CN103916069A - 一种超级电容储能式电梯放电控制保护器 - Google Patents

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蒋青
朱琳
吕亚坤
万健如
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Abstract

本发明涉及一种超级电容储能式电梯放电控制保护器,包括由不可控整流桥模块、直流母线滤波电容、超级电容储能装置、变频器功率模块以及电梯曳引机构成的超级电容储能式电梯变频驱动单元;所述的超级电容储能装置包括双向DC-DC电路,其主要技术特点是:在双向DC-DC电路中串联了一个限流保护电路。本发明设计合理,不仅可以保存超级电容储能式电梯性能上的原有优势,同时也可以在电梯检修时方便、快捷、安全的将超级电容中储能的电能放出,使得电梯在检修时处于无电状态,有效地电梯检修人员在对电梯进行故障维护和检修时处于安全状态,保证了系统的正常运行。

Description

—种超级电容储能式电梯放电控制保护器
技术领域
[0001] 本发明属于电梯控制技术领域,尤其是一种超级电容储能式电梯放电控制保护器。
背景技术
[0002] 随着我国经济的快速发展,城镇化的发展越来越快,越来越多的高楼矗立而起。随着高层建筑的增多,电梯数量也处于快速发展阶段,我国已成为世界电梯第一大生产国和第一大电梯消费国。而电梯是建筑电气中的耗能大户,因此,近年来电梯节能技术得到越来越多的重视。
[0003] 随着交流调速技术的不断发展,目前电梯市场的主流产品都是基于变压变频调速技术,该类电梯产品电动机会产生再生能量,这部分再生电能量通过电机和变频器转换为直流电能,作用于中间直流滤波电容上并产生泵升电压。为了防止这部分储存在直流滤波电容上的再生能量不能及时释放而威胁系统安全,同时出于节能问题考虑,要求再次利用这部分再生电能,由此电梯再生电能能量回馈技术受到人们广泛关注。
[0004] 而在电梯能量回馈技术中,超级电容储能式电梯得到了广泛的关注,并迅速发展起来,例如,专利文献“超级电容储能式电梯一体化驱动控制装置”及“超级电容储能式电梯驱动器”均通过在直流母线侧并联超级电容储能装置,当有再生能量产生时,通过双向DC-DC电路进行降压存储到超级电容中;当电机耗能时再通过双向DC-DC电路升压为电机提供能量。而电梯作为一种特殊设备,需要定期进行检测,由于超级电容储能式电梯的超级电容具有较大容值,其两端电压较高,因此,在检修时必须对其进行放电处理,否则极易给检修人员造成危险,现有的超级电容储能式电梯普遍缺少上述放电保护装置。
发明内容
[0005] 本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种超级电容储能式电梯放电控制保护器,解决了超级电容储能式电梯在检修时给检修人员造成危险的问题。
[0006] 本发明解决现有的技术问题是采取以下技术方案实现的:
[0007] —种超级电容储能式电梯放电控制保护器,包括由不可控整流桥模块、直流母线滤波电容、超级电容储能装置、变频器功率模块以及电梯曳引机构成的超级电容储能式电梯变频驱动单元;所述的不可控整流桥模块连接外部三相交流电网,将三相交流信号整流为直流信号;所述的直流母线滤波电容并联在不可控整流桥模块的直流母线的正负输出两端,对不可控整流桥模块输出的直流信号进行滤波处理;所述的变频器功率模块与直流母线的正负输出两端连接,对直流母线滤波电容滤波处理后的直流信号进行逆变处理并输出电梯曳引机所需要频率的三相交流信号;所述的超级电容储能装置与直流母线滤波电容并联,该超级电容储能装置包括双向DC-DC电路,在双向DC-DC电路中串联了一个限流保护电路。
[0008] 而且,所述的限流保护电路由能耗电阻和接触器常闭触点开关并联组成。[0009] 本发明的优点和积极效果是:
[0010] 1、本发明通过在超级电容储能装置的双向DC-DC电路串联一个限流电路,对其进行放电保护,这样不仅可以保存超级电容储能式电梯性能上的原有优势,同时也可以在电梯检修时方便、快捷、安全的将超级电容中储能的电能放出,使得电梯在检修时处于无电状态,有效地电梯检修人员在对电梯进行故障维护和检修时处于安全状态。
[0011] 2、本发明通过在超级电容储能装置的双向DC-DC电路串联一个限流电路不仅可以在电梯运行时,当超级电容饱和时,限流保护电路可以与双向DC-DC中的IGBT共同组成一个泄放电路,对系统起保护作用;当电梯停止运行进行检修时,对超级电容放电进行限流保护的作用,保障超级电容连端电压降到最低,对检修人员无潜在危险。
[0012] 3、本发明在实现超级电容放电保护的同时,不影响原超级电容储能式电梯变频驱动电路拓扑结构,保证了系统的正常运行。
附图说明
[0013] 图1为本发明的电路图;
[0014]图中,1:不可控整流桥模块,2:直流母线滤波电容,3:变频器功率模块,4:电梯曳引机,5:超级电容储能装置,6:限流保护电路。
具体实施方式
[0015] 以下结合附图对本发明实施例做进一步详述。
[0016] 一种超级电容储能式电梯放电控制保护器,是在不改变原有超级电容储能式电梯变频驱动单元基础上,通过在超级电容储能装置中的双向DC-DC电路中串联一个由能耗电阻和接触器常闭触点开关并联组成的限流保护电路,实现放电保护的作用,以达到在电梯停止运行进行检修时对超级电容进行放电的效果,保障此时电梯处于安全状态,对检修人员不会造成危害。
[0017] 如图1所示,超级电容储能式电梯放电控制保护器包括超级电容储能式电梯变频驱动单元和限流保护电路6,所述的超级电容储能式电梯变频驱动单元由不可控整流桥模块1、直流母线滤波电容2、超级电容储能装置5、变频器功率模块3以及电梯曳引机4构成。所述的不可控整流桥模块连接外部三相交流电网,将三相交流信号整流为直流信号;直流母线滤波电容并联在不可控整流桥模块的直流母线的正负输出两端,对不可控整流桥模块输出的直流信号进行滤波处理;变频器功率模块与直流母线的正负输出两端连接,对直流母线滤波电容滤波处理后的直流信号进行逆变处理,输出电梯曳引机所需要频率的三相交流信号;超级电容储能装置与直流母线滤波电容并联,该超级电容储能装置包括双向DC-DC电路,所述的限流保护电路串联在该双向DC-DC电路中,该限流保护电路是由一个能耗电阻和一个接触器常闭触点开关并联而成。
[0018] 本专利申请的创新之处是:在超级电容储能装置中的双向DC-DC电路中串联一个限流保护电路。当电梯正常运行时常闭触点开关始终处于闭合状态,限流保护电路对电梯运行无任何干扰,当电梯运行过程中出现超级电容能量饱和时,限流保护电路常闭开关断开,电阻与双向DC-DC电路中的两个IGBT构成泄放电路,将电机回馈的能量泄放掉,避免导致直流母线电压过高,对系统造成危害。当电梯停止运行,进行检修维护时,限流保护电路中常闭开关也处于断开状态,通过控制双向DC-DC电路中一个IGBT,对超级电容进行放电,其中电阻可以限制放电电流的大小,在保障电路器件的正常工作,不被过大电流击坏的同时可以保证超级电容充分放电,保障检修人员检修设备时处于安全状态。
[0019] 本超级电容储能式电梯放电控制保护器在DSP控制模块的控制下工作,该DSP控制模块由DSP微处理器及其外围电路构成,用于输出功率开关管门极驱动PWM信号,控制双向DC-DC电路中IGBT的工作状态。
[0020] 下面详细对本发明的工作过程及原理进行说明:
[0021] 当电梯正常运行时,限流保护电路常闭触点开关K2闭合,电梯驱动单元正常工作,控制电梯正常运行。
[0022] 超级电容储能式电梯变频驱动单元的具体工作过程如下:外部三相交流电网首先经不可控整流桥模块将三相交流信号整流为直流信号。直流母线滤波电容并联在不可控整流桥模块直流母线的正负输出两端,对不可控整流桥模块输出的直流信号进行滤波处理。变频器功率模块与直流母线的正负输出两端连接,对直流母线滤波电容滤波处理后的直流信号进行逆变处理,输出电梯曳引机所需要频率的三相交流信号,最终电梯曳引机拖动外部电梯对重及轿箱运动。但电梯曳引机方向制动产生再生能量时通过变频器功率模块整流,回到直流母线侧经超级电容储能装置中的双向DC-DC电路降压存储到超级电容模块Cs中。当电梯曳引机再次耗能运行时,超级电容模块Cs两侧电压传感器VHS2检测到超级电容模块两端电压值大 于某个设定值时,通过超级电容储能装置中的双向DC-DC电路升压为电梯曳引机提供能量,当超级电容模块两端电压低于某个设定值时,继续由三相交流电网供电。
[0023] 当电梯运行时,电压传感器CHS2检测超级电容模块两端电压超过最大额定值时,此时限流保护电路常闭开关K2断开。其具体工作过程如下:当超级电容模块两端电压超过其最大额定值,若此时电梯曳引机处于反向制动回馈能量过程中,则超级电容储能装置的双向DC-DC电路中T1和T2接收控制信号处于导通状态,控制限流保护电路中常闭触点开关K2处于断开状态,此时由Ί\、Τ2和电阻R构成一个泄放电路,可以将电梯曳引机产生的回馈能量通过能耗电阻R消耗掉,不对直流母线侧电压造成影响,对驱动系统起到保护作用。
[0024]当电梯停止运行准备进行检修维护时,此时不可控整流桥模块、变频器功率模块、电梯曳引机皆不工作,限流保护电路常闭开关K2处于断开状态。其具体工作过程如下:当电梯停止运行进行检修前,首先需要对超级电容模块电能进行泄放,此时限流保护电路中常闭触点开关K2断开,控制信号使得双向DC-DC电路中T1常闭,T2导通,此时超级电容两端电压通过电感L、电阻R以及T2进行泄放,电阻R为能耗电阻,控制泄放电能时电路最大电流,避免电流过大,对设备器件造成损害;当电压检测传感器VHS2检测超级电容两端电压低于某个安全值后,控制信号使得T1处于导通状态,电路开始对直流母线滤波电容进行放电处理,直流母线滤波电容储存的电能通过导通的!\、T2和电阻R进行泄放,当电压检测传感器VHS1检测直流母线滤波电容两端电压达到某安全值后,系统全部停止工作,等待检修人员进行检修维护。
[0025] 需要强调的是,本发明所述的实施例是说明性的,而不是限定性的,因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例,凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式,同样属于本发明保护的范围。

Claims (2)

1.一种超级电容储能式电梯放电控制保护器,包括由不可控整流桥模块、直流母线滤波电容、超级电容储能装置、变频器功率模块以及电梯曳引机构成的超级电容储能式电梯变频驱动单元;所述的不可控整流桥模块连接外部三相交流电网,将三相交流信号整流为直流信号;所述的直流母线滤波电容并联在不可控整流桥模块的直流母线的正负输出两端,对不可控整流桥模块输出的直流信号进行滤波处理;所述的变频器功率模块与直流母线的正负输出两端连接,对直流母线滤波电容滤波处理后的直流信号进行逆变处理并输出电梯曳引机所需要频率的三相交流信号;所述的超级电容储能装置与直流母线滤波电容并联,该超级电容储能装置包括双向DC-DC电路,其特征在于:在双向DC-DC电路中串联了一个限流保护电路。
2.根据权利要求1所述的一种超级电容储能式电梯放电控制保护器,其特征在于:所述的限流保护电路由能耗电阻和接触器常闭触点开关并联组成。
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