CN102629753B - 一种防爆电梯变频器专用外挂式电容放电装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种防爆电梯变频器专用外挂式电容放电装置，所述装置与电梯变频器外置连接，其特征在于：所述装置包含一与电梯变频器的输入端相连的电容放电接触器控制回路、一与电梯变频器的输入接触器常开触点相连的电容放电接触器未吸合检测回路、一与电梯变频器输入电源接触器的线圈控制回路串联连接的电容放电接触器粘连保护断开回路、一与电梯变频器直流母线电源正负端相连的电容放电执行回路以及一与电容放电接触器粘连保护断开回路相连的电容放电接触器粘连检测控制回路。本发明的装置实现了在不改变常规电梯变频器内部线路的条件下对常规电梯变频器内部电容进行放电，使之满足防爆国家标准中关于电容放电时间的要求，能够把普通的电梯变频器用于防爆电梯的变频驱动控制。

Description

一种防爆电梯变频器专用外挂式电容放电装置

技术领域

本发明涉及一种变频器电容放电装置，特别涉及到一种防爆电梯变频器专用外挂式电容放电装置。

背景技术

目前，电梯的变频矢量闭环控制成为电梯控制系统中的主流，其中矢量控制变频器必然成为整个控制系统的核心驱动部件，对于用于爆炸性特殊环境的防爆电梯，也同样如此。

现在普通的电梯变频器，内部均配有电容，在给变频器通电时，输入交流电源经过变频器整流后对电容充电，当变频器断电后，内部电容通过变频器线路板显示器等将储存的电能缓慢放电为零，但没有放电电阻，也没有对放电时间做出要求，但对于防爆电梯则不然，变频器需要放置在隔爆控制箱中，则必须要符合防爆国家标准GB3836.1-2010中第6.3条的规定，如下：

6.3设备外壳打开时间

可被打开的外壳，其打开的时间应比下列要求的时间更长。

a)在内装电容器，当充电电压为200V或以上时，放电至下列剩余能量所需时间：

(1)I类或IIA类电气设备：0.2mJ

(2)IIB类设备：0.06mJ

(3)IIC类设备：0.02mJ，包括仅标志II类的电气设备

(4)III类设备：0.2mJ

综上所述得知：

对照电容电能公式：W=(1／2)CU²，在已知剩余能量W(焦耳J)和储能电容C(法拉F)情况下，很容易得到在放电到剩余能量W时所对应的剩余电压U。

对照电容充放电公式如下：t=RC*Ln[(V1-V0)／(V1-Vt)]，在已知剩余电压Vt，放电电阻R，电容C，初始电压V0，电容最终放到的电压值V1(0V)，可以很容易的得到放电到剩余能量W时对应的总放电时间t.

内部含储能电容的防爆设备断电后必须经过上述计算得到的放电时间t后，然后再延时一段时间后才允许开盖。延时开盖时间一般为电容放电时间的两倍。目前的防爆电器生产厂家多规定：断电后延时10分钟或最多15分钟后允许开盖。并把产品断电后延时开盖时间，标识在电器的醒目位置上，同时国家防爆电器试验检测站也是如此来检测的。

现在普通的电梯变频器没有考虑防爆问题也没有设计专用的放电回路，也没有放电电阻，仅靠内部线路板及显示器来消耗电容的储存电量，所以放电时间也无从计算。经过实验验证后发现，断电后电容放电完毕时间超过了半小时甚至更长的时间，这是不符合防爆要求的。因此普通的电梯变频器如果用于防爆电梯，必须满足防爆国家标准要求，需要重新设计变频器控制及驱动线路，内部增加放电电阻及电容放电控制回路。但是对于变频器生产厂家特别是进口品牌变频器厂家来说一般都不太愿意或者不可能来做如此改变。

所以十分有必要采取一种专用电容放电装置，在不改变频器内部线路的条件下对变频器内部电容进行放电，使之满足防爆国家标准中关于电容放电时间的要求，然后才能够把普通的电梯变频器用于防爆电梯的变频驱动控制。

发明内容

本发明要解决的技术难题就是不改变普通的电梯变频器内部线路而实现快速对电容放电，提供一种防爆电梯变频器外挂式电容放电装置，解决变频器内部电容放电问题，满足防爆国家标准中关于电容放电时间的要求。

本发明的目的是采用下述的技术方案来实现：

一种防爆电梯变频器专用外挂式电容放电装置，所述装置与电梯变频器外置连接，所述电梯变频器由电梯微机控制器控制运行和停止，其特征在于：所述装置包含一电容放电接触器控制回路、一电容放电接触器未吸合检测回路、一电容放电接触器粘连保护断开回路、一电容放电执行回路以及一电容放电接触器粘连检测控制回路，所述的电容放电接触器控制回路与所述的电梯变频器的输入端相连，所述的电容放电接触器未吸合检测回路与电梯变频器的输入接触器常开触点相连，所述的电容放电接触器粘连保护断开回路与电梯变频器输入电源接触器的线圈控制回路串联连接，所述的电容放电执行回路与电梯变频器直流母线电源正负端相连，所述的电容放电接触器粘连检测控制回路中放电接触器粘连保护接触器的辅助常闭触点与所述的电容放电接触器粘连保护断开回路相连。

所述的电容放电接触器控制回路包括一个三极断路器开关和两个电容放电直流接触器，所述的两个电容放电直流接触器线圈的一端并联后与三极断路开关的一个输出端连接，两个电容放电直流接触器线圈的另一端分别与三极断路开关的另两个输出端连接，该三极断路器开关输入端与所述的电梯变频器的输入端相连。

所述的两个电容放电直流接触器中的一个电容放电直流接触器的第一辅助常开触点的一个接线端与另一个电容放电直流接触器的第一辅助常开触点的一个接线端连接，该两个电容放电直流接触器的第一辅助常开触点的另一个接线端分别串入电梯变频器输入电源接触器的常开检测回路，构成所述的电容放电接触器未吸合检测回路。

所述的电容放电接触器粘连保护断开回路包括一放电接触器粘连保护接触器，该放电接触器粘连保护接触器的常闭辅助触点串入电梯变频器输入电源接触器的线圈的控制回路中。

所述的电容放电执行回路包括一放电电阻，所述的两个电容放电直流接触器，其中同一个电容放电直流接触器的常闭主触点先相互串联，串联后的电路再与另一个电容放电直流接触器的常闭主触点的串联电路并联，并联后的电路一端与电梯变频器的直流母线电源正端相连，另一端与放电电阻的一端相连，放电电阻的另一端与电梯变频器直流母线电源负端相连，构成所述的电容放电执行回路。

所述的两个电容放电直流接触器中的一个电容放电直流接触器的第二辅助常开触点和另一个电容放电直流接触器的第二辅助常开触点分别与所述的放电接触器粘连保护接触器的控制线圈相连，构成所述的电容放电接触器粘连检测控制回路。

所述的两个电容放电直流接触器是常闭主触点的直流接触器。

本发明装置相比现有电梯变频器电路增加了电容放电接触器控制接线回路，三极断路器开关的输入端与电梯变频器的电源端相连，输出端与电容放电直流接触器的线圈相连，对电容放电直流接触器的线圈控制回路进行短路过流保护，当发生过流或短路时立即切断线圈控制回路。当电梯变频器输入电源得电，电容开始充电时，电容放电直流接触器线圈立即吸合，常闭主触点立即断开电容放电回路；当电梯变频器输入电源断电时，电容放电直流接触器线圈立即断开，常闭主触点立即恢复到常闭状态接通电容放电回路开始放电。

本发明装置相比现有电梯变频器电路增加了电容放电接触器未吸合检测接线回路，为变频器放电接触器未吸合保护电路。通过电梯微机控制器对的吸合状态进行检测实现，当检测到任意一个未吸合时(常开点未闭合)，内部程序控制持续断开变频器输入电源接触器线圈，从而切断了变频器的输入电源，待故障排除后方能正常运行，从而确保变频器正常运行时不能进行放电。此处变频器输入电源接触器常开点串入电容放电直流接触器的辅助常开触点，然后接入输入检测回路。

电容放电直流接触器的吸合和断开增加了监控检测保护电路，即电容放电接触器未吸合检测回路和电容放电接触器粘连保护断开回路，当其中一套电容放电直流接触器未吸合或未断开时，则监控检测保护电路将会切断电梯变频器输入电源，直至故障排除后才能恢复正常，确保了电梯变频器电容的安全放电。

本发明装置相比现有电梯变频器电路增加了放电接触器粘连保护断开接线回路，为放电接触器吸合后未断开保护电路。此处把放电接触器粘连保护接触器的常闭辅助触点串入电梯变频器输入电源接触器的线圈的控制回路中。当电容放电直流接触器任意一个发生吸合后停电断不开现象时，此时放电接触器粘连保护接触器线圈吸合，该放电接触器粘连保护接触器常闭触点断开变频器输入电源接触器的线圈控制回路，断开电梯变频器输入电源，电梯变频器无法得电，电梯变频器停止工作，从而确保了可靠动作，当其中任意一个出现粘连故障时，则下次上电后立即持续切断变频器电源，待故障排除后方能正常运行，从而保证了变频器断电后内部电容的可靠放电。

本发明装置相比现有电梯变频器电路增加了电容放电执行回路，电容放电直流接触器的常闭主触点先串联再并联后，一端接入电梯变频器直流电源正端，另一端连接放电电阻，放电电阻的末端再连接电梯变频器直流电源负端。当电梯变频器电源接通时，电容放电直流接触器线圈吸合，则主触点断开，则断开放电电阻放电回路，保证了电梯变频器在电源得电工作时，不能接入放电回路，即不能放电；当电梯变频器电源断开时，则电容放电直流接触器线圈断开，其常闭主触点恢复常闭，则接通放电电阻的放电回路，变频器内电容储存电能开始释放，并通过电阻消耗能量，开始放电。当其中一个电容放电直流接触器发生吸合粘连故障时，如果电梯变频器输入电源断电，则主触点不能恢复常闭就无法放电，这时另一个电容放电直流接触器则作为冗余接触器主触点仍能恢复常闭接通电阻进行放电，从而确保在其中一个电容放电直流接触器损坏的情况下仍能够对电容进行可靠放电。

放电电阻作为电容放电电能消耗元件，是电容放电的最终执行元件，选用不同阻值的放电电阻会导致最终放电时间的不同，实际的阻值根据公式：t=RC*Ln[(V1-V0)／(V1-Vt)]计算得到，不同功率的电容容量也不同，电阻的大小决定了放电时间。

本发明装置相比现有电梯变频器电路增加了电容放电接触器粘连检测控制回路，电容放电直流接触器常开辅助触点接入粘连检测接触器线圈控制回路，当电容放电直流接触器通电吸合停电断不开，则下次接通电源，则放电接触器粘连保护用接触器线圈吸合，常闭点断开，则同时断开电梯变频器输入电源接触器线圈控制回路，输入电源接触器无法吸合，电梯变频器无法得电，不能运行，内部电容也无法充电。

本发明的装置实现了在不改变常规电梯变频器内部线路的条件下对常规电梯变频器内部电容进行放电，使之满足防爆国家标准中关于电容放电时间的要求，能够把普通的电梯变频器用于防爆电梯的变频驱动控制。

附图说明

图1是本发明装置实施例电气接线示意图a；

图2是本发明装置实施例电气接线示意图b；

图3是本发明实施例装配结构示意图。

附图标记说明

1-电容放电接触器控制回路，2-电容放电接触器未吸合检测回路，3-电容放电接触器粘连保护断开回路，4-电容放电执行回路，5-电容放电接触器粘连检测控制回路，6-固定用导轨，QF8-三极断路器空气开关，KM1、KM2-电容放电直流接触器，KMC-输入电源接触器，KA-放电接触器粘连保护用接触器，R1-放电电阻，INV-变频器，PAD-微机主控板，KAS-安全回路监控继电器，TC0-控制变压器，QF-变频器电源输入断路器，QF1-控制变压器电源输入保护断路器，QF2-控制变压器变压输出保护断路器。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明的具体实施方式进一步加以描述：

本发明提供发防爆电梯变频器专用外挂式电容放电装置，包含一电容放电接触器控制回路1、一电容放电接触器未吸合检测回路2、一电容放电接触器粘连保护断开回路3、一电容放电执行回路4以及一电容放电接触器粘连检测控制回路5，电容放电接触器控制回路1与电梯变频器INV的输入端相连，电容放电接触器未吸合检测回路2与电梯变频器INV的输入电源接触器KMC常开触点相连，电容放电接触器粘连保护断开回路3与电梯变频器INV输入电源接触器KMC的线圈控制回路串联连接，电容放电执行回路4与电梯变频器INV直流母线电源正负端相连，电容放电接触器粘连检测控制回路5中放电接触器粘连保护用接触器KA与电容放电接触器粘连保护断开回路3相连。

请参见图1、图2所示，电容放电接触器控制回路1包括一三极(3P)断路器开关QF8和两个DC800V常闭主触点的电容放电直流接触器KM1、KM2，三极断路器开关QF8输入端分别与AC380V、三相电梯变频器INV的输入端R、S、T相连。电容放电直流接触器KM1、KM2的线圈A2并联后与三极断路开关QF8的一个输出端L12连接，电容放电直流接触器KM1、KM2的线圈A1分别与三极断路开关QF8的另两个输出端L11、L13连接。

电容放电直流接触器KM1的第一辅助常开触点的一个接线端13与电容放电直流接触器KM2的第一辅助常开触点的一个接线端13连接，电容放电直流接触器KM1的第一辅助常开触点的另一个接线端14及电容放电直流接触器KM2的第一辅助常开触点的另一个接线端14分别串入电梯变频器INV输入电源接触器KMC的常开检测回路。

电容放电接触器粘连保护断开回路3包括一CAD32放电接触器粘连保护接触器KA，该放电接触器粘连保护接触器KA的常闭辅助触点串入电梯变频器INV输入电源接触器KMC的线圈控制回路中。

电容放电直流接触器KM1的第二辅助常开触点43、44和电容放电直流接触器KM2的第二辅助常开触点43、44分别与放电接触器粘连保护接触器KA的控制线圈相连。

电容放电执行回路4包括一300W放电电阻R1，电容放电直流接触器KM1的常闭主触点相互串联，电容放电直流接触器KM2的常闭主触点也相互串联，再将该两个常闭主触点的串联电路并联，并联后的电路一端与电梯变频器(INV)的直流母线电源正端相连，另一端与放电电阻R1的一端相连，放电电阻R1的另一端与电梯变频器INV直流母线电源负端相连。

实际使用中三极断路器空气开关QF8、电容放电直流接触器KM1、KM2、放电接触器粘连保护用接触器KA以及放电电阻R1安装在固定用导轨6上，如图3所示，再将该固定用导轨6安装在隔爆型变频器箱中。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术构思的前提下，还可以做出若干变型和改进，这些也应视为属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种防爆电梯变频器专用外挂式电容放电装置，所述装置与电梯变频器(INV)外置连接，所述电梯变频器(INV)由电梯微机控制器(PAD)控制运行和停止，其特征在于：所述装置包含一电容放电接触器控制回路(1)、一电容放电接触器未吸合检测回路(2)、一电容放电接触器粘连保护断开回路(3)、一电容放电执行回路(4)以及一电容放电接触器粘连检测控制回路(5)，所述的电容放电接触器控制回路(1)与所述的电梯变频器(INV)的输入端相连，所述的电容放电接触器未吸合检测回路(2)与电梯变频器(INV)的输入电源接触器(KMC)常开触点相连，所述的电容放电接触器粘连保护断开回路(3)与电梯变频器(INV)输入电源接触器(KMC)的线圈控制回路串联连接，所述的电容放电执行回路(4)与电梯变频器(INV)直流母线电源正负端相连，所述的电容放电接触器粘连检测控制回路(5)中放电接触器粘连保护接触器(KA)的辅助常闭触点与所述的电容放电接触器粘连保护断开回路(3)相连。

2.根据权利要求1所述的防爆电梯变频器专用外挂式电容放电装置，其特征在于：所述的电容放电接触器控制回路(1)包括一个三极断路器开关(QF8)和两个电容放电直流接触器KM1、KM2，所述的两个电容放电直流接触器KM1、KM2线圈的一端并联后与三极断路开关(QF8)的一个输出端连接，两个电容放电直流接触器KM1、KM2线圈的另一端分别与三极断路开关(QF8)的另两个输出端连接，该三极断路器开关(QF8)输入端与所述的电梯变频器(INV)的输入端相连。

3.根据权利要求2所述的防爆电梯变频器专用外挂式电容放电装置，其特征在于：所述的电容放电直流接触器KM1的第一辅助常开触点的一个接线端(13)与电容放电直流接触器KM2的第一辅助常开触点的一个接线端(13)连接，电容放电直流接触器KM1的第一辅助常开触点的另一个接线端(14)及电容放电直流接触器KM2的第一辅助常开触点的另一个接线端(14)分别串入电梯变频器(INV)输入电源接触器(KMC)的常开检测回路，构成所述的电容放电接触器未吸合检测回路(2)。

4.根据权利要求1所述的防爆电梯变频器专用外挂式电容放电装置，其特征在于：所述的电容放电接触器粘连保护断开回路(3)包括一放电接触器粘连保护接触器(KA)，该放电接触器粘连保护接触器(KA)的常闭辅助触点串入电梯变频器(INV)输入电源接触器(KMC)的线圈的控制回路中。

5.根据权利要求2所述的防爆电梯变频器专用外挂式电容放电装置，其特征在于：所述的电容放电执行回路(4)包括一放电电阻(R1)，所述的两个电容放电直流接触器KM1、KM2，其中同一个电容放电直流接触器的常闭主触点先相互串联，串联后的电路再与另一个电容放电直流接触器的常闭主触点的串联电路并联，并联后的电路一端与电梯变频器(INV)的直流母线电源正端相连，另一端与放电电阻(R1)的一端相连，放电电阻(R1)的另一端与电梯变频器(INV)直流母线电源负端相连，构成所述的电容放电执行回路(4)。

6.根据权利要求2所述的防爆电梯变频器专用外挂式电容放电装置，其特征在于：所述的两个电容放电直流接触器中的一个电容放电直流接触器KM1的第二辅助常开触点(43、44)和另一个电容放电直流接触器KM2的第二辅助常开触点(43、44)分别与所述的放电接触器粘连保护接触器(KA)的控制线圈相连，构成所述的电容放电接触器粘连检测控制回路(5)。

7.根据权利要求2所述的防爆电梯变频器专用外挂式电容放电装置，其特征在于：所述的两个电容放电直流接触器KM1、KM2是常闭主触点的直流接触器。