CN102804579B - 输送系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种输送系统的供电系统，其包括：直流中间电路(1)；连接到直流中间电路的电机桥(2)，用于在直流中间电路(1)和移动输送装置(3)的电机(4)之间供电；以及能量存储装置(5)和基于间接电力传输的直流变换器(7)，所述基于间接电力传输的直流变换器(7)连接在能量存储装置(5)和直流中间电路(1)之间，用于控制能量存储装置(5)和直流中间电路(1)之间的供电。基于间接电力传输的直流变换器(7)包括：可控固态开关(8)，用于切断从能量存储装置(5)进行的供电。

Description

输送系统
技术领域
本发明涉及输送系统中的供电系统，其更具体地与输送系统中的电动机驱动器有关。
背景技术
通常在诸如变频器之类的电子装置的控制下进行在电源和移动输送装置的电机之间的供电。出于安全的原因，在必要时，还必须切断从电源到电机的供电。切断供电的目的是防止例如在故障情况下、与服务和安装有关的、以及在输送系统的静止期间输送装置的移动要不然可能导致的可能的危险情况。通常利用单独的接触器(contactor)来执行供电的切断。然而，作为一种机械元件，接触器是不可靠的并且具有短的服务寿命；另外，接触器的操作产生干扰噪声。
最近，在输送系统的供电系统中也已经开始使用电能存储装置，诸如锂离子蓄电池以及超级电容器，所述超级电容器具有比传统电容器高得多的电容。可以在电机制动期间将能量充到能量存储装置中，随后将充入的能量从能量存储装置供应回移动输送装置的电机，这提高了输送系统的效率比。
电能存储装置经常连接到变频器的直流中间电路。输送系统的安全操作要求在必要时也可以将从能量存储装置经由变频器而引向电机的供电切断。公开文献EP1708949提出了一种解决方案，其中利用单独的机械接触器切断从能量存储装置到直流中间电路的供电。然而，将接触器添加到供电系统导致前述的问题。
发明内容
本发明的目的是解决前述的缺点以及在以下本发明的描述中公开的缺点。在该情形下，提出了一种用于切断输送系统的供电系统中的供电的新型解决方案。
关于本发明的特征属性，对权利要求进行引用。
在本申请的描述部分中还讨论了一些发明实施例。也可以与以下提出的权利要求不同地限定本申请的发明内容。发明内容还可以包括若干单独的发明，尤其是在根据表述或隐含的子任务、或者从所实现的优点或者优点的类别的观点来考虑本发明的时候。在这种情形下，在所附权利要求中包含的一些属性从单独的发明构思的观点看可能是多余的。
本发明涉及输送系统的供电系统。该供电系统包括直流中间电路、以及连接到直流中间电路的电机桥，用于在直流中间电路和移动输送装置的电机之间供电。供电系统还包括能量存储装置以及基于间接电力(power)传输的直流变换器(converter)，所述直流变换器连接在能量存储装置和直流中间电路之间。利用基于间接电力传输的直流变换器，控制能量存储装置和直流中间电路之间的供电。基于间接电力传输的直流变换器包括可控固态开关，用于切断从能量存储装置进行的供电。基于间接电力传输的直流变换器在该上下文中指的是以下类型的供电装置：从能量存储装置到DC中间电路的供电以至少两个不同的阶段进行，使得首先从能量存储装置将能量充到供电装置的内部能量存储装置(诸如电感或者电容)，在此之后，在将被充到供电装置的内部能量存储装置的能量向前供应给直流中间电路之前，利用固态可控开关切断从能量存储装置到供电装置的内部能量存储装置的供电。在该情形下，供电装置也可以双向操作，使得可以可选地从能量存储装置向直流中间电路或者从直流中间电路向能量存储装置进行供电。根据本发明的供电系统的一个优点在于可以利用基于间接电力传输的直流变换器的固态可控开关来切断从能量存储装置指向移动输送装置的电机的供电，并且不一定需要诸如接触器之类的单独的切断设备。同时，简化了供电系统，并且减少或完全消除了使用机械接触器造成的空间问题、可靠性问题和噪声问题。另外，基于间接电力传输的直流变换器的可控固态开关的短路失败不会产生从能量存储装置到直流中间电路的直接电力流动，这增加了根据本发明的供电系统的安全性。
附图说明
在下文中，将参照附图，借助于本发明的实施例的几个示例来更详细地描述本发明，其中
图1表示根据本发明的电梯系统的供电系统，
图2表示根据本发明的电梯系统的第二供电系统，
图3表示根据本发明的基于间接电力传输的直流变换器，
图4表示根据本发明的基于间接电力传输的第二直流变换器。
具体实施方式
图1表示根据本发明的电梯系统的供电系统。利用变频器进行电网14和移动电梯轿厢3的电梯电机4之间的供电。变频器包括网桥15，其连接在电网14的相和直流中间电路1的母线(busbar)之间。网桥15将电网14的交流电压转换为直流中间电路1的直流电压。还往往在网桥15和电网14之间安装单独的断路器，例如接触器，利用该断路器可以切断从电网进行的电力供应。变频器还包括逆变器(inverter)2，其连接在直流中间电路1的母线和电梯电机4的相之间。该逆变器进一步将直流中间电路的DC电压转换为电梯电机的可变幅度和可变频率的供应电压。
供电系统还包括能量存储装置5。利用基于间接电力传输的直流变换器7来进行变频器的直流中间电路1和能量存储装置5之间的供电。基于间接电力传输的直流变换器7连接在变频器的直流中间电路1和能量存储装置之间，在这种情形下，直流变换器7执行直流中间电路1的母线之间的DC电压和能量存储装置的各极之间的DC电压的电压匹配。能量存储装置可以包括蓄电池，诸如锂离子蓄电池；在本发明的一个实施例中，能量存储装置包括彼此串联连接的超级电容器12。超级电容器的电压根据充电状态而变化，在这种情形下，基于间接电力传输的直流变换器执行能量存储装置5的超级电容器12的变化的DC电压和变频器的直流中间电路1的电压的电压匹配。
电梯系统还包括监管设备(arrangement)6，用于检测电梯系统的操作不一致性(operationalnonconformance)，并且用于形成指示操作不一致性的信号。监管设备6包括确定电梯系统的操作状态的不同的传感器。这些类型的传感器例如为：测量电梯轿厢在电梯井中的位置的限位开关22；确定电梯井的临时服务空间的安全性的可能的传感器；测量电梯电机和/或电梯轿厢的速度的传感器24；以及确定电梯井的入口的状态从而确定对于电梯井的可能的侵入的传感器(未在图中)。监管设备还包括电梯的不同的机械安全设备，诸如确定超速调节器以及布置在电梯轿厢的顶部上和/或在电梯井的地坑(pit)中的减震器(buffer)的操作状态的传感器(未在图中)。
基于前述传感器的测量数据，监管设备6确定可能的操作不一致性，诸如紧急情况或者故障情况。指示操作不一致性的信号被摄取到电梯的移动控制单元23以及基于间接电力传输的直流变换器7。直流变换器7包括可控固态开关8，可控固态开关8在必要时对于操作不一致性而被控制为断开。当可控固态开关8断开时，切断从能量存储装置5的供电，在这种情形下，从能量存储装置5供应到电梯电机的电力的力矩产生作用停止。
在电梯的正常操作期间，移动控制单元23根据电梯呼叫控制电梯轿厢的移动。在这种情形下，移动控制单元在必要时向基于间接电力传输的直流变换器7发送切断供电的请求，使得通过在电梯静止期间断开可控固态开关8来切断来自能量存储装置5的供电。
除了图1的实施例中呈现的特征之外，图2中要呈现的电梯系统的供电系统还包括第二电机桥2b，其连接到与第一电机桥2a相同的直流中间电路1。电机桥2a、2b中的每一个连接到移动电梯轿厢的电梯电机4a、4b，用于在直流中间电路1和移动电梯轿厢的电梯电机4a、4b之间供电。在该情形下，可能是：电梯电机之一制动，经由电机桥向直流中间电路供电，同时另一电梯电机经由电机桥从直流中间电路接收电力。由于在这种情形下电力经由直流中间电路1在电梯电机4a、4b和能量存储装置5之间循环，可以减少从电网14经由网桥15向直流中间电路14的供电。
图3表示基于间接电力传输的直流变换器7的主要电路。根据图3的基于间接电力传输的直流变换器7适合用于例如根据图1和图2的实施例的供电系统。基于间接电力传输的直流变换器7连接在能量存储装置5和直流中间电路1之间。基于间接电力传输的直流变换器包括控制器20，利用控制器20，第一IGBT晶体管8和第二IGBT晶体管25与短脉冲连接，用于控制能量存储装置5和直流中间电路1之间的供电。扼流器9充当直流变换器7的内部能量存储装置，通过闭合IGBT晶体管8将来自能量存储装置5的电流充入扼流器9。在扼流器被充电之后，断开IGBT晶体管8，在这种情形下，切断从能量存储装置5的供电，并且扼流器9的电流方向转换为经由二极管11流到直流中间电路1，在该情形下，被充入扼流器9的能量向前移动到直流中间电路1。
通过利用控制电路16向栅极18供电而进行IGBT晶体管8，25的控制。经由安全继电器的触头17取得连接到第一IGBT晶体管8的栅极的控制电路16的电力供应19。安全继电器确定输送系统的操作不一致性，使得关于操作的不一致性，对安全继电器的线圈的电流供应停止，在这种情形下，安全继电器的触头17断开。当触头断开时，IGBT晶体管8的栅极电压下降，在该情形下，经由IGBT晶体管8的电流流动停止。
还可以通过将第二IGBT晶体管25与短脉冲连接而利用图3的直流变换器7来控制从直流中间电路1到能量存储装置5的供电。在该情形下，在输送系统的操作不一致性期间，当安全继电器17断开时，从直流中间电路1向能量存储装置5的供电也是可能的。例如，在与电梯系统的停电有关的、通过利用电梯轿厢的重力驱动电梯电机而将电梯乘客运送到出口楼层的情况下，以此方式可以将电力供应给能量存储装置5。在该情形下，电梯电机将电力返回给中间电路，可以利用开关25的控制将电力从中间电路向前传送到能量存储装置。
图4表示基于间接电力传输的第二直流变换器7的主要电路。根据图4的基于间接电力传输的直流变换器7适合用于例如根据图1和图2的实施例的供电系统。基于间接电力传输的直流变换器7连接在包括超级电容器12的能量存储装置5和直流中间电路1之间。第一IGBT晶体管8和第二IGBT晶体管25与短脉冲连接，用于控制能量存储装置5和直流中间电路1之间的供电。变压器10充当直流变换器7的内部能量存储装置，通过闭合IGBT晶体管8，来自能量存储装置5的电流被充入该变压器的第一绕组。在变压器被充电之后，断开IGBT晶体管8，在这种情形下，切断从能量存储装置5的供电，并且电流开始首先经由二极管29通过电容器26流回能量存储装置5，直到电容器26的电压已经充分地增大，电流切换为经由二极管11从变压器的第二绕组流到直流中间电路1，在该情形下，被充入变压器10的能量向前移动到直流中间电路1。当IGBT晶体管8下次被闭合时，被充入电容器26的能量移动到变压器10中，这提高了直流变换器7的效率比。
以与切断图3的实施例中的IGBT晶体管8的电流流动对应的方式，利用安全继电器切断IGBT晶体管8的电流流动。
利用图4的直流变换器7，还可以通过将IGBT晶体管25与短脉冲连接来控制从直流中间电路1到能量存储装置5的供电。在该情形下，在开始供电之前，闭合开关27使得电流能够流动通过二极管28到达能量存储装置5。通过在闭合开关27之前断开开关29来防止电容器26的各极之间的短路。
取代IGBT晶体管，还可以使用例如MOSFET晶体管、双极型晶体管或者另一半导体开关作为可控固态开关。
在上文中，结合具有配重的电梯系统描述了本发明的实施例；然而，根据本发明的供电系统适合于许多其它输送系统，诸如例如没有配重的电梯系统、起重机系统、强制驱动(positivedrive)电梯、以及扶梯系统和自动步道系统。术语“输送装置”在本发明中指代利用其移动要输送的对象的输送系统的一部分。
本发明不仅仅限于上述的实施例，而是在由所附权利要求限定的发明构思的范围内许多变型是可能的。

Claims (8)

1.一种输送系统的供电系统，所述供电系统包括：
直流中间电路(1)；
连接到直流中间电路的电机桥(2)，用于在直流中间电路(1)和移动输送装置(3)的电机(4)之间供电；
能量存储装置(5)；
特征在于，所述供电系统包括：
基于间接电力传输的直流变换器(7)，连接在能量存储装置(5)和直流中间电路(1)之间，用于控制能量存储装置(5)和直流中间电路(1)之间的供电；
并且特征在于，基于间接电力传输的直流变换器(7)包括：
可控固态开关(8)，用于切断从能量存储装置(5)进行的供电，
其中，在基于间接电力传输的直流变换器中，从能量存储装置到直流中间电路的供电以至少两个不同的阶段进行：首先从能量存储装置将能量充到所述直流变换器中的内部能量存储装置，在此之后，在将被充到所述内部能量存储装置的能量向前供应给直流中间电路之前，利用所述可控固态开关切断从能量存储装置到所述内部能量存储装置的供电，其中所述可控固态开关的短路故障不会产生从所述能量存储装置到直流中间电路的直接电力流动，
其中，所述输送系统包括监管设备(6)，所述监管设备(6)用于检测输送系统的操作不一致性并且用于形成指示操作不一致性的信号，并且特征在于，可控固态开关(8)被布置为基于监管设备(6)形成的指示操作不一致性的信号而被控制，用于切断从能量存储装置(5)进行的供电。
2.根据权利要求1所述的供电系统，特征在于，基于间接电力传输的直流变换器(7)的可控固态开关(8)被布置为在输送系统的正常操作期间与短脉冲连接，用于控制能量存储装置(5)和直流中间电路(1)之间的供电。
3.根据权利要求1或2所述的供电系统，特征在于，基于间接电力传输的直流变换器(7)包括电感性元件(9，10)以及第二固态开关(11)，并且特征在于，基于间接电力传输的直流变换器(7)包括控制器(20)，用于通过闭合可控固态开关(8)从能量存储装置(5)向电感性元件(9,10)供应电流并且用于通过断开可控固态开关(8)而切断从能量存储装置(5)向电感性元件(9，10)进行的电流供应，并且特征在于，第二固态开关(11)被布置为在可控固态开关(8)已经断开之后切换到导通状态，用于从电感性元件(9，10)向直流中间电路(1)供应电流。
4.根据权利要求1或2所述的供电系统，特征在于，能量存储装置(5)包括超级电容器(12)。
5.根据权利要求1或2所述的供电系统，特征在于，能量存储装置(5)包括蓄电池。
6.根据权利要求1或2所述的供电系统，特征在于，供电系统包括连接在交流电源(14)和直流中间电路(1)之间的网桥(15)。
7.根据权利要求1或2所述的供电系统，特征在于，供电系统包括与可控固态开关(8)的控制极连接的控制电路(16)、以及指示输送系统的操作不一致性的安全继电器(17)，所述安全继电器(17)的触头被适配到控制电路(16)，用于切断经由可控固态开关(8)进行的供电。
8.根据权利要求1或2所述的供电系统，特征在于，供电系统包括至少两个电机桥(2a,2b)，所述至少两个电机桥连接到相同的直流中间电路(1)，并且特征在于，每个电机桥(2a,2b)连接到移动输送装置的电机(4a,4b)，用于在直流中间电路(1)和移动输送装置的电机(4a,4b)之间供电。
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