元输出的n支路总功率指令值作为输入送入分配单元,然后在分配单元内部,总功率指令值作为输入被进一步送入由所要实现的支路功率最小化和均衡化、容错、功率开关元件的寿命均衡化和功耗损耗最小化等功能提前确定的预设分配策略模块,最后预设分配策略模块根据总功率指令值确定作为分配单元输出的各支路功率指令值。该结构中预设分配策略由所要实现的功能(即图16中欲实现功能模块的输出)决定,一旦要实现的功能确定,则预设分配策略亦确定,在工作过程中分配策略和所要实现的功能均保持不变。所述分配策略,可依据对容错功能、功率开关元件的寿命均衡和功耗最小化进行整体规划、统筹兼顾。
所述分配单元结构还可采用如图17所示结构,其工作过程为:将总指令值生成单元输出的n支路总功率指令值作为输入送入分配单元,然后在分配单元内部,总功率指令值作为输入被分别送入欲实现功能模块和预设分配策略模块中,欲实现功能模块根据总功率指令值确定所要实现的功能以及各功能的相对重要性并输出,接下来总功率指令值和预实现功能模块的输出一起作为输入被送至预设分配策略模块,最后预设分配策略模块根据总功率指令值和欲实现功能模块的输出确定作为分配单元输出的各支路功率指令值。该结构中,所要实现的功能会随根据再生功率变化,分配策略亦可随再生功率和所要实现的功能及各功能的相对重要性而变化。
支路控制单元的结构如图18所示,其工作过程为:分配单元输出的支路电流指令i_branch_ref与用于检测支路电流的DC-DC电流检测器的检测结果i_branch作为输入被送入一减法器,减法器经减法运算后得到其输出——支路电流误差e_ibranch,然后支路电流误差e_ibranch作为输入被送入支路电流控制器,最后支路电流控制器经控制作用后得到对应支路的功率开关元件的控制信号,通过这些控制信号对功率开关元件的控制作用,即可实现各支路电流对其指令值的跟踪。
在另一实施例中,支路控制单元的结构如图19所示,其工作过程为:用于检测支路电流的DC-DC电流检测器的检测结果i_branch与储能装置状态检测器输出的储能装置端电压u_enenry_store作为输入被一起送入一乘法器,乘法器经乘法运算后得到支路功率值,然后该支路功率值与分配单元输出的支路功率指令值P_branch_ref作为输入被送入一减法器,减法器经减法运算后得到支路功率误差e_Pbranch,然后支路功率误差e_Pbranch作为输入被送入支路功率控制器,最后支路功率控制器经控制作用后得到对应支路的功率开关元件的控制信号,通过这些控制信号对功率开关元件的控制作用,即可实现各支路功率对其指令值的跟踪。
所述储能装置可为蓄电池、超级电容、纳米电容以及其它未述及的储能性装置的一种或若干种组合,以及其与燃料电池的组合;所述储能装置状态检测器通过检测所述储能装置的电压、电流、温度及其它能够反应所述储能装置工作状态的一种或若干种特性的组合来实现对所述储能装置的状态检测;所述充放电电路采用了由n(n≥2)个双向Buck-Boost变换器作为并联支路,该结构的采用可以大幅降低所述充放电电路中的功率开关元件的电气容量(主要是其额定电流)。
各支路电流或功率最小化的实现方式为:将电流或功率平均分配至所述充放电电路19的各个支路中,这样即可同时实现流经所述充放电电路19的各个支路的电流或功率的最小化和均衡化。
容错功能的实现方式为:首先确定作为冗余的支路数量n-m(m为小于n的自然数),然后充放电电路各支路正常时,仅有m个支路作为工作支路参与能量传递,当工作支路中的k(k为小于等于n-m的自然数)个支路发生故障时,将发生故障的工作支路切换至冗余支路,使得充放电电路19完成其功能,从而实现其基于硬件冗余的容错功能。
功率开关元件寿命均衡化的实现方式为:在实现所述充放电电路基于硬件冗余的容错功能时,适当选择作为硬件冗余的n-m个支路或作为工作支路的m个支路,以及在工作状态下适当选择冗余支路的切换目标,即可实现各支路功率开关元件的总开关次数等量化,从而实现各支路功率开关元件的寿命均衡。
功率开关元件功耗最小化的实现方式为:首先依据各支路功率开关元件的功耗(包括开关损耗和导通)与电流之间的关系建立功率开关元件的功耗目标函数,然后以所述充放电电路19的n个支路的总电流指令值或总功率和所述充放电电路19的支路个数n为约束条件对上述功耗目标函数进行极小化求解,最后按照求解出的支路数量再综合其它要实现的功能对总电流指令值在各支路间进行分配。
所述储能装置可固定安装于建筑物内,亦可安装于电梯轿厢或对重上并随之一起运动;所述电梯控制装置可并联连接于由多台共用直流母线的电梯所组成的电梯组中,并利用所述储能装置控制器实现电梯节能、容错等功能。
所述储能装置控制器,可依据电梯负载状况以及电梯的系统参数(如本次运行周期的最大速度与加速度、系统摩擦等),使储能装置在电梯电机做大功率电动运行时释放能量至直流母线,从而为电梯电机的电动运行提供电力,藉此实现电梯电源设备的电气容量的降低。此处的“电梯电机做大功率电动运行”,主要是指电梯在诸如重载加速上行或轻载加速下行(尤其是在重载加速上行或轻载加速下行加速过程结束前)等特定情况下,电梯电机输出的力矩或功率通常会远大于电梯匀速运行等情况下输出的力矩或功率。
采用本发明的电梯控制装置,通过电流在充放电电路的n个支路中的适当分配,实现系统容错、功耗降低、元件寿命均衡化功能;通过在电梯电机再生运行时储存再生能量、在电梯电机电动运行时释放能量为电梯电机电动运行提供电能来实现电梯节能,同时还可实现电梯电源系统的设备容量的降低。
尽管在现有技术、尤其是现已公开的专利中已经有多种利用储能装置实现电梯节能、降低电梯电源系统容量等功能的技术方案,但这些方案所能实现的功能都相对单一。本发明提供的电梯控制装置克服了现有技术方案功能单一的缺憾,利用本发明提供的技术方案即可同时实现电梯节能、降低电梯电源系统容量等多种功能。尤为重要的是,本发明提供的技术方案还具有如下几点现有技术所不具备但却极为重要的突出优点:
a、可大幅降作为直流母线与储能装置之间能量传递桥梁的充充放电电路中功率开关元件的电气容量,且因大容量功率开关元件的价格通常会远高于低容量功率开关元件的价格,因此可实现成本的降低。
b、可利用发生故障时重新分配工作支路来实现该装置基于硬件冗余的容错功能,从而大幅提高装置的可靠性。
c、可对工作支路功耗进行优化,有效降低各支路功率开关元件的功耗,从而进一步实现电梯节能。
以上通过具体实施方式对本发明进行了详细的说明,但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下,本领域的技术人员还可做出许多变形和改进,这些也应视为本发明的保护范围。
Claims (18)
1.一种电梯控制装置,包括:
一母线电压检测装置,设置于直流母线上,用于检测直流母线电压;
一储能装置,经一充放电电路跨接于所述直流母线两端,用于储存电梯电机再生运行时产生的再生能量,并在电梯电机电动运行时将所储能量释放至直流母线;
一储能装置状态检测器,用于检测所述储能装置工作状态;
一充放电电路,设置于所述直流母线与储能装置之间,用于实现二者之间的能量双向流动;
一储能装置控制器,用于控制所述直流母线与储能装置间的能量流动;其特征在于,
所述充放电电路包含有n个并联支路,其中,n≥2;所述充放电电路采用双向Buck-Boost变换器作为并联支路;
所述充放电电路的各支路的高压侧的所有正端和所有负端分别连接在一起后再分别连接至直流母线的正端和负端,各支路的低压侧连接在一起后再连接至储能装置;
所述储能装置控制器确定并依据一定策略将直流母线与储能装置间需传递的再生能量或再生功率在所述充放电电路的各支路间进行分配和控制;
所述储能装置控制器包括:
总指令值生成单元,生成所述充放电电路n个支路的总电流指令值或总功率指令值;
分配单元,确定适当分配策略,并依据该分配策略将所述总电流指令值或总功率指令值分配至各支路,生成各支路电流指令值或功率指令值;
支路控制单元,根据各支路电流指令值或功率指令值对所述充放电电路的各支路进行控制,实现支路电流或功率对其指令值的跟踪。
2.根据权利要求1所述的电梯控制装置,其特征在于:所述总指令值生成单元根据所述母线电压检测装置检测到的直流母线电压和直流母线电压参考值确定母线电压误差电流指令值,并将其作为所述充放电电路各支路的总电流指令值。
3.根据权利要求1所述的电梯控制装置,其特征在于:所述总指令值生成单元计算电梯电机的负载电流并将其作为所述充放电电路各支路的总电流指令值,或计算电梯运行所需功率并将其除以直流母线电压所得到的商作为所述充放电电路各支路的总电流指令值。
4.根据权利要求1所述的电梯控制装置,其特征在于:所述总指令值生成单元,根据所述母线电压检测装置检测到的直流母线电压和直流母线电压参考值确定母线电压误差电流指令值、计算电梯电机的负载电流,并将母线电压误差电流指令值与电梯电机的负载电流的和作为所述充放电电路各支路的总电流指令值,或根据所述母线电压检测装置检测到的直流母线电压和直流母线电压参考值确定母线电压误差电流指令值、计算电梯运行所需功率,并将母线电压误差电流指令值与电梯运行所需功率除以所述直流母线电压所得的商相加后所得到的和作为所述充放电电路各支路的总电流指令值。
5.根据权利要求1所述的电梯控制装置,其特征在于:所述总指令值生成单元根据所述母线电压检测装置检测到的直流母线电压和直流母线电压参考值确定母线电压误差功率指令值,并将其作为所述充放电电路各支路的总功率指令值。
6.根据权利要求1所述的电梯控制装置,其特征在于:所述总指令值生成单元计算电梯运行所需功率,并将其作为所述充放电电路各支路的总功率指令值,或根据所述母线电压检测装置检测到的直流母线电压和直流母线电压参考值确定母线电压误差功率指令值,并将母线电压误差功率指令值加上电梯运行所需功率后所得到的和作为所述充放电电路各支路的总功率指令值。
7.根据权利要求3或4所述的电梯控制装置,其特征在于:所述电梯电机的负载电流来自于直流母线电流,或逆变器3相侧电流、或交轴电流或交轴电流指令值、或力矩电流或力矩电流指令值经适当计算得到。
8.根据权利要求3或4或6所述的电梯控制装置,其特征在于:所述电梯运行所需功率可以通过计算电梯电机的力矩,或力矩电流与角速度的乘积,或交轴电流与交轴电压指令值的乘积加上直轴电流与直轴电压指令值的乘积所得到的和,或交轴电流指令值与交轴电压指令值的乘积加上直轴电流与直轴电压指令值的乘积所得到的和,或交轴电流与交轴电压指令值的乘积加上直轴电流指令值与直轴电压指令值的乘积所得到的和,或交轴电流指令值与交轴电压指令值的乘积加上直轴电流指令值与直轴电压指令值的乘积所得到的和;
或者根据轿厢负载称量装置输出的轿厢负载情况、电梯运行速度、加速度以及电梯系统参数计算出电梯的实时功率,再综合考虑电梯系统损耗、效率因素对所计算出的电梯的实时功率进行适当调整后得到最终的电梯运行所需功率。
9.根据权利要求1所述的电梯控制装置,其特征在于:所述分配单元将总电流指令值或总功率指令值分配至各支路所依据的分配策略,是将电流或功率平均分配至所述充放电电路的各个支路中,藉此实现流经各支路电流或功率的最小化和均衡化。
10.根据权利要求1所述的电梯控制装置,其特征在于:所述分配单元将总电流指令值或总功率指令值分配至各支路所依据的分配策略是,将电流或功率分配至所述充放电电路的m个支路中,当m个支路中的k个支路发生故障时,将发生故障的k个支路切换至余下的n-m个支路,藉此实现所述充放电电路基于硬件冗余的容错功能;其中,m为小于n的自然数,k为小于等于n-m的自然数。
11.根据权利要求10所述的电梯控制装置,其特征在于:所述分配单元将总电流指令值或总功率指令值分配至各支路所依据的分配策略是,在实现所述充放电电路基于硬件冗余的容错功能时,通过适当选择作为硬件冗余的n-m个支路或作为工作支路的m个支路,以及在工作状态下适当选择冗余支路的切换目标,实现各支路功率开关元件的总开关次数等量化,从而有利于各支路功率开关元件的寿命均衡。
12.根据权利要求1所述的电梯控制装置,其特征在于:所述分配单元将总电流指令值或总功率指令值分配至各支路所依据的分配策略是,依据各支路功率开关元件的功耗与电流之间的关系建立功率开关元件的功耗目标函数,以所述充放电电路的n个支路的总电流指令值或总功率指令值和所述充放电电路的支路个数n为约束条件,对所述功耗目标函数进行极小化求解,按照求解出的支路数量再综合其它要实现的功能对总电流指令值或总功率指令值在各支路间进行分配。
13.根据权利要求1所述的电梯控制装置,其特征在于:所述支路控制单元根据充放电电路的各支路电流指令值或功率指令值和各支路的电流或功率检测值对各支路进行控制。
14.根据权利要求1所述的电梯控制装置,其特征在于:所述储能装置控制器依据电梯负载状况以及电梯的系统参数,使储能装置在电梯电机做大功率电动运行时释放能量至直流母线,从而为电梯电机的电动运行提供电力。
15.根据权利要求1所述的电梯控制装置,其特征在于:所述储能装置为蓄电池、超级电容或纳米电容的一种或多种组合,或蓄电池、超级电容或纳米电容的一种或多种组合与燃料电池的组合。
16.根据权利要求1所述的电梯控制装置,其特征在于:所述储能装置状态检测器通过检测所述储能装置的电压、电流或温度的一种或多种特性的组合来实现对所述储能装置的状态检测。
17.根据权利要求1所述的电梯控制装置,其特征在于,所述储能装置固定安装于建筑物内或安装于电梯轿厢或对重上并随之一起运动。
18.根据权利要求1所述的电梯控制装置,其特征在于:所述电梯控制装置并联连接于由多台共用直流母线的电梯所组成的电梯组中,并利用所述储能装置控制器实现电梯节能、容错功能。
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