CN102464235A - 改进的新能源电梯 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种改进的新能源电梯，包括轿厢、牵引系统、永磁同步电机、控制永磁同步电机处于电动状态时的转速的第一控制系统，所述永磁同步电机、牵引系统及轿厢动力连接，还包括将风能转换成电能的风电转换装置、控制永磁同步电机处于发电状态时的转速的第二控制系统和蓄电装置，所述风电转换装置输出的电能和所述永磁同步电机在发电状态时输出的电能接所述蓄电装置储存，所述蓄电装置用于为处于电动状态时的永磁同步电机提供工作电源。本发明提供了一种使用风能作为电梯能源的新能源电梯。

Description

改进的新能源电梯
技术领域
本发明涉及一种电梯。
背景技术
传统电梯一般存在如下缺点：
1、电梯运行必须依靠市电，断电时电梯停止工作。
2、没有储能装置，浪费了负荷势能变化时所释放的能量。
3、当电梯的离心抱死制动闸起作用时，搭乘人员的轿厢只能悬停在电梯井内等待救援，不能将搭乘人员送至地面脱险。
4、当火灾发生时，物管或消防人员无法利用传统电梯进行灭火和协助被困人员撤离。
5、当火灾发生时，被困建筑内人员无法利用传统电梯自救逃生避难。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种即使在没有市电时也能够利用风能作为电梯能源的电梯。
实现上述目的的技术方案：
一种改进的新能源电梯，包括轿厢、牵引系统、永磁同步电机、控制永磁同步电机处于电动状态时的转速的第一控制系统，所述永磁同步电机、牵引系统及轿厢动力连接，还包括将风能转换成电能的风电转换装置、控制永磁同步电机处于发电状态时的转速的第二控制系统和蓄电装置，所述风电转换装置输出的电能和所述永磁同步电机在发电状态时输出的电能接所述蓄电装置储存，所述蓄电装置用于为处于电动状态时的永磁同步电机提供工作电源。
进一步地，所述永磁同步电机处于电动状态包括两种情况：负载轿厢(含载重，下同)重量小于对重时的下降运行和负载轿厢重量大于对重时的上升运行。所述永磁同步电机处于发电状态包括两种情况：负载轿厢重量大于对重时的下降运行和负载轿厢重量小于对重时的上升运行两种情况。
进一步地，还包括将太阳能转换成电能的太阳能转换装置，所述太阳能转换装置产生的电能输出接所述蓄电装置储存。
进一步地，所述第二控制系统包括整流装置和用于将电能转换为热能的功耗电阻调节电路，所述永磁同步电机的输出绕组经整流装置接电阻调节电路，通过功耗电阻调节电路调节功耗电阻的大小以控制永磁同步电机的转速。
进一步地，所述电阻调节电路包括第一功耗电阻、第二功耗电阻和开关电路，所述第一功耗电阻经开关电路后与所述第二功耗电阻并接。
进一步地，所述开关电路包括编码器、可编程控制器、驱动器和绝缘栅双极晶体管，所述编码器用于将检测到的永磁电机的转速信号编码后输入所述可编程控制器，所述可编程控制器将所述编码后的转速信号转换成占空比与转速正相关的控制脉冲串，并将所述控制脉冲串输入驱动器，所述驱动器将控制脉冲串转换为符合绝缘栅双极晶体管输入控制要求格式的控制信号，所述控制信号用于控制所述绝缘栅双极晶体管的导通或断开的时间，当绝缘栅双极晶体管导通时，使第一功耗电阻与第二功耗电阻处于并联状态，当绝缘栅双极晶体管断开时，所述第一功耗电阻处于断开状态。
进一步地，还包括安全状态监控管理系统，所述安全状态监控管理系统包括监测电梯下降时的温升、电阻、电流和/或电压变化情况的电路安全状态监测模块、监测数据转换计算模块、状态解码器模块、状态执行器模块和电梯关启执行模块，所述各模块依顺序连接。
进一步地，所述安全状态监控管理系统还包括监测数据发射模块和卫星监控网络管理模块，所述监测数据转换计算模块的输出接监测数据发射模块，所述卫星监控网络管理模块接收所述监测数据发射模块发射的监测数据信息。
进一步地，设置有电能返回电网的接口，所述蓄电装置的输出接电能返回电网的接口。
本发明的有益效果是：
1、突破了传统的思维模式，将风能引入电梯，通过设置风电转换装置、蓄电装置和控制永磁同步电机处于发电状态时转速的第二控制系统，即使在没有市电的情况下，也能借助于蓄电装置内储存的电能实现电梯的正常运行。而且采用势能和/或风能转变而来的电能，既节能又环保。
2、突破了传统的思维模式，将太阳能引入电梯，通过设置太阳能转换装置，将太阳能转换成电能并应用于电梯，既节能又环保。
3、通过设置电能返回电网的接口，当蓄电装置储满电能后，建筑内电器又不用电时，可及时将蓄电装置溢出的电能返回电网，充分节约能源。
4、通过设置功耗电阻调节电路，可将势能转变而来的电能通过功耗电阻转变成热能消失在大气中，使负载轿厢重量大于对重时的下降运行，或负载轿厢重量小于对重时的上升运行的速度控制在额定范围内。
5、通过设置安全状态监控管理系统，可统一自动实时监控电梯电路安全状态和及时发现电梯隐患并处理，杜绝安全事故的发生。
6、通过设置连接第一控制系统市电接口，当蓄电装置不能正常供电时，接通市电，可保证电梯负载轿厢重量小于对重时的下降运行，或负载轿厢重量大于对重时的上升运行的正常运行。
附图说明
图1是一种改进的新能源电梯的结构示意图。
图2是图1中改进的新能源电梯的电路结构示意图；
图3是图2中安全状态监控管理系统的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图，通过具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
一种改进的新能源电梯，如图1和图2所示，包括将太阳能转换成电能的太阳能转换装置1、将风能转换成电能的风电转换装置7、蓄电装置3、永磁同步电机4、牵引系统5、轿厢6、控制永磁同步电机4处于电动状态时的转速的第一控制系统8、以及控制永磁同步电机处于发电状态时的转速的第二控制系统2。永磁同步电机4处于电动状态包括当负载轿厢(含载重，下同)重量小于对重时的下降运行和负载轿厢重量大于对重时的上升运行两种情况；永磁同步电机4处于发电状态包括负载轿厢重量大于对重时的下降运行和负载轿厢重量小于对重时的上升运行两种情况。太阳能转换装置1和风电转换装置7所转换的电能输入蓄电装置3存储，蓄电装置3为永磁同步电机4、第一控制系统8和第二控制系统2提供电源，永磁同步电机4、牵引系统5及轿厢6动力连接，第一控制系统8为现有技术。
如图2所示，第二控制系统2包括三相整流桥19、滤波装置16、用于将电能转换为热能的功耗电阻调节电路20、温升及电阻变化安全状态监控管理系统11、逆变器15、驱动装置17、传统电梯轿厢门控制装置18、溢出电能返回电网接口9、建筑内电器用电接口13和外部电源或市电接口14。其中：
永磁同步电机4的输出绕组经三相整流桥19、滤波装置16接电阻调节电路，通过功耗电阻调节电路20调节功耗电阻的大小以控制永磁同步电机4的转速在额定范围内。
功耗电阻调节电路20包括第一功耗电阻R1、第二功耗电阻R2和开关电路，第一功耗电阻R1经开关电路后与第二功耗电阻R2并接。
开关电路包括编码器10、可编程控制器23、驱动器22和绝缘栅双极晶体管(IGBT)21，编码器10用于将检测到的永磁电机4的转速信号编码后输入可编程控制器23，可编程控制器23将编码后的转速信号转换成占空比与转速正相关的控制脉冲串，并将控制脉冲串输入驱动器22，驱动器22将控制脉冲串转换为符合绝缘栅双极晶体管21输入控制要求格式的控制信号，该控制信号用于控制绝缘栅双极晶体管21的导通或断开的时间。当绝缘栅双极晶体管21导通时，使第一功耗电阻R1与第二功耗电阻R2处于并联状态，功耗电阻调节电路的阻值减小，相当于永磁电机4加大了负载能力，永磁电机4减速运行；当绝缘栅双极晶体管21断开时，第一功耗电阻R1处于断开状态，只有第二功耗电阻R2投入运行，功耗电阻调节电路的阻值增大，相当于永磁同步电机4负载能力减小，永磁同步电机4加速运转。第一功耗电阻R1和第二功耗电阻R2均可以为单个电阻或阻性元件，也可以由多个电阻或阻性元件组成，该第一功耗电阻R1和第二功耗电阻R2组成的功耗电阻调节电路的阻值与永磁电机4的转速正相关。
温升及电阻变化安全状态监控管理系统11，包括电路温升及电阻变化检测模块111、监测数据转换计算模块112、监测数据发射模块113、监测数据监控显示屏模114、监测数据监控显示屏模114、监测数据卫星监控网络管理中心模块115、状态解码模块116、状态执行模块117和电梯关启执行模块118。其中电路温升及电阻变化检测模块111、监测数据转换计算模块112、监测数据发射模块113、监测数据监控显示屏模114、状态解码模块116、状态执行模块117和电梯关启执行模块118依顺序连接。监测数据转换计算模块112的输出同时接监测数据发射模块113，由卫星监控网络管理模块115接收监测数据发射模块113发射的监测数据信息。温升及电阻变化安全状态监控管理系统11通过监测电梯下降时的温升、电阻、电流和/或电压变化情况对电梯进行控制。如，当检测到异常温升、电阻、电流和/或电压变化情况时，通过状态执行模块117和电梯关启执行模块118对电梯迅速进行制动，避免灾害事故的发生。
工作时，当电流通过三相整流桥19后直流端进入安全状态监测模块111时，将自动记录电路温升及电阻变化值；当所有电流通过蓄电装置3充电端前的安全状态监测模块111时，将自动记录电流电压；并将传至监测数据转换计算模块112，将电流电压转换成电阻，再传给监测数据发射模块113，利用无线或有线传至监测数据监控显示屏模块114，经状态解码模块116进行解码，通过状态执行模块117给电梯关启执行模块118的制动装置(如电控锁)发出指令，判断是否将电梯自动关闭，以防止次生灾害的发生；在将监测数据传给电路温升及电阻变化安全状态数据监控显示屏模块114的同时，利用卫星讯道中转传至监测数据卫星监控网络管理中心模块115。当联网的永磁电梯的所有监测数据全部传至监测数据卫星监控网络管理中心模块115汇总时，有安全问题的电梯将一目了然。
蓄电装置3的储能过程：(1)通过永磁电机4将轿厢下降过程中的势能转换成电能通过整流桥19整流后输入蓄电装置3储存起来；(2)由设置在建筑物顶部的太阳能充电模块1和风能充电模块7将太阳能和风能转换成电能输入蓄电装置3储存；(3)必要时，由市电直接对蓄电装置3进行充电。
储存在蓄电装置3内的电能，除了向永磁电机4提供电源外，同时还向编码器10、电路温升及电阻变化安全状态管理系统11、传统电梯轿厢门控制装置18、建筑内电器用电接口13和电梯安装外部电源接口14供电。若蓄电装置3充满电后，溢出的电能通过溢出电能返回电网接口9进入电网。
永磁电机4的调速过程：
(1)当负载轿厢6重量小于对重需要下降运行时或者负载轿厢重量(含载重)大于对重需要上升运行时，若有市电接入，通过第一控制系统8控制永磁同步电机4的转速。若无市电接入，则由蓄电装置3提供电源，经逆变器15转换成三相电源后、再通过驱动装置17向永磁电机4输送三相交流电源，驱动永磁同步电机4旋转提升轿厢6，通过第一控制系统8控制永磁同步电机4的转速。
(2)当负载轿厢6重量大于对重需要上升运行或负载轿厢重量小于对重需要下降运行时，由编码器10检测永磁电机4的转速并编码后输入可编程控制器23，可编程控制器23将编码后的转速信号转换成占空比与转速正相关的控制脉冲串，经驱动器22将控制脉冲串转换为符合绝缘栅双极晶体管21输入控制要求格式的控制信号，该控制信号控制绝缘栅双极晶体管21的导通或断开的时间。当绝缘栅双极晶体管21导通时，使第一功耗电阻R1与第二功耗电阻R2处于并联状态，功耗电阻调节电路的阻值减小，永磁电机4的负载加大，永磁同步电机4减速运行；当绝缘栅双极晶体管21断开时，只有第二功耗电阻R2投入运行，功耗电阻调节电路的阻值增大，永磁同步电机4的负载减小，永磁同步电机4加速运转。
以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种改进的新能源电梯，包括轿厢、牵引系统、永磁同步电机、控制永磁同步电机处于电动状态时的转速的第一控制系统，所述永磁同步电机、牵引系统及轿厢动力连接，其特征在于：还包括将风能转换成电能的风电转换装置、控制永磁同步电机处于发电状态时的转速的第二控制系统和蓄电装置，所述风电转换装置输出的电能和所述永磁同步电机在发电状态时输出的电能接所述蓄电装置储存，所述蓄电装置用于为处于电动状态时的永磁同步电机提供工作电源。
2.如权利要求1所述的改进的新能源电梯，其特征在于：还包括将太阳能转换成电能的太阳能转换装置，所述太阳能转换装置产生的电能输出接所述蓄电装置储存。
3.如权利要求1所述的改进的新能源电梯，其特征在于：所述第二控制系统包括整流装置和用于将电能转换为热能的功耗电阻调节电路，所述永磁同步电机的输出绕组经整流装置接电阻调节电路，通过功耗电阻调节电路调节功耗电阻的大小以控制永磁同步电机的转速。
4.如权利要求3所述的改进的新能源电梯，其特征在于：所述电阻调节电路包括第一功耗电阻、第二功耗电阻和开关电路，所述第一功耗电阻经开关电路后与所述第二功耗电阻并接。
5.如权利要求4所述的改进的新能源电梯，其特征在于：所述开关电路包括编码器、可编程控制器、驱动器和绝缘栅双极晶体管，所述编码器用于将检测到的永磁电机的转速信号编码后输入所述可编程控制器，所述可编程控制器将所述编码后的转速信号转换成占空比与转速正相关的控制脉冲串，并将所述控制脉冲串输入驱动器，所述驱动器将控制脉冲串转换为符合绝缘栅双极晶体管输入控制要求格式的控制信号，所述控制信号用于控制所述绝缘栅双极晶体管的导通或断开的时间，当绝缘栅双极晶体管导通时，使第一功耗电阻与第二功耗电阻处于并联状态，当绝缘栅双极晶体管断开时，所述第一功耗电阻处于断开状态。
6.如权利要求1-5任意一项权利要求所述的改进的新能源电梯，其特征在于：还包括安全状态监控管理系统，所述安全状态监控管理系统包括监测电梯下降时的温升、电阻、电流和/或电压变化情况的电路安全状态监测模块、监测数据转换计算模块、状态解码器模块、状态执行器模块和电梯关启执行模块，所述各模块依顺序连接。
7.如权利要求6所述的改进的新能源电梯，其特征在于：所述安全状态监控管理系统还包括监测数据发射模块和卫星监控网络管理模块，所述监测数据转换计算模块的输出接监测数据发射模块，所述卫星监控网络管理模块接收所述监测数据发射模块发射的监测数据信息。
8.如权利要求1-5任意一项权利要求所述的改进的新能源电梯，其特征在于：设置有电能返回电网的接口，所述蓄电装置的输出接电能返回电网的接口。
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