CN104470842B - 电梯电力管理 - Google Patents

Abstract

一种用于管理电梯电力的系统，其包括：电力线，其连接到电网；马达，其连接到所述电力线且被配置成从所述电力线接收电力来驱动电梯；替代电源，其连接到所述马达；和电力控制系统，其被配置成：控制所述电力线来给所述马达供电以便驱动所述电梯；检测从所述电力线供应的电力的预定临限值；以及基于确定从所述电力线供应的电力的所述预定临限值而将来自所述电力线的电力和来自所述替代电源的电力供应给所述马达。

Description

电梯电力管理

发明背景

本公开涉及电梯电力的管理，且明确地涉及使用替代电源(诸如电源)来补充从电力线提供给电梯马达的电力。

在用两相电源运行电梯方面存在需求，但举例来说，两相电源上的线路峰值电力会不足以以1m/s驱动重达约630kg的电梯。此外，电力线路波动、灯火管制和中间击穿会造成电梯停止。

发明概要

实施方案包括一种系统，其包括：电力线，其连接到电网；马达，其连接到电力线且被配置成从电力线接收电力来驱动电梯；替代电源，其连接到马达；和电力控制系统，其被配置成：控制电力线来给马达供电以便驱动电梯；检测从电力线供应的电力的预定临限值；以及基于确定从电力线供应的电力的预定临限值而将来自电力线的电力和来自替代电源的电力供应给马达。

实施方案还包括一种电梯马达电力管理电路，其包括：速度分布图产生器，其被配置成检测驱动电梯的马达的旋转速度且检测旋转速度是否对应于目标旋转速度；和电力控制器，其检测连接到电网和替代电源的电力线的电平，且在确定电力线的电平处于预定最大电平且马达的旋转速度小于目标旋转速度之后，控制替代电源来输出除了从电力线供应的电力之外的电力给马达。

实施方案还包括一种方法，其包括：检测被配置成驱动电梯的马达的旋转速度；检测供应电力给马达的电力线的电平；且在确定电力线的电平处于预定最大电平且马达的旋转速度小于目标旋转速度之后，组合来自替代电源的电力与来自电力线的电力来驱动马达。

附图简述

在说明书的结论部分的权利要求中明确指出且清楚主张了被认作本发明的主题。结合附图从下文具体实施方式中显而易知本发明的前述和其它特征以及优点，其中：

图1示出了根据一个实施方案的电梯电力管理系统；

图2示出了根据实施方案的电梯电力管理系统；

图3是示出了根据实施方案供应给电梯的电力的图表；

图4是示出了根据实施方案供应给电梯的电力的图表；

图5是示出了根据一个实施方案从马达供应的再生电力的图表；且

图6是示出了根据一个实施方案补充从电力线供应给马达的电力的流程图。

具体实施方式

图1示出了根据一个实施方案的电梯电力管理系统1。电梯电力管理系统1包括电源10，其包括连接到电网和电池12的电力线11。电源10可包括额外电源，诸如太阳能电池板13、风力涡轮机14或其它发电装置。系统1包括电梯控制器20和被配置成驱动电梯31的马达30。电梯控制器20包括电力接口电路21，其包括有效电力转换器22来将来自线11和电池12的电力转换到内部电力线27上的电力。举例来说，如果以交流电(AC)的形式从线11供应电力，那么有效电力转换器22可将AC电转换成内部线27上的直流(DC)电。

电梯控制器20还可包括具有一个或多个电容器或电容元件的电容电路24和电接口23而在太阳能电池板13、风力涡轮机14或其它发电电路与内部电力线27之间提供电力接口。电梯控制器20还可包括换流器25来将内部电力线27的电力转变成将被输出到马达30的电力，且包括驱动控制电路26，其被配置成控制输出到马达30的电力。在一个实施方案中，换流器包括多个开关，诸如晶体管，其被控制来产生AC电流而驱动马达30。举例来说，通过增加开关的接通时间来增加信号的工作周期可增大施加到马达30的电力来提高马达30的速度。

在实施方案中，驱动控制电路26可检测电源10中一个或多个的电平，且因此可调整从电力接口电路提供到内部电力线27的电平。举例来说，在一个实施方案中，驱动控制电路26可检测从电力线11输出的电力小于目标电平，且驱动控制电路26可控制来自电力接口电路21的对应于电池12的电力输出而在内部电力线27提供额外电力。

在其它实施方案中，驱动控制电路26可检测从马达30输出的电平，诸如由于因下降电梯31造成的能量产生的电力，且可经由电力接口电路21从马达30或另一再生源输出电力给电源10中的一个或多个，诸如电力线11和电池12。

图2示出了根据实施方案的电梯电力管理系统200。类似于图1的电力管理系统1，电梯电力管理系统200包括电源10，其包括连接到电网和电池12的电力线11，且电梯电力管理系统200可包括额外电源，诸如太阳能电池板13和风力涡轮机14。系统200包括电梯控制器20和马达30。电梯控制器20包括电容电路24、换流器25和驱动控制电路26。虽然图2中示出了电池12，但可使用能够存储电力且将电力供应给电力管理系统的任何电力存储装置。

图1的有效电力转换器22对应于充电器/升压器电路203和204中的一个或多个，且图1的电接口23对应于图2的太阳能接口205和风力涡轮机接口206。充电器/升压器电路203经由换流器25连接在连接到电网的电力线11与连接到马达30的内部电力线27之间。充电器/升压器电路203可包括一个或多个整流器电路、滤波器和其它电路而在内部电力线27上产生电平，诸如DC电平。充电器/升压器电路204可包括一个或多个DC/DC转换器来将一个DC电平转换到另一DC电平。

驱动控制电路26包括电力控制器201和马达控制电路202。在一个实施方案中，马达控制电路202从马达30接收对应于马达30操作的信号，诸如马达30的旋转速度。马达控制电路202将速度控制信号输出到换流器25来控制从换流器25输出到马达30的电力信号。速度控制信号调整从换流器25输出到马达30的电平来驱动马达。

电力控制器201从电源10接收指示各自电源10中每一个的输入电平的信号，且输出到电力接口电路(包括充电器/升压器203和204、太阳能接口205和风力涡轮机接口206)，控制信号来控制从电源10到内部电力线27以及从内部电力线27到电源10的电力流量。

当确定由换流器25输出的电平处于最大临限电平且马达速度30小于目标速度时，电力控制器201从马达控制电路202接收电力限制信号。在实施方案中，电力控制器201控制充电器/升压器204、太阳能接口205和风力涡轮机接口206中的一个或多个来增大从各自电源10输出的电力。

图3是示出了根据实施方案供应给马达30的电力的图表。当马达30上的负荷(在一个实施方案中，其对应于电梯31上的负荷)是L1或更小时，马达30能够仅仅基于来自电力线11的电力LP而全速操作。负荷L1可对应于电负荷，其接着可对应于马达30上的物理负荷。举例来说，当电梯31中提供较重负荷时，以全速驱动马达30所需的电力量会增大。

在点L1处，线路电力LP达到其极限LPL，因此电力线11单独产生不足以全速操作马达30的电力。在检测到已经达到线路电力极限LPL且马达30低于全速操作之后，马达控制电路202可将电力限制信号输出到电力控制器201。接收电力限制信号之后，电力控制器201可对充电器/升压器204、太阳能接口205和风力涡轮机接口206产生控制信号来允许电力从充电器/升压器204、太阳能接口205和/或风力涡轮机接口206输出。从电池12、太阳能电池板13和/或风力涡轮机14输出的增大电力提供了有效电力升压B来增大内部电力线27上以及到马达30的电平。

在一个实施方案中来自电力线11的电力给马达30提供初级电力且来自一个或多个额外电源10(诸如电池12、太阳能电池板13和风力涡轮机14)的电力提供电力来补充电力线11。举例来说，直到驱动控制电路26检测到电力线11不足以全速驱动马达30，驱动控制电路26可控制电力接口电路21来仅从电力线11输出电力。

在另一实施方案中，驱动控制电路26可控制电力接口电路21而在正规操作期间从一个以上电源10输出电力。举例来说，驱动控制电路26可在常规操作期间使用来自电力线11、太阳能电池板13和风力涡轮机14中每一个的电力，且可仅在由其它电源10产生的电力不充分时从电池12汲取电力。

在一个实施方案中，电力线11是两相电力线，且由电池12产生的电力连接到第三相。在一个实施方案中，太阳能电池板13和风力涡轮机14中的一个或两个也连接到第三相。

在另一实施方案中，使用来自内部电力线27的电力给电池12充电。举例来说，在一个实施方案中，其中马达30是电梯马达且电梯31包括再生电力性能，马达30可在电梯31下降期间输出电力。在这种情况中，换流器25可供应电力给内部电力线27，且电力控制器201可控制充电器/升压器203和充电器/升压器204而从内部电力线27分别供应电力给电力线11和电池12。

在又一实施方案种，由电力线11产生且由充电器/升压器203供应到内部电力线27的电力的一部分可经由充电器/升压器204被供应到电池12。举例来说，如果马达30的负荷小于L1，那么可从电力线11提供的多余电力可被供应给电池12来给电池12充电。

图4是示出了根据一个实施方案供应给马达的电力的图表。在图4中，电力线11驱动马达30直到达到线路电力极限LPL，在这点上提供了升压电力B来使马达30维持全速。在图4中，提供虚线来指示马达30的速度S。给线路电力LP提供升压电力B允许马达30速度维持在目标水平。

图5是示出了根据一个实施方案从马达30供应的再生电力的图表。当马达30或其它再生源产生电力时，诸如当电梯31在其中有负荷的情况下下降时，电梯31包括再生电力系统且再生电力系统产生电力，驱动控制电路26首先提供电力LP给电力线11。如果产生的电力超过临限值Thresh，那么产生的超过临限值Thresh的任何电力B被提供给电池12来给电池12再充电。

图6是示出了根据一个实施方案补充从电力线11供应马达30的电力的流程图。在方块601中，通过施加电力给马达30而驱动被配置成驱动电梯31的马达30。在方块602中，确定是否达到所需最大速度。如果这样，那么程序结束。如果在方块602中确定尚未达到所需最大速度，那么可在操作603中确定线路电力是否是100％。如果不是，那么可在操作607中增大线路电力，且在操作602中再次比较所述速度与目标速度。

在一个实施方案中，在操作603中检测线路电力可包括检测电源10的电平。检测线路电力还可包括检测输入到或从换流器25输出的电力。在一个实施方案中，增大线路电力607包括增大从换流器25输出到马达30的电平。举例来说，可通过控制充电器/升压器203来增大从电力线11供应到内部电力线27的电平，且可在操作607中通过增大换流器25开关的周期比来增大从内部电力线27输出到马达30的电力。

如果在操作603中确定线路电力是100％或从换流器25输出的电力无法基于输入到充电器/升压器203和/或换流器25的当前电力而增大，那么在操作604中可增大替代电平。在一个实施方案中，增大替代电平包括增大从电池11到内部电力线27的电力。此外，来自一个或多个额外电源(诸如太阳能电池板13、风力涡轮机14或任何其它电源)的电力可针对内部电力线27增大。在一个实施方案中，马达控制电路202可输出电力限制信号到电力控制器201来指示换流器25正基于内部电力线27的电平将最大电平输出到马达30，且马达30低于目标速度操作。电力控制器201接着可输出控制信号到充电器/升压器204以及太阳能接口205和风力涡轮机接口206中的一个或多个来增大提供给内部电力线27的电力，从而增大提供给马达30的电平。

在方块605中，可确定马达30是否已经达到目标速度。举例来说，马达30可将指示当前马达速度的传感器信号或控制信号输出到马达控制电路202，且马达控制电路202可比较当前马达速度与目标速度。如果在方块605中确定已经达到目标速度，那么使供应给马达30的电力升压的程序结束。然而，如果在操作605中确定尚未达到目标速度，那么可在方块606中确定从替代电源10(包括电池12以及太阳能电池板13和风力涡轮机14中的一个或多个)供应的电平是100％。如果这样，那么电力升压程序结束，且马达30以小于100％的速度操作。另外，从替代电源604输出的电力增大。

根据实施方案，即使在一个或多个电源10故障或输出的电平不足以全速驱动马达30时，被配置成驱动电梯31的马达30仍可操作。举例来说，即使在电池12故障的情况下，电力线11仍可低于全速驱动马达30。相反地，如果电力线11故障，那么电池12、太阳能电池板13和风力涡轮机14或任何其它替代电源10可发电来驱动马达30。

此外，即使在电源10中的一个或多个产生的电力不足以驱动马达30时，马达30仍可全速操作。举例来说，如果电力线11产生的电力不足以用马达30驱动特定负荷，那么一个或多个替代电源(诸如电池12、太阳能电池板13和风力涡轮机14)可提供电力升压来提供额外电力而驱动马达30。因此，虽然在一些实施方案中电源10能够在两种情况中发挥作用，诸如使用来自电力线11而不是电池12来操作马达30，或使用来自电池12而不是电力线11的电力来操作马达30，但在其它实施方案中，电源10可一起用来将电力升压到大于电源10单独操作的电平。

此外，当由电力线11、太阳能电池板13和风力涡轮机14中的一个或多个产生的电力多于以目标速度驱动马达20所需的电力时，任何多余产生的电力可被引导到电池12来给电池12充电。举例来说，当马达30处于空转状态且不需要电力来驱动马达30时，来自太阳能电池板13、风力涡轮机14或其它电源的电力可被提供到内部电力线27，且经由充电器/升压器204供应给电池12。此外，当由电力线11、太阳能电池板13和风力涡轮机14中的一个或多个产生的电力多于以目标速度驱动马达20所需的电力时，任何多余产生的电力可被引导到电网，或引导到连接到电网的电力线11。在一个实施方案中，多余电力的一部分经由电力线11供应给电网且其余部分被供应给电池12。

虽然太阳能电池板13和风力涡轮机14作为替代电源的两个实例来提供，但应了解任何电源可被提供给系统1或200来给系统1或200供电。此外，虽然在一个实施方案中系统被描述成三相电力系统，但应了解实施方案不限于三相电力系统，而是可包括具有任何数目的所需相位的电力系统。此外，虽然实施方案针对被配置成驱动电梯31的马达30，但应了解实施方案可针对其中马达30驱动车辆、托架、平台或能够具有变化负荷的其它结构且被配置成从马达30提供再生电力的任何系统。

应了解实施方案中描述的电路可包括硬件(包括处理器、存储器、逻辑电路和其它支持电路)来计算值、比较信号、处理信号以及产生信号。此外，实施方案包括存储在存储器中且由处理器执行的软件程序而以本文阐述的方式控制从电源10到被配置成驱动电梯31的马达30以及从马达30到电源10的电力供应。

虽然已经仅结合有限数量的实施方案详细描述本发明，但应易于了解本发明不限于这些公开的实施方案。更确切地说，本发明可被修改来并入本文未描述但与本发明的精神和范围匹配的任何数目的变动、变更、替代或等效配置。此外，虽然已经描述本发明的各个实施方案，但应了解本发明的方面可仅包括所述实施方案中的一些。因此，本发明不应视为受限于前述描述，而仅受限于附属权利要求书的范围。

Claims (19)

1.一种系统，其包括：

电力线，其连接到电网；

马达，其连接到所述电力线且被配置成从所述电力线接收电力来驱动电梯；

替代电源，其连接到所述马达；和

电力控制系统，其被配置成：控制所述电力线来给所述马达供电以便驱动所述电梯；检测从所述电力线供应的电力的预定临限值；以及基于确定从所述电力线供应的电力的所述预定临限值而将来自所述电力线的电力和来自所述替代电源的电力供应给所述马达。

2.根据权利要求1所述的系统，其中电力的所述预定临限值是能够从所述电力线供应的最大电平。

3.根据权利要求2所述的系统，其中所述电力控制系统被配置成基于所述马达在所述预定临限值的操作来确定是否提供所需马达输出，且增大从所述替代电源提供的所述电力直到提供所述所需马达输出。

4.根据权利要求1所述的系统，其中所述电力线是两相电源线，且所述替代电源连接到所述电力线的第三相来产生三相电力信号。

5.根据权利要求1所述的系统，其中所述替代电源包括电池。

6.根据权利要求5所述的系统，其中所述替代电源还包括太阳能电池板和风力涡轮机的至少一个。

7.根据权利要求5所述的系统，其中所述电力控制系统被配置成：检测从所述马达供应的第二预定临限值；将等于或小于所述第二预定临限值的电平供应给所述电力线；以及将超过所述第二预定临限值的电平供应给所述电池。

8.根据权利要求1所述的系统，其还包括：

第一升压器电路，其位于所述电力线与马达电源线之间，所述马达电源线位于所述马达与所述第一升压器电路之间；和

第二升压器电路，其位于所述替代电源与马达电源线之间。

9.根据权利要求8所述的系统，其中所述替代电源包括电池和太阳能电池板与风力涡轮机中的至少一个，

所述第二升压器位于所述电池与所述马达电源线之间，且

太阳能接口和风力涡轮机接口中的至少一个位于所述太阳能电池板和所述风力涡轮机中的各自一个与所述马达电源线之间。

10.一种电梯马达电力管理电路，其包括：

马达控制器，其被配置成检测驱动电梯的所述马达的旋转速度并且检测所述旋转速度是否对应于目标旋转速度；和

电力控制器，其检测连接到电网的电力线和替代电源的电平，且在确定所述电力线的电平处于预定最大电平且所述马达的所述旋转速度小于所述目标旋转速度之后，控制所述替代电源来输出除了从所述电力线供应的电力之外的电力给所述马达。

11.根据权利要求10所述的电梯马达电力管理电路，其中所述替代电源包括电池。

12.根据权利要求11所述的电梯马达电力管理电路，其中所述替代电源还包括太阳能电池板和风力涡轮机的至少一个。

13.根据权利要求10所述的电梯马达电力管理电路，其中所述电力线是多相电力线且所述替代电源连接到所述多相电力线的一个相。

14.一种方法，其包括：

检测被配置成驱动电梯的马达的旋转速度；

检测供应电力给所述马达的电力线的电平；且

在确定所述电力线的电平处于预定最大电平且所述马达的旋转速度小于目标旋转速度之后，组合来自替代电源的电力与来自所述电力线的电力来驱动所述马达。

15.根据权利要求14所述的方法，其还包括增大从所述替代电源供应的电平直到所述马达的所述旋转速度等于所述目标旋转速度。

16.根据权利要求14所述的方法，其中所述替代电源包括电池。

17.根据权利要求16所述的方法，其中所述替代电源还包括太阳能电池板和风力涡轮机的至少一个。

18.根据权利要求16所述的方法，其还包括：

检测从所述马达供应的电力的第二电平；

比较所述第二电平与预定临限电平；

将低于所述预定临限电平的所述第二电平的第一部分提供给所述电力线，且将处于或高于所述临限值的所述第二电平的第二部分提供给所述电池。

19.根据权利要求18所述的方法，其中将所述第二电平的所述第一部分提供给所述电力线包括供应电力给电网，且

将所述第二电平的所述第二部分提供给所述替代电源包括使所述电池再充电。