CN104466980B - 在电网中补偿无功功率的电梯线桥滤波器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种方法和一种电梯的电转换器。在该方法中电转换器的控制器使用有关平滑滤波器的阻抗的预定信息确定通过平滑滤波器所产生的第一无功功率。该控制器还可以通过通信电路从远程节点接收有关第二无功功率的信息，所述第二无功功率被产生到电网。该控制器将第一无功功率加上第二无功功率以产生总无功功率。所述控制器请求电转换器在转器换矩阵中进行多个补偿连接，以补偿所述第一无功功率或总无功功率。

Description

在电网中补偿无功功率的电梯线桥滤波器

技术领域

本发明涉及升降机以及升降机的电源，特别地本发明涉及一种用于在电网中补偿无功功率的电梯线桥滤波器。

背景技术

当一个电梯轿厢被制动时电梯也工作，所做的工作通常作为热量被损失。所述制动可以被用来产生电力。目前所产生的电力未被利用。

在电源系统中，负载还具有电阻、电容或电感性质的组合。功率也流向源。例如电动机和照明设备具有感应线圈其功能是感性负载。由感性或者容性负载引起的功率被称作无功功率。当无功功率存在时，存在电压和电流之间的相位差。无功功率导致建筑物内部电网中电流值上升，从而导致建筑物的电力传输线以及各种电源线中的发热。

建筑物自动化系统控制建筑物中的多个电力消耗子系统。建筑物自动化系统监视和控制建筑物的几个子系统，如照明、取暖、空调和安全性。一种建筑物自动化系统包括至少一个计算机，它被称为建筑物自动化服务器。服务器被连接到多个监视前述子系统的适当运作的传感器。建筑物自动化系统也可以测量在上述子系统中使用的电功率。一些上述子系统可能有无功或者感应负载，其可以产生无功功率，返回到例如电网的电源除非它补偿。建筑物自动化系统还可以测量无功功率。

因此，具有一种解决方案使建筑物自动化系统执行对无功功率的补偿是有益的。如果电梯系统能够补偿多个建筑物子系统产生的无功功率是有益的。

发明内容

根据本发明的一个方面，本发明是一种方法包括：通过电变换器的控制器，使用有关平滑滤波器的阻抗的预定信息确定由平滑滤波器产生的第一无功功率，平滑滤波器经由三相电连接被电连接到电梯的电转换器的转换器矩阵，平滑滤波器经由三相连接被电连接到电网，该转换器矩阵产生脉宽调制的三相输出电压到平滑滤波器；通过控制器，请求电转换器进行转换器矩阵中的多个第一补偿电连接来补偿所述第一无功功率。

根据本发明的另一个方面，本发明是一种电梯的电转换器，电转换器包括：被配置成使三相输出电流平滑的平滑滤波器，平滑滤波器通过三相电连接而电连接转换器矩阵，平滑滤波器经由三相电连接被电连接到电网；转换器矩阵被配置成产生脉宽调制的三相输出电压到平滑滤波器，以进行转换器矩阵中的多个连接以补偿无功功率；控制器，被配置成使用有关平滑滤波器的阻抗的预定信息确定由平滑滤波器产生的第一无功功率，并请求电转换器进行转换器矩阵中的多个第一补偿连接来补偿第一无功功率。

根据本发明的另一个方面，本发明是一种包括电转换器的电梯。

根据本发明的另一个方面，本发明是一种电梯群包括电梯。

在本发明的一个实施例中，转换器可以是线桥，其中转换器矩阵被线桥的多个IGBT晶体管替换。IGBT晶体管可被看成形成线桥的矩阵。

在本发明的一个实施例中，所述方法进一步包括：通过控制器经由通信信道从远程节点接收有关第二无功功率的信息，所述第二无功功率被产生到所述电网；通过控制器相加第一无功功率和第二无功功率以产生总的无功功率；以及通过控制器，请求所述电转换器以进行在转换器矩阵中的多个第二补偿连接来补偿总的无功功率。

在本发明的一个实施例中，所述控制器被配置为从远程节点经由通信信道接收有关第二无功功率的信息，所述第二无功功率被产生到电网以相加第一无功功率和第二无功功率以产生总的无功功率，并请求电转换器使转换器矩阵中的多个第二补偿连接来补偿总的无功功率。

在本发明的一个实施例中，确定第一无功功率的步骤还包括：通过控制器在电网中测量相对中性电压；通过控制器在电网以及在平滑滤波器和转器换矩阵之间的三相电连接的至少一个中来测量相电流；以及通过控制器，使用有关平滑滤波器的阻抗的预定信息、相对中性电压以及相电流来确定第一无功功率。

在本发明的一个实施例中，平滑滤波器是LCL滤波器。LCL滤波器可以包括多个电感器(L)和多个电容器(C)。

在本发明的一个实施例中，电网是建筑物、工厂、或船舶的内部电网。

在本发明的一个实施例中，远程节点是建筑物自动化系统服务器。

在本发明的一个实施例中，所述第二无功功率通过至少一个建筑物电气子系统被产生到电网。

在本发明的一个实施例中，所述至少一个建筑物电气子系统包括照明、加热、空气流通和访问控制。

在本发明的一个实施例中，所述方法进一步包括：确定所述电网电压的电压降；和进行转换器矩阵中的多个连线来调节电网的电压。

在本发明的一个实施例中，针对三相确定所述第一无功功率，有关第二无功功率的信息包括有关三相的信息，以及针对三相计算总的无功功率。

在本发明的一个实施例中，转换器矩阵是经由直流连接电连接到逆变器桥和逆变器桥电被连接到所述电梯的电动机。

上文所述的本发明的实施例可以彼此任意组合使用。所述至少两个实施例可以被组合在一起以形成本发明的另一个实施例，本发明有关的一种方法、一种电转换器和一种电梯可包含至少一种上文所述的本发明的实施例。

但是应当理解的是，任何上述实施例或变型可单独或组合进行参考，除非它们明确地陈述为排除替代。

本发明的优点是使用电梯电气转换器以补偿在电网中的无功功率的可能性。

附图说明

附图被包括用来提供对发明的进一步理解，并构成本说明书的一部分，附图示出了本发明的实施例并且连同描述来帮助解释本发明的原理，在附图中：

图1是表示配置以与在本发明一个实施例的建筑物自动化系统计算机节点进行通信的电梯线桥控制器的方框图。

图2示出在本发明一个实施例中的电梯无功功率补偿系统，以及

图3表示在本发明的一个实施例中用于无功功率补偿的方法流程图。

具体实施方式

现在将详细参考本发明的实施例，其示例示于附图中。

图1是方框图，示出本发明的一个实施例中被配置以与建筑物自动化系统计算机节点进行通信的电梯线桥控制器。

在图1中示出了电气系统100。该系统包括外部电网102。电网102可以是电力公司或其它商业或非商业用电分配器电网。还有开关104连接电性外部电网102到内部电网108。外部电网102可以是三相电网。经由电连接106开关104电性连接到滤波器154。电连接106可以是三相电连接。滤波器154可以是LCL滤波器。滤波器154被配置成提供三相电流到电连接106。滤波器154能够从电梯160的线桥152接收脉宽调制的三相电流。滤波器154执行脉宽调制的三相电流的平滑并且输出平滑的三相电流到电连接106进行切换102。线桥152具有到电梯160的逆变器桥150的直流(DC)电连接。逆变器桥150具有到电机164的三相电连接166，电机164能够驱动电梯160的牵引滑轮178。电梯160包括能够使电梯轿厢170升降的升降间162。在升降间162中也有配重172和牵引装置174，牵引装置174环绕在牵引滑轮178以及一端连接到电梯轿厢170上并且另一端连接到配重172。牵引装置174可包括多个牵引绳或牵引带。

线桥152由线桥控制器156进行控制。线桥控制器156被配置以控制在线桥152中的多个绝缘栅双极晶体管(IGBT)。线桥控制器156被连接到线桥152。线桥控制器156提供指令到线桥152以切换在线桥152中的多个IGBT晶体管。所述指令可以是来自脉宽调制(PWD)比较器电路(未显示)的信号的形式，比较器电路比较调制信号与载波信号。线桥152可以基于指令来控制IGBT晶体管的栅极电压。线桥控制器156也被配置为测量电连接106中的相对中性电压U_F。线桥控制器156也被配置为测量在滤波器154和线桥152之间的电连接中的相电流I_F。线桥控制器156同样可以可选地测量电连接106中的相电流I_F。线桥控制器156预先配置了有关电感和电容部件以及在滤波器154中它们的连接的信息，例如滤波器154的阻抗。线桥控制器156根据滤波器154的阻抗确定对于滤波器154的无功功率Q_F、电流I_F和电压U_F。线桥控制器156能够确定对于无功功率U_F的必要补偿。执行补偿，线桥控制器156被配置以经由连接148控制线桥152中的多个IGBT晶体管。线桥156可以发送PWM调制形式的栅极控制信号到线桥152。所述栅极控制信号指定在线桥152中哪些晶体管必须被接通，以实现在线桥152中的补偿连接，补偿无功功率Q_F。

线桥控制器156经由消息总线142或其它通信信道连接到建筑物自动化系统(BAS)服务器140。服务器140也可以是任何计算机节点，其通信连接到线桥控制器156。服务器140经由通信信道146通信连接到控制器122。服务器140也在通信信道144通信地连接控制器126。通信信道144和146可以是有线或无线通信信道，例如，有线或无线局域网络或消息总线。控制器122控制建筑物自动化系统中的第一子系统120，而控制器126控制建筑物自动化系统中的第二子系统124。所示例类型的子系统的例子包括照明、加热、通风和访问控制。第一子系统120经由三相电连接110电连接到内部电网108。第二子系统124经由三相电连接112被电连接到内部电网108。

在图1中，线桥控制器156被配置成控制在线桥152的所述多个IGBT晶体管，以补偿测到的、存在于内部电网108的无功功率Q_G。线桥152获得在内部电网108上的无功功率的信息，以控制所述在线桥152中多个晶体管。线桥152从服务器140获得在内部电网108上的无功功率的信息。

用于确定所需的无功功率补偿的起点是控制器122和126测量在他们各自子系统120和124产生的的无功功率。控制器122经由通信信道146提供在子系统120所产生的所测量的无功功率信息到服务器140。同样地，控制器126经由通信信道144提供在子系统124产生的所测量的无功功率信息到服务器。服务器140通过相加在子系统120和124产生的无功功率确定产生到内部电网108的整体功功率Q_G。服务器140提供在内部电网108的总的无功功率信息到线桥控制器156。线桥控制器156相加整体无功功率Q_G和通过滤波器154产生的无功功率Q_F。线桥控制器156能够确定用于无功功率Q_F+Q_G的必要补偿。为了执行补偿，线桥控制器156被配置来经由连接148控制线桥152中的多个晶体管。线桥控制器156经由连接148可以发送控制信号到线桥152。所述控制信号指定在线桥152中的哪些晶体管必须被接通，来实现补偿无功功率Q_F+Q_G的线桥152中的补偿连接。

图2示出在本发明的一个实施例中的电梯无功功率补偿系统200。

在图2中，存在供电网202。供电网202可以包括至少一个产生无功功率的子系统(未示出)。所产生的无功功率必须进行补偿。在图2中，还示出了滤波器154，其也产生由于在滤波器154中的无功负载的无功功率。滤波器154可以是LCL滤波器。滤波器154可以包括用于三相的电感器L1，用于三相的电容器C_f和用于三相的电感器L2。供电电网202经由三相电连接204被连接到滤波器154。滤波器154经由三相电连接206被连接到线桥152。线桥152经由DC电连接208被连接到逆变器桥150。线桥152也可被称为电变换器，其包括转换器矩阵，经由三相电连接206滤波器154被连接到其，并且，经由DC电连接208逆变器桥150被连接到其。逆变器桥150经由三相电连接210连接到电机164。逆变器桥150包括多个IGBT如晶体管240和242。所述多个IGBT晶体管，如晶体管240和242，可被称为转换器矩阵。线桥152经由通信信道220通过线桥控制器156控制，通信信道220可能是消息总线。线桥控制器156被配置成经由通信信道220控制多个IGBT晶体管，如线桥152中的晶体管230和232。线桥152通过来自线桥控制器156的PWM控制脉冲来进行控制，以确定所述多个晶体管的目标状态。线桥152基于PWM控制信号将栅极电压施加到所述多个IGBT晶体管。所述栅极电压根据电压水平使晶体管导通或关闭。例如，正栅极电压，例如+15伏，可能导致晶体管接通和负栅极电压，例如-5伏，可能导致晶体管截止。线桥控制器156包括通信信道接口250，例如，消息总线接口。通信信道接口250可用于与包括服务器的建筑物自动化系统进行通信。线桥控制器156被配置为经由通信信道接口250接收至少一个消息，其包括在供电网202中的无功功率信息。线桥控制器156还配置成测量在三相电连接204中的相对中性点电压U_F。线桥控制器156还配置成测量在滤波器154和线桥152之间的三相电连接206的相电流I_F。线桥控制器156还可选地测量电连接204中相电流I_F。线桥控制器156可被预先配置电感和电容元件以及它们在滤波器154的连接的信息，例如，滤波器154的阻抗。线桥控制器156根据滤波器154的阻抗、电流I_F和电压U_F确定由于滤波器154的无功功率Q_F。线桥控制器156能够确定用于由滤波器154产生的无功功率的必要补偿。为了执行补偿，线桥控制器156被配置为经由连接220控制线桥152中的所述多个晶体管。线桥控制器156可相加在供电网202中的无功功率和由滤波器154产生的无功功率以获得总的无功功率。为了执行总的无功功率的补偿，线桥控制器156被配置为经由连接220控制线桥152中多个IGBT晶体管。

结合图1和图2如上所述本发明的实施例可以彼此任意组合使用。几个实施例可以被组合在一起，以形成本发明的另一个实施例。

图3是本发明的一个实施例的用于无功功率补偿的方法的流程图。

在步骤300，通过平滑滤波器产生的无功功率由电变换器的控制器来确定。该确定可以使用有关平滑滤波器的阻抗的预定信息。平滑滤波器可经由三相电连接被电连接到电转换器的转换器矩阵。该平滑滤波器也可以经由三相电连接被电连接到电网。所述转换器矩阵可以产生脉宽调制的三相输出电压。

在步骤302，控制器请求电转换器进行转换器矩阵中的多个补偿连接，以补偿第一无功功率。

在本发明的一个实施例中，控制器经由通信信道从远程节点接收第二无功功率的信息。第二无功功率可以通过被连接到电网的至少一个子系统而产生到电网。第一功功率被加到第二无功功率以产生总的无功功率。所述控制器请求电转换器进行转换器矩阵中的多个补偿第二连接，以补偿总的无功功率。

在本发明的一个实施例中，该步骤可以以数字的顺序来执行。

关联图1、图2和图3如前所述的本发明的实施例以及本发明的概要可以彼此任意组合使用。至少两个实施例可以被组合在一起，以形成本发明的另一个实施例。

应当理解的是，示例性实施例是出于示例的目的，因为用于实施示例性实施例的特定硬件的许多变化是可能的，如将被本领域技术人员所能理解的。例如，示例性实施例的一个或多个组件的功能可以通过一个或多个硬件设备、或一个或多个软件实体来实现，如模块。

虽然本发明已经结合一些示例性实施例，与实施方式进行了描述，本发明并不受此限制，而是涵盖各种修改和等同变化，其落入预期权利要求书的范围之内。

很明显，对于本领域技术人员，随着技术的进步，本发明的基本思想可以以各种方式来实现在本领域中。本发明及其实施例因此不限于上述的示例；相反，它们可以在权利要求书的范围内变化。

Claims (11)

1.一种用于在电网中补偿无功功率的方法，包括：通过电转换器的控制器，使用有关平滑滤波器的阻抗的预定信息确定平滑滤波器所产生的第一无功功率，平滑滤波器经由三相电连接被电连接到电梯的电转换器的转换器矩阵，平滑滤波器经由三相连接被电连接到电网，所述转换器矩阵产生脉宽调制的三相输出电压到平滑滤波器；

通过控制器，请求所述电转换器进行在转换器矩阵中的多个第一补偿电连接，以补偿第一无功功率；

通过控制器，经由通信信道从远程节点接收有关第二无功功率的信息，所述第二无功功率被产生到电网；

通过控制器，相加所述第一无功功率和第二无功功率，以产生总无功功率；和

通过控制器，请求所述电转换器进行在转换器矩阵中的多个第二补偿连接以补偿总无功功率，

其中，所述第二无功功率是由至少一个建筑物电气子系统所产生到电网；

所述转换器矩阵经由直流连接被电连接到逆变器桥，以及逆变器桥被电连接到电梯的电动机。

2.根据权利要求1所述的方法，确定第一无功功率还包括：

通过控制器在电网中测量相对中性点电压；和

通过所述控制器在电网以及在平滑滤波器和所述转换器矩阵之间的三相电连接的至少一个中测量相电流，以及

通过控制器，使用有关平滑滤波器的电阻的预定信息、相对中性点电压和相电流确定所述第一无功功率。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述平滑滤波器是LCL滤波器。

4.根据权利要求1所述的方法，其中该电网是建筑物的内部电网。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述远程节点是建筑物自动化系统服务器。

6.根据权利要求5所述的方法，其中所述至少一个建筑物电气子系统包括照明、加热、空气流通和访问控制。

7.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：确定电网中电压的电压降；和

进行转换器矩阵中的多个连接来调节电网的电压。

8.根据权利要求1所述的方法，其中针对三相确定所述第一无功功率，有关第二无功功率的信息包括有关三相的信息以及针对三相计算总无功功率。

9.一种电梯的电转换器，所述电转换器包括：

平滑滤波器，被配置以平滑三相输出电流，平滑滤波器经由三相电连接被电连接到转换器矩阵，平滑滤波器经由三相电连接被电连接到电网；

转换器矩阵，被配置以产生脉宽调制的三相输出电压到平滑滤波器，以进行在所述转换器矩阵中的多个连接以补偿无功功率，以及

控制器，被配置以使用有关平滑滤波器的阻抗的预定信息确定通过平滑滤波器所产生的第一无功功率，以及请求该电转换器，进行在所述转换器矩阵中的多个第一补偿连接，以补偿所述第一无功功率，

其中，所述控制器被配置以从远程节点经由通信信道接收有关第二无功功率的信息，所述第二无功功率被产生到所述电网，相加第一无功功率与所述第二无功功率以产生总无功功率，并请求电转换器，进行在转换器矩阵中的多个第二补偿连接，以补偿总无功功率，

其中，所述第二无功功率是由至少一个建筑物电气子系统所产生到电网；

所述转换器矩阵经由直流连接被电连接到逆变器桥，以及逆变器桥被电连接到电梯的电动机。

10.一种电梯，包括根据权利要求9所述的电梯的电转换器。

11.一种电梯的组群，包括根据权利要求10所述的电梯。