CN104843568A - 一种电梯数字化伺服驱动器 - Google Patents

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李明辉
韩云飞
杭帅楠
曹银涛
张跃强
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XJ Elevator Co Ltd
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    • B66B—ELEVATORS; ESCALATORS OR MOVING WALKWAYS
    • B66B11/00—Main component parts of lifts in, or associated with, buildings or other structures
    • B66B11/04—Driving gear ; Details thereof, e.g. seals
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
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Abstract

本发明公开了一种电梯数字化伺服驱动器，电源经电梯数字化伺服驱动器驱动电梯电机，所述电梯数字化伺服驱动器包括数字信号处理器、输入整流模块和输出逆变模块；所述数字信号处理器通过脉宽调制对输入整流模块和输出逆变模块的运行进行控制；所述输入整流模块为智能功率模块。本发明的技术方案通过智能功率模块实现能量回馈，节约能源。

Description

一种电梯数字化伺服驱动器
技术领域
本发明涉及一种电梯驱动器，具体涉及一种电梯数字化伺服驱动器。
背景技术
2014年，我国电梯保有量近400万台，年新增电梯60万台以上，已成为电梯制造量世界第一大国和在用电梯数量世界第一大国，但电梯浪费电能一直是困扰电梯技术发展的一大问题，电梯是势能负载，有轻载上行，重载上行，轻载下行，重载下行四种运行状态，其中，电梯轻载上行，重载下行时处于发电状态，目前，再生的电能通过驱动器制动电阻以热能的方式浪费掉，或者在普通驱动器之外加装电能回馈装置。
现有的电梯驱动器加电能回馈装置的模式具有成本高、能量回馈效率低、运行安全性低等缺点。一台同功率的电能回馈装置基本与一台驱动器价格相当，由于成本高、投入大，所以在电梯行业一直无法推广，电能回馈装置本身需要工作电源，耗费能源，另外，其回馈电能的启动是通过检测驱动器直流母线电压阀值实现，回馈效率低。由于电能回馈装置与驱动器不是闭环系统，所以，如果电能回馈装置故障，或不能将通过驱动器的再生电能准确回馈(过多或过少)，将引起驱动器故障，给电梯安全运行带来隐患。
发明内容
本发明的目的是提供一种将电梯轻载上行和重载下行时再生的电能回馈到供电系统的电梯数字化伺服驱动器。
为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：一种电梯数字化伺服驱动器，电源经电梯数字化伺服驱动器驱动电梯电机，所述电梯数字化伺服驱动器包括数字信号处理器、输入整流模块和输出逆变模块；所述数字信号处理器通过脉宽调制对输入整流模块和输出逆变模块的运行进行控制；所述输入整流模块为智能功率模块。通过智能功率模块实现能量回馈，节约能源。
数字信号处理器通过空间矢量脉宽调制算法计算输出逆变模块开关导通的时序、脉宽和频率，并根据计算结果控制输出逆变模块开关的导通。
数字信号处理器通过能量回馈算法计算输入整流模块开关导通的时序、脉宽、频率。
数字信号处理器内设置有直流母线电压阈值，当直流母线电压大于直流母线电压阈值时，所述数字信号处理器根据对输入整流模块开关导通的时序、脉宽、频率的计算结果控制输入整流模块开关的导通，实现电能从直流母线经过输入整流模块回馈给电网。
直流母线电压阈值大于等于580V，小于等于830V。
数字信号处理器根据电梯的运行时间和停止时间确定电梯的休眠时间和唤醒启动时间。
电梯的休眠时间和唤醒启动时间构成电梯运行时间模型，所述数字信号处理器根据电梯运行时间模型控制电梯的运行。实现电梯待机时，所述电梯数字化伺服驱动器进入休眠节能状态，实现电梯最大限度节约能源。
本发明的驱动器输入采用智能功率模块取代目前的二极管整流电路，通过数字信号处理器控制输入电能的双向流动，可以将这部分再生能源回馈到供电系统进行利用，并通过数字信号处理器建立智能数字化电梯运行时间模型，实现电梯待机时，所述电梯数字化伺服驱动器进入休眠节能状态，实现电梯最大限度节约能源。
附图说明
图1为本发明提供的一种电梯数字化伺服驱动器的电路图。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
如图1所示的一种电梯数字化伺服驱动器，电源经电梯数字化伺服驱动器驱动电梯电机，所述电梯数字化伺服驱动器包括数字信号处理器、输入整流模块和输出逆变模块；所述数字信号处理器通过脉宽调制对输入整流模块和输出逆变模块的运行进行控制；所述输入整流模块为智能功率模块。通过智能功率模块实现能量回馈，节约能源。
数字信号处理器通过空间矢量脉宽调制算法计算输出逆变模块开关导通的时序、脉宽和频率，并根据计算结果控制输出逆变模块开关的导通。
数字信号处理器通过能量回馈算法计算输入整流模块开关导通的时序、脉宽、频率。
数字信号处理器内设置有直流母线电压阈值，当直流母线电压大于直流母线电压阈值时，所述数字信号处理器根据对输入整流模块开关导通的时序、脉宽、频率的计算结果控制输入整流模块开关的导通，实现电能从直流母线经过输入整流模块回馈给电网。
直流母线电压阈值大于等于580V，小于等于830V。
数字信号处理器根据电梯的运行时间和停止时间确定电梯的休眠时间和唤醒启动时间。
电梯的休眠时间和唤醒启动时间构成电梯运行时间模型，所述数字信号处理器根据电梯运行时间模型控制电梯的运行。实现电梯待机时，所述电梯数字化伺服驱动器进入休眠节能状态，实现电梯最大限度节约能源。
所述智能功率模块不仅把功率开关器件和驱动电路集成在一起。而且还内部集成有过电压，过电流和过热等故障检测电路，并可将检测信号送到CPU。它由高速低功耗的管芯和优化的门极驱动电路以及快速保护电路构成。即使发生负载事故或使用不当，也可以保证智能功率模块自身不受损坏。智能功率模块一般使用绝缘栅双极型晶体管作为功率开关元件，内部集成电流传感器及驱动电路的集成结构。
现有技术中有多种所述能量回馈算法，在此不再赘述。
本发明的电梯数字化伺服驱动器主回路采用交-直-交的基本结构，输入整流模块和输出逆变模块都采用智能功率模块(IPM)，数字信号处理器(DSP)作中央处理器对两个智能功率模块进行控制，数字信号处理器通过脉宽调制控制输入电能的双向流动，电梯数字化伺服驱动器驱动电机时电能从供电端经由电梯数字化伺服驱动器到电机，电机发电时，电能从电机经由电梯数字化伺服驱动器回馈到供电系统。电梯数字化伺服驱动器在驱动电梯运行的过程中，中央处理器建立电梯运行时间模型，根据模型判断电梯运行、停止时间，确定电梯待机休眠时间、唤醒启动时间，实现电梯智能休眠功能，达到电梯节能效果。
该电梯数字化伺服驱动器采用智能功率模块(IPM)作输入整流和输出逆变电路，数字信号处理器(DSP)作为控制输入整流和输出逆变的中央处理器，实现电梯数字化伺服驱动器的四象限运行，解决电梯势能负载的再生能量回馈问题，结合智能数字化待机节能技术，实现电梯最大限度节约能源。
本发明的技术方案中电梯数字化伺服驱动器通过中央处理器建立智能数字化电梯运行模型(根据电梯应用场合将电梯分为：宾馆酒店、大型商场、写字楼、机场、地铁、医院、住宅小区、工厂等八种不同类型，按一天、一周时间周期内不同的开关梯时间、用梯高峰低谷时间，建立八种电梯运行基础时间模型，每种电梯运行基础时间模型根据实际运行情况，按日、周为周期进行运行统计，优化运行模型，优化休眠和唤醒时间，使模型贴近实际)，实现电梯待机休眠功能，达到电梯最大节能效果。
驱动电机时，数字信号处理器(DSP)控制输入整流模块的六个IGBT(绝缘栅双极型晶体管)成三相全波整流电路，电能从供电系统经驱动器输入端子Ua、Ub、Uc通过三相全波整流电路流向直流母线，数字信号处理器运用空间矢量脉宽调制算法计算并控制输出逆变模块开关导通的时序、脉宽、频率，电能从直流母线经过输出逆变模块给电机定子电枢，驱动电机运动。
电机发电时，电梯处于减速、重载下行、轻载上行时，电梯永磁同步电机处于发电状态，电能从永磁同步电机线圈经过电机侧输出逆变模块的续流二极管流向直流母线，致使直流母线电压升高，数字信号处理器检测到母线电压升高到直流母线电压阈值时启动能量回馈算法，(直流母线电压阈值为直流母线标准值的120％，直流母线标准值为580v～640v)计算并控制输入整流模块开关导通的时序、脉宽、频率，电能从直流母线PN经过输入端IPM回馈给电网，
本发明的技术方案能实现电梯的能量回馈与智能休眠，绿色节能。

Claims (7)

1.一种电梯数字化伺服驱动器，电源经电梯数字化伺服驱动器驱动电梯电机，其特征在于，所述电梯数字化伺服驱动器包括数字信号处理器、输入整流模块和输入出逆变模块；所述数字信号处理器通过脉宽调制对输入整流模块和输出逆变模块的运行进行控制；所述输整流模块为智能功率模块。
2.根据权利要求1所述的电梯数字化伺服驱动器，其特征在于，所述数字信号处理器通过空间矢量脉宽调制算法计算输出逆变模块开关导通的时序、脉宽和频率，并根据计算结果控制输出逆变模块开关的导通。
3.根据权利要求1所述的电梯数字化伺服驱动器，其特征在于，所述数字信号处理器通过能量回馈算法计算输入整流模块开关导通的时序、脉宽、频率。
4.根据权利要求3所述的电梯数字化伺服驱动器，其特征在于，所述数字信号处理器内设置有直流母线电压阈值，当直流母线电压大于直流母线电压阈值时，所述数字信号处理器根据对输入整流模块开关导通的时序、脉宽、频率的计算结果控制输入整流模块开关的导通，实现电能从直流母线经过输入整流模块回馈给电网。
5.根据权利要求4所述的电梯数字化伺服驱动器，其特征在于，所述直流母线电压阈值大于等于580V，小于等于830V。
6.根据权利要求1所述的电梯数字化伺服驱动器，其特征在于，所述数字信号处理器根据电梯的运行时间和停止时间确定电梯的休眠时间和唤醒启动时间。
7.根据权利要求6所述的电梯数字化伺服驱动器，其特征在于，所述电梯的休眠时间和唤醒启动时间构成电梯运行时间模型，所述数字信号处理器根据电梯运行时间模型控制电梯的运行。
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