CN103874649B - 电梯的再生蓄电控制装置 - Google Patents

电梯的再生蓄电控制装置 Download PDF

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Abstract

一种电梯的再生蓄电控制装置，具有：变流器（7），其将交流电力变换为直流电力；逆变器（8），其将直流电力变换为交流电力，并驱动使轿厢（4）升降的电动机（1）；电力蓄积器（9），其经由充电/放电部（15）设于变流器（7）和逆变器（8）之间的直流母线（11）上；以及充电/放电控制部（19），其被从充电/放电控制电源（20）供给直流电力，并控制充电/放电部（15），充电/放电控制部（19）按照每个时间段计算预先设定的期间中的电力蓄积器（9）的充电/放电电量，根据其计算结果决定在预先设定的期间以后的每个时间段的放电动作，在被计算为轿厢（4）的运转频度较小、且电力蓄积器（9）的自身放电增大的时间段，向直流母线（11）及充电/放电控制电源（20）均提供电力蓄积器（9）的电力。

Description

电梯的再生蓄电控制装置
技术领域
本发明涉及设有再生蓄电装置的电梯的再生蓄电控制装置。
背景技术
现有的电梯的再生蓄电控制装置具有：变流器，其对来自动力用商用电源的交流电力进行整流而变换为直流电力；逆变器，其将来自变流器的直流电力变换为可变电压可变频率的交流电力，并供给电动机使电梯进行运转；电力蓄积单元，其在电梯的再生运转时蓄积来自变流器和逆变器之间的直流母线的直流电力，在动力运转时将所蓄积的直流电力提供给直流母线；充电/放电单元，其设于电力蓄积单元和直流母线之间，进行从电力蓄积单元向直流母线的放电以及从直流母线向电力蓄积单元的充电；以及充电/放电控制部，其控制充电/放电单元。
另外，作为提高节能效果的技术，例如在专利文献1中提出了如下这样的技术：设置识别电梯处于待机状态的待机状态识别单元，在由待机状态识别单元识别出电梯的待机状态的情况下，进行充电/放电控制部的消耗电力的抑制控制，减少充电/放电控制部的待机电力。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2005－324903号公报
发明内容
发明要解决的问题
但是，在现有的电梯的再生蓄电控制装置中发现以下情况：即在电梯的运转频度小至电梯不被判定为待机时的程度的情况下，不能减少充电/放电控制部的待机电力，电力蓄积单元的自身放电也增大，因而不能充分利用所充电的电力。
本发明正是为了解决诸如上述的问题而提出的，提供一种电梯的再生蓄电控制装置，能够在电梯的运转频度较小、自身放电大的时间段中，降低因自身放电而损耗的电力，提高节能效果。
用于解决问题的手段
本发明的电梯的再生蓄电控制装置具有：变流器，其将交流电力变换为直流电力；逆变器，其将直流电力变换为交流电力，并驱动使轿厢升降的电动机；电力蓄积单元，其经由充电/放电单元设于变流器和逆变器之间的直流母线上，在轿厢的再生运转时蓄积来自直流母线的直流电力，在动力运转时将所蓄积的直流电力提供给直流母线；充电/放电控制部，其计算在轿厢的再生运转时被蓄积在电力蓄积单元中的电量以及在动力运转时从电力蓄积单元提供的电量，进行充电/放电单元的控制；充电/放电控制电源，其向充电/放电控制部提供电力；以及电压变换单元，其将电力蓄积单元的电力提供给充电/放电控制电源，充电/放电控制部按照每个时间段计算电力蓄积单元在预先设定的期间中的充电电量和放电电量，在预先设定的期间以后，在电力蓄积单元的充电电量减去放电电量得到的值为规定值以上的时间段，将在电力蓄积单元中蓄积的电力提供给所述直流母线和充电/放电控制电源。
发明效果
如上所述构成的电梯的再生蓄电控制装置由充电/放电控制部按照每个时间段计算电力蓄积单元在预先设定的期间中的充电/放电电量，根据其计算结果，决定在预先设定的期间以后的每个时间段的充电/放电控制部的动作，在计算为轿厢的运转频度较小、电力蓄积单元的自身放电增大的时间段，向直流母线以及充电/放电控制电源供给电力蓄积单元的电力，由此能够降低因自身放电而损耗的电力，提高节能效果。
附图说明
图1是本发明的实施方式1的电梯的再生蓄电控制装置的结构图。
图2是表示本发明的实施方式1的轿厢动作频度较大时的充电/放电电力的图。
图3是表示本发明的实施方式1的轿厢动作频度较小时的充电/放电电力的图。
图4是表示本发明的实施方式1的学习期间中的每个时间段的充电/放电电量的图。
具体实施方式
实施方式1
下面，根据附图详细地说明本发明的一个实施方式。图1是本发明的一个实施方式的电梯的再生蓄电控制装置的结构图。
在图1中，电梯具有：电动机1；曳引机2，其与电动机1的旋转轴连接；绳索3，其被卷绕于曳引机2；轿厢4，其被吊挂于该绳索3的一端；以及对重5，其被吊挂于该绳索3的另一端，轿厢4及对重5借助电动机1的旋转而升降。
电梯的再生蓄电控制装置具有：变流器7，其将商用电源6的交流电力变换为直流电力；逆变器8，其将直流电力变换为可变电压可变频率的交流电力，而驱动电动机1；电力蓄积器9，其蓄积电动机1的驱动用电力并释放电力；以及控制部10，其进行轿厢4的运转控制。
变流器7由二极管等形成，将商用电源6的交流电力变换为直流电力，将其输出提供给直流母线11。该直流母线11与使直流电力的脉动成分变平滑的电容器12连接。
逆变器8由晶体管或IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor：绝缘栅双极晶体管）等形成，将直流母线11的直流电力变换为可变电压可变频率的交流电力，而驱动电动机1。
从控制电源13被供给直流电力的控制部10进行电梯整体的管理及控制，生成轿厢4的起动/停止指令以及轿厢4的位置/速度指令，并向逆变器8输出指令信号，其中，该控制电源13将商用电源6的交流电力变换为直流电力。并且，在轿厢4的运转时，控制部10还对应于再生运转、动力运转，进行电力蓄积器9的控制。
电力蓄积器9具有：作为电力蓄积单元的双电荷层电容器14；作为充电/放电单元的充电/放电部15，其设于直流母线11和双电荷层电容器14之间，由进行充电/放电时的电压调节的DC-DC转换器等形成；作为电压变换单元的电压变换部16，其将双电荷层电容器14的电力提供给控制电源13和充电/放电控制电源20；电流测定器17，其测定双电荷层电容器14的充电/放电电流；电压测定器18，其测定双电荷层电容器14的电压；以及充电/放电控制部19。
充电/放电控制部19取入电流测定器17和电压测定器18的测定值，计算双电荷层电容器14的充电/放电的电量，进行充电/放电部15和电压变换部16的控制。向充电/放电控制部19供给直流电力的充电/放电控制电源20，经由电压变换部16从双电荷层电容器14被供给直流电力、并且经由开关21从控制电源13被供给直流电力。
根据图1～图4说明如上所述构成的电梯的再生蓄电控制装置的动作。在轿厢4的再生运转时，控制部10向充电/放电控制部19输出充电指令，充电/放电控制部19控制充电/放电部15，对双电荷层电容器14充电直流母线11的电力。与此相反，在轿厢4的动力运转时，控制部10向充电/放电控制部19输出放电指令，充电/放电控制部19控制充电/放电部15，使在双电荷层电容器14中蓄积的电力放电给直流母线11。
图2是表示本发明的一个实施方式的轿厢4的运转频度较大时的双电荷层电容器14的充电/放电电力的图。在图2中，纵轴表示电力，横轴表示时间。在此，关于电流值的朝向，将从双电荷层电容器14放电的方向设为正，在纵轴的0上方示出的部分为放电电力23，在纵轴的0下方示出的部分为充电电力22。放电电力23和充电电力22的瞬时值能够根据通过电流测定器17和电压测定器18得到的电流值及电压值之积求出。
在轿厢4的运转频度较大时，在再生运转时充电的电力马上在动力运转时被放电，因而相对于所充电的电力，双电荷层电容器14的自身放电量比较少，能够实现能量转换效率良好的运转。
图3是表示本发明的一个实施方式的轿厢4的运转频度较小时的双电荷层电容器14的充电/放电电力的图。另外，在图3中对与图2相同的部分标注相同的标号，并省略与图2重复的结构的说明。
在轿厢4的运转频度较小时，在再生运转时被充电的电力暂时不被使用，因而在此期间双电荷层电容器14产生由于自身放电而损耗的部分，相应地在动力运转时能够放电的电力减少，使得能量转换效率下降。
充电/放电控制部19将1天、1周、1个月、1季度、1年这样的反复的单位期间设为预先设定的期间，将设置了电梯的初期时的任意的单位期间设为学习期间，按照学习期间中包含的每个规定时间段，计测通过轿厢4的再生运转向双电荷层电容器14充电的电量、和通过动力运转从双电荷层电容器14放电的电量。规定时间段能够设为1分钟、5分钟、10分钟、30分钟、60分钟、2小时、3小时这样的在学习期间中反复的时间段。
图4是表示本发明的一个实施方式的在学习期间中计算出的每个时间段的双电荷层电容器14的充电/放电电量的图。纵轴表示电量，横轴表示时间段，分为时间段1～时间段5来表示各时间段中的充电电量24和放电电量25。该充电电量24能够根据充电电力22的积分进行计算，放电电量25能够根据放电电力23的积分进行计算。从充电电量24减去放电电量25得到的值是未使用电量26，在该未使用电量26中，除双电荷层电容器14的自身放电量以外，也包括动力运转的频度相对于再生运转较小、在动力运转中未能充分使用的部分。
在图4中，用虚线示出的基准值27是为了决定学习期间以后的动作模式而预先计算出的值，例如能够设为各时间段中的充电/放电控制电源20的耗电量加上在将双电荷层电容器14的电力提供给充电/放电控制电源20时由于电压变换部16的变换而损耗的电量得到的值。在这种情况下，该基准值27成为双电荷层电容器14所需的、补充用于使充电/放电控制部19进行动作的充电/放电控制电源20的电量的电量。
充电/放电控制部19根据在学习期间中计算出的每个时间段的未使用电量26与基准值27的比较，将学习期间以后的实际的轿厢运转时的各时间段的动作模式划分为以下三种进行控制。
（1）在充电电量24为作为阈值的基准值27以上且未使用电量26为作为规定值的基准值27以上的时间段，将双电荷层电容器14的电力通过充电/放电部15提供给直流母线11，并且通过电压变换部16提供给充电/放电控制电源20。
（2）在充电电量24为基准值27以上且未使用电量26小于基准值27的时间段，将双电荷层电容器14的电力只通过充电/放电部15提供给直流母线11。
（3）在充电电量24小于基准值27的时间段，双电荷层电容器14的电力既不通过充电/放电部15提供给直流母线11，也不通过电压变换部16提供给充电/放电控制电源20，使电力蓄积器9停止。
在图4中，时间段1是轿厢4的运转频度大的时间段，时间段2是轿厢4的运转频度比较大的时间段，再生运转时的充电电量24主要以动力运转时的放电电量25而被消耗，由于未使用电量26比较小，因而双电荷层电容器14的电力只通过充电/放电部15提供给直流母线11。…（2）
在图4中，时间段3是轿厢4的运转频度较小、自身放电量相对于充电电量24增大的时间段，将本来由于自身放电而损耗的电力通过电压变换部16提供给充电/放电控制电源20，由此减少实际的自身放电量。由此，所充电的电力能够在由于自身放电而减少之前被提供给充电/放电控制电源20，因而能够有效利用双电荷层电容器14的未使用电量26。…（1）
在图4中，时间段4是轿厢4的运转频度比时间段3还小的时间段。在这种情况下，充电电量24较小且小于基准值27。这样，如果轿厢4的运转频度极端降低，在轿厢4不运转时用于使电力蓄积器9待机动作的待机电量大于基于再生运转的充电电量24，使用电力蓄积器9而得到的节能效果不复存在，并且消耗电力反而增大。因此，在充电电量24小于基准值27的情况下，通过使电力蓄积器9的动作停止，来抑制在电梯的再生蓄电控制装置整体的消耗电力。…（3）
在图4中示出时间段5是轿厢4的运转频度比较大的时间段，但动力运转的比率低于再生运转的情况。在该时间段中，如办公楼的下班时间段那样，轿厢4在上方的楼层中以规定人数乘梯并运转到1层后，轿厢4以空梯从1层向上方楼层运转的再生运转的比率增大。这样，即使是运转频度较大的时间段的情况，在未使用能量26达到基准值27以上的时间段也向充电/放电控制电源20供给未使用电量，由此能够有效利用双电荷层电容器14的未使用电量26。…（1）
在动作模式（1）中，将双电荷层电容器14的电力经由电压变换部16提供给充电/放电控制电源20，但也可以经由电压变换部16一并提供给控制电源13。在未使用电量26比较大的情况下，通过也将其提供给控制电源13，能够进一步提高节能效果。
下面，说明当在学习期间中决定每个时间段的动作模式（1）～（3）后，转入到学习期间以后的实际的轿厢运转时的各时间段的动作模式的具体动作。
决定了学习期间中的每个时间段的动作模式（1）～（3）的充电/放电控制部19，在设于其内部的闪存（未图示）等中保存其学习数据，并向控制部10发送学习数据。在学习期间以后的实际的轿厢运转时，在动作模式（1）和（2）的时间段中，根据被保存在充电/放电控制部19中的学习数据，在充电/放电控制部19中独立执行以上记述的各种控制。
在进入与动作模式（3）对应的时间段时，充电/放电控制部19在停止充电/放电部15和电压变换部16的控制后进入待机状态。然后，将电力蓄积器9的待机电力设为零，控制部10使开关21断开，切断向充电/放电控制部19供给直流电力的充电/放电控制电源20的电力。
控制部10根据事先从充电/放电控制部19发送的学习数据，在变为动作模式（3）的时间段时使开关21断开，切断从控制电源13向充电/放电控制电源20的电力供给，由此使包括充电/放电控制部19在内的电力蓄积器9的动作停止，使电力蓄积器9的待机电力为零。并且，在动作模式（3）的时间段结束后，控制部10使开关21接通，开始从控制电源13向充电/放电控制电源20供给电源，使充电/放电控制部19正常起动。由此，在动作模式（3）以外的时间段中，充电/放电控制部19能够独立地执行控制。
另外，关于学习期间示例了设置电梯的初期时的任意的单位期间，但不限于此，在由于设置有电梯的建筑物的用户群变化等而使得乘客的流动变化的情况下，也可以设置学习期间进行学习。
根据如上所述构成的实施方式的电梯的再生蓄电控制装置，由充电/放电控制部19按照每个时间段计算学习期间的充电/放电电量，根据其计算结果，决定学习期间以后的每个时间段的动作模式，在被计算为包括双电荷层电容器14的自身放电量在内的未使用电量26增大的时间段，向直流母线11以及充电/放电控制电源20均供给双电荷层电容器14的电力，由此能够将因自身放电而损耗的电力控制在最小限度，提高节能效果。
标号说明
1电动机；4轿厢；7变流器；8逆变器；9电力蓄积器；11直流母线；14双电荷层电容器；15充电/放电部；16电压变换部；19充电/放电控制部；20充电/放电控制电源；24充电电量；25放电电量；27基准值。

Claims (6)

1.一种电梯的再生蓄电控制装置，该再生蓄电控制装置具有：
变流器，其将交流电力变换为直流电力；
逆变器，其将所述直流电力变换为可变电压可变频率的交流电力，并驱动使电梯的轿厢升降的电动机；
电力蓄积单元，其经由充电/放电单元设于所述变流器和所述逆变器之间的直流母线上，在所述轿厢的再生运转时蓄积来自所述直流母线的直流电力，在动力运转时将所蓄积的直流电力提供给所述直流母线；
其特征在于，所述再生蓄电控制装置还具有：
充电/放电控制部，其计算在所述轿厢的再生运转时被蓄积在所述电力蓄积单元中的电量以及在动力运转时从所述电力蓄积单元提供给所述直流母线的电量，进行所述充电/放电单元的控制；
充电/放电控制电源，其向所述充电/放电控制部提供直流电力；以及
电压变换单元，其将在所述电力蓄积单元中蓄积的直流电力提供给所述充电/放电控制电源，
所述充电/放电控制部按照每个时间段计算所述电力蓄积单元在预先设定的期间中的充电电量和放电电量，在预先设定的期间以后，在所述电力蓄积单元的所述充电电量减去所述放电电量得到的值为规定值以上的时间段，将在所述电力蓄积单元中蓄积的直流电力经由所述充电/放电单元提供给所述直流母线、并经由所述电压变换单元提供给所述充电/放电控制电源。
2.根据权利要求1所述的电梯的再生蓄电控制装置，其特征在于，
在所述充电电量为阈值以上、且所述充电电量减去所述放电电量得到的值为所述规定值以上的时间段，所述充电/放电控制部将蓄积在所述电力蓄积单元中的直流电力提供给所述直流母线和所述充电/放电控制电源，
在所述充电电量为阈值以上、且所述充电电量减去所述放电电量得到的值小于所述规定值的时间段，所述充电/放电控制部将蓄积在所述电力蓄积单元中的直流电力只提供给所述直流母线和所述充电/放电控制电源中的所述直流母线，
在所述充电电量小于阈值的时间段，所述充电/放电控制部不将蓄积在所述电力蓄积单元中的直流电力提供给所述直流母线和所述充电/放电控制电源中的任何一方。
3.根据权利要求2所述的电梯的再生蓄电控制装置，其特征在于，所述阈值是所述充电/放电控制电源的消耗电量加上由于通过所述电压变换单元进行的变换而损耗的电量得到的值。
4.根据权利要求2所述的电梯的再生蓄电控制装置，其特征在于，所述规定值是所述充电/放电控制电源的消耗电量加上由于通过所述电压变换单元进行的变换而损耗的电量得到的值。
5.根据权利要求3所述的电梯的再生蓄电控制装置，其特征在于，所述规定值是所述充电/放电控制电源的消耗电量加上由于通过所述电压变换单元进行的变换而损耗的电量得到的值。
6.根据权利要求1～5中任意一项所述的电梯的再生蓄电控制装置，其特征在于，所述电力蓄积单元使用双电荷层电容器。
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