CN105098967B - 电梯自动解救及节能装置以及其控制方法、以及超级电容器模块 - Google Patents

电梯自动解救及节能装置以及其控制方法、以及超级电容器模块 Download PDF

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Abstract

本申请涉及一种电梯自动解救及节能装置以及电梯自动解救及节能控制方法、以及超级电容器模块。该方法包括：当电网正常供电时，选择三相电网中的单相电作为电梯控制系统的交流电源；控制直流‑直流变换器对与其连接的超级电容器模块充电至规定的备用电能；当电网突然中断时，选择使用所述超级电容器模块存储的电能作为牵引机和电梯控制系统的解救电能。本申请使用超级电容器模块，可使得能够在电网突然断电时，提供稳定可靠的电梯解救电源，并且还能存储电梯制动运行时所耗散的回馈电能，并在电动运行时利用该回馈电能，从而节约了能源。

Description

电梯自动解救及节能装置以及其控制方法、以及超级电容器 模块
技术领域
本申请涉及电梯故障测试，尤其涉及一种电梯自动解救及节能装置以及其控制方法、以及超级电容器模块。
背景技术
目前使用的电梯主要有两个缺点：其一是在断电紧急情况下电梯不能使用，造成原来运行的电梯会突然停下，电梯里的乘客由于稀薄的空气而受到安全的威胁，导致乘客紧张不安、焦虑、恐慌的情绪，而且把乘客从电梯里解救出来也是困难的；其二是在电梯牵引电机制动时产生的回馈电能被制动电阻器所消耗，因此降低了电梯系统的效率。
对于目前的电梯紧急停靠楼层技术来说，一般选择可充电电池做为电梯紧急情况下的备用电源。应该指出的是，可充电电池具有如下缺点：一定的使用寿命、比较长的充电时间、比较小的电压范围。这些缺点会对电梯紧急停靠楼层设备的稳定性和可靠性产生不良影响。
对电梯系统来说，重载向下运行或轻载向上运行会带来势能的变化，因此电梯减速时牵引电机会产生制动能量，通过电机和逆变器，这种制动能量能够回馈到逆变器的直流母线，这将造成直流母线电压升高。然而，总所众知，直流母线电压不能超过限值。为了保持直流母线电压处于安全水平，通常采用两种方法释放回馈电能。第一种方法是由制动电阻耗散回馈电能，第二种方法是通过逆变器回馈电能到电网。显然，前者浪费了回馈电能，后者有效地回收了回馈电能。但是，后者具有不可忽视的缺点，那就是输出到电网的回馈电力具有谐波，因而会对电网造成污染。
发明内容
为解决以上问题，本申请提供了一个基于超级电容器模块的电梯自动解救及节能装置及其控制方法，能够稳定可靠地提供，突然停电时电梯紧急停靠楼层的备用电源并能够实现电梯的节能运行。根据本申请的一个方案，提供一种电梯自动解救及节能装置，包括：
超级电容器模块，用于存储电能，该电能包括用于电梯断电紧急停靠的备用电能以及牵引电机制动时产生的回馈电能；直流-直流变换器，其连接所述超级电容器模块并连接用于驱动电梯的牵引电机的电机驱动器，用来将所述超级电容器模块的电压转换为所述电机驱动器中直流母线的电压，也用于将所述直流母线的电压转换为所述超级电容器模块的电压；直流-交流逆变器，其连接所述直流-直流变换器，用于将所述直流-直流变换器输出的直流电转换为交流电；开关转换电路，其连接所述直流-交流逆变器和一电网，用于在所述直流-交流逆变器和所述电网之间进行选择切换，以将所述直流-交流逆变器所转换后的交流电输出给一电梯控制系统或将所述电网的电力输出给所述电梯控制系统；能量管理系统，连接所述直流-直流变换器、所述直流-交流逆变器、所述开关转换电路，用于当所述电网正常供电时，控制所述开关转换电路将所述电网连接至所述电梯控制系统作为其交流电源，并控制所述直流-直流变换器对所述超级电容器模块充电至规定的备用电能，并用于当所述电网突然断电时，控制所述直流-直流变换器将来自所述超级电容器模块中的电能转换为直流电传输给所述直流-交流逆变器，控制所述直流-交流逆变器将所述直流电转换为交流电，并控制所述开关转换电路将该交流电连接至所述电梯控制系统以作为其交流电源，同时控制所述直流-直流变换器将来自所述超级电容器模块中的电能供电给所述电机驱动器。
根据本申请的一个实施例，所述超级电容器模块包括多个并联连接的支路，其中每个支路由多个串联连接的超级电容器单元组成，所述超级电容器单元包括并联连接的超级电容器及均衡电路，其中所述均衡电路用于保持与其并联连接的超级电容器工作在正常的容许范围内。
根据本申请的一个实施例，所述能量管理系统还用于当所述牵引电机制动时，控制所述直流-直流变换器使所述超级电容器模块存储由牵引电机制动产生的回馈电能，且当所述牵引电机工作于电动模式时，控制所述直流-直流变换器将所述超级电容模块所存储的回馈电能供电给所述牵引电机。
根据本申请的一个实施例，所述能量管理系统还用于：在牵引机制动运行时，如果所述超级电容器模块的电能小于制动回馈电能限值，则控制所述直流-直流变换器将由于牵引机制动运行所产生的回馈电能传送给所述超级电容器模块存储；否则，将由于牵引机制动运行所产生的回馈电能释放掉；其中所述制动回馈电能限值表示所述超级电容器模块允许的最大容量。
根据本申请的一个实施例，所述能量管理系统还用于：在牵引电机电动运行时，确定所述超级电容器模块的电能是否大于用于电梯急救运行所需的解救电能；如果所述超级电容器模块的电能大于所述解救电能，通过所述直流-直流变换器将所述超级电容器模块的回馈电能传送给电机驱动器；否则控制所述直流-直流变换器停止工作。
根据本申请的一个实施例，所述能量管理系统还用于根据所述超级电容器模块的电能大小，确定是否需要向所述超级电容器模块充电；如果所述超级电容器模块的电能小于用于电梯急救运行所需的解救电能，则控制与超级电容器模块相连的直流-直流变换器向超级电容器模块充电；否则，停止向所述超级电容器模块充电。
根据本申请的一个实施例，所述能量管理系统还用于当突然断电时发送指令给电梯控制系统，从而通过电梯控制系统使电梯紧急停靠到最近楼层。
根据本申请的一个实施例，所述电梯自动解救及节能装置还包括超级电容管理系统，用来监视和管理所述超级电容器模块的运行，在发现所述超级电容器模块出现故障时发送相应的故障信息给所述能量管理系统。
根据本申请的一个实施例，所述直流-直流变换器是一个多相双向功率变换器，其由多个相电路构成，每个相电路包括一个电感和两个功率开关器件。
根据本申请的一个实施例，所述直流-交流逆变器可由功率开关器件、功率二极管、电感、电容器、驱动电路和控制电路组成。
根据本申请的一个实施例，所述开关转换电路由接触器或功率开关器件和驱动电路组成。
根据本申请的另一方案，提供一种电梯自动解救及节能控制方法，包括：当电网正常供电时，选择三相电网中的单相电作为电梯控制系统的交流电源；控制直流-直流变换器对与其连接的超级电容器模块充电至规定的备用电能；当电网突然中断时，选择使用所述超级电容器模块存储的电能作为牵引机和电梯控制系统的解救电能。
根据本申请的一个实施例，在当电网正常供电时，所述方法还包括：根据所述超级电容器模块的电能大小，确定是否需要向所述超级电容器模块充电；如果所述超级电容器模块的电能小于用于电梯急救运行所需的解救电能，则控制与超级电容器模块相连的直流-直流变换器向超级电容器模块充电；否则，停止向所述超级电容器模块充电。
根据本申请的一个实施例，当电网突然中断时，所述方法还包括：发出控制信号给依次连接的直流-直流变换器、直流-交流逆变器、开关转换电路，从而使得所述直流-直流变换器将超级电容器模块存储的电能传递至电机驱动器和所述直流-交流逆变器，所述开关转换电路将选择所述直流-交流逆变器的输出作为电梯控制系统的交流电源；同时发出控制信号给所述电梯控制系统，迫使电梯自动紧急停靠于最近的楼层。
根据本申请的一个实施例，所述方法还包括：在牵引机制动运行时，如果所述超级电容器模块的电能小于制动回馈电能限值，则控制所述直流-直流变换器将由于牵引机制动运行所产生的回馈电能传送给所述超级电容器模块存储；否则，将由于牵引机制动运行所产生的回馈电能释放掉；其中所述制动回馈电能限值表示所述超级电容器模块允许的最大容量
根据本申请的一个实施例，所述方法还包括：在牵引电机电动运行时，确定所述超级电容器模块的电能是否大于用于电梯急救运行所需的解救电能；如果所述超级电容器模块的电能大于所述解救电能，通过所述直流-直流变换器将所述超级电容器模块的回馈电能传送给电机驱动器；否则控制所述直流-直流变换器停止工作。
根据本申请的再一个方案，还提供一种超级电容器模块，所述超级电容器模块存储用于电梯断电紧急停靠的备用电能以及牵引电机制动产生的回馈电能，所述超级电容器模块包括多个并联连接的支路，其中每个支路由多个串联连接的超级电容器单元组成，所述超级电容器单元包括并联连接的超级电容器及均衡电路，其中所述均衡电路用于保持与其并联连接的超级电容器工作在正常的容许范围内。
根据本申请的一个实施例，所述超级电容器为超级电容器单体或由并联连接的多个超级电容器单体组成。
本申请使用超级电容器模块，可使得能够在电网突然断电时，提供稳定可靠的电梯解救电源，并且还能存储电梯制动运行时所耗散的回馈电能，并在电动运行时利用该回馈电能，从而节约了能源。
尽管在不背离本申请的新颖性概念的精神和范围可实现其中的变型和修正，但从结合如下附图的如下优选实施例的描述中，本申请的这些和其它方案将变得显而易见。
附图说明
附图示出了本申请的一个或多个实施例，与书面描述一起，用来说明本申请的原理。如有可能的话，在附图中通篇使用相同的附图标记来指代实施例的相同或类似的元件，并且其中：
图1为本申请的电梯自动解救及节能装置的原理框图；
图2为图1所示的电梯自动解救及节能装置的架构示意图；
图3示出了根据本申请一实施例的超级电容器模块1的电路结构示意图；
图4示出了根据本申请一实施例的超级电容器模块1中的均衡电路(BC)的电路结构示意图；
图5示出了根据本申请一实施例的直流-直流变换器的电路结构示意图；
图6示出了根据本申请一实施例的直流-交流逆变器的电路结构示意图；
图7示出了根据本申请一实施例的开关转换电路的电路结构示意图；
图8示出了根据本申请一实施例的电梯自动解救及节能的控制方法。
具体实施方式
下面将详细描述本申请的具体实施例。应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本申请。
现将参考附图(其中示出了本申请的示例实施例)在下文中更全面地描述本申请。然而，可以由多种不同形式来实施本申请，并且本申请不应被解释为限于本文所提出的实施例。更确切地说，提供这些实施例，从而本披露内容将为深入的和完整的，并且将向本领域普通技术人员全面地传达本申请的范围。类似的附图标记通篇指代类似的元件。
本文所使用的术语仅是为了描述特定实施例，而非倾向于作为本申请的限制。如在本文所使用的，除非文中清楚地另有表示，单数形式“一个”、“一”以及“该”也倾向于包含复数形式。还应理解到，当在本文使用术语“包括”和/或“包括有”、“包含”和/或“包含有”、或“具备”和/或“具有”时，这些术语指定了所陈述的特征、区域、整数、步骤、操作、元件和/或组件的存在，而并未排除一个或多个其它特征、区域、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其组合的存在或附加。
除了另有界定之外，本文所使用的所有术语(包含技术和科技术语)具有如同本申请所属的本领域普通技术人员通常理解的相同意义。还应理解到，除了本文所明确限定的之外，术语(如在通用字典中所限定的术语)应被解释为具有与在相关技术和本披露内容中的意思相一致的意思，而不被解释为理想化的或过于形式化的意义。
本申请提出一个基于超级电容器模块的电梯自动解救及节能装置，其可提供电梯的节能运行和突然停电时电梯紧急停靠楼层的备用电源。当电网正常供电时，本申请除正常供电给电梯牵引电机外，还将自动存储用于电梯断电紧急停靠的备用电能以及牵引电机制动时产生回馈电能。当发生电力突然断电时，本申请将存储于超级电容器模块的电能自动供电给电梯系统，使电梯系统运行并紧急停靠在最近楼层。
图1为本申请的电梯自动解救及节能装置的原理框图。图2为图1的架构示意图。参照图1和图2，本申请的电梯自动解救及节能装置由能量管理系统6、超级电容器模块1、直流-直流变换器2、直流-交流逆变器3、开关转换电路4组成，该电梯自动解救及节能装置与外部三相电网9、电机驱动器8相连，该电梯自动解救及节能装置在电网供电正常时向电机驱动器8提供电网的电力来驱动牵引电机7牵引电梯正常运行，在电网突然断电时提供其存储的电能给电机驱动器8来驱动牵引电机7和电梯控制系统从而解救电梯的运行。
在本申请的一个实施例中，能量管理系统6是本申请装置的智能控制中心，用来控制电梯的自动解救和节能运行的实现。
具体地，如果电网正常供电，能量管理系统6将发送控制信号给开关转换电路4，从而使得开关转换电路4选择三相电网中的单相电源作为电梯控制系统10的交流电源。同时，当电网正常供电时，能量管理系统6还控制直流-直流变换器2对超级电容器模块1充电至规定的备用电能，该备用电能被用来当电网突然断电时供电给电梯控制系统10和牵引电机7。
根据本申请的一个实施例，电梯运行分为两种情况，一种上行情况，一种是下行情况。在电梯下行时，牵引电机7处于制动模式，这时候，能量管理系统6控制直流-直流变换器2使超级电容器模块1吸收牵引电机7制动所产生的回馈电能。在电梯上行时，牵引电机7工作于电动模式，能量管理系统6控制直流-直流变换器2将上述吸收的回馈电能供电给牵引电机，从而实现电梯的节能运行。
当电网突然停电时，能量管理系统6控制直流-交流逆变器3将直流电转换为单相交流电，其中该直流电来源于超级电容器模块1所存储的电能，并控制开关转换电路4将该单相直流-交流逆变器3输出的单向交流电连接至电梯控制系统10的作为其单相交流电源。同时，能量管理系统6还控制直流-直流变换器2使超级电容器模块1将存储的备用电能供电给与电机驱动器8相连的直流母线。在这种情况下，能量管理控制系统6还发出信号给电梯控制系统10，使电梯紧急停靠在最近的楼层，从而实现突然停电时电梯的自动解救。这里，能量管理控制系统6发出的给电梯控制系统10的信号可以理解为一个电压信号。例如，没有故障时，该电压信号可以为12伏或24伏电压等；当有故障时，该电压信号可以为零伏电压，取决于电梯控制系统接口要求。
根据本申请的一个实施例，电梯自动解救及节能装置还可包括超级电容管理系统5，用来监视和管理超级电容器模块1的运行，它测量和监视每个超级电容单体电压和模块不同位置的温度。如果超级电容管理系统5发现任何存在于超级电容模块中的过压、过温、欠温的发生，那么它立即会发送相应的故障信息给能量管理系统6。
下面将分别参考图3-图6分别描述电梯自动解救及节能装置中各单元的具体电路结构和工作原理。
图3示出了根据本申请一实施例的超级电容器模块1的电路结构示意图。超级电容器模块1与直流-直流变换器2相连，通过该直流-直流变换器2，存储用于电梯断电紧急停靠所需的备用电能和牵引电机制动所产生的回馈电能，并在电网突然断电时释放备用电能用于电梯紧急停靠和释放回馈电能给牵引电机。参见图3，超级电容器模块1包括多个并联连接的超级电容器和均衡电路。其中，超级电容器模块1可由m个支路并联连接(m为正整数)组成，每个支路由n个串联连接的单元组成(n为正整数)，每个单元由并联连接的超级电容器与均衡电路(BC)组成。超级电容器可以是一个超级电容器单体，也可以由若干个超级电容器单体并联组成。
图4示出了根据本申请一实施例的超级电容器模块1中的均衡电路(BC)的电路结构示意图。参考图4，该均衡电路可由电阻器(R1,R2,R3,R4,R5,R6,R7,R8)、电容器(C1)、可调式精密并联稳压器(U1)、三极管(Q1)、MOSFET(Q2)组成。上述图4所示的均衡电路仅是本申请的一个示例，本申请不限于此。
均衡电路(BC)用来保持与其并联连接的超级电容器的正常工作。如果超级电容器的电压超过规定值，那么三极管(Q1)和MOSFET(Q2)将导通，从而该超级电容器向电阻器(R8)放电，超级电容器电压就会减小，从而达到保护超级电容器电压不超过允许值的目标。如果超级电容器电压不超过规定值，该均衡电路(BC)不工作。
图5示出了根据本申请一实施例的直流-直流变换器的电路结构示意图。该直流-直流变换2与超级电容器模块1、电机驱动器8、直流-交流逆变器3相连接，并被能量管理系统6控制。参考图5，直流-直流变换2由电感(L1～LK)、功率开关器件(T1～T2K)、功率二极管(D1～D2K)、驱动电路和控制电路组成(k为正整数)，直流-直流变换2的输出可直接连接电机驱动器8的直流母线。这里，功率开关器件可以是IGBT、GTO或MOSFET等开关器件，但本申请不限于此。上述图5所示的直流-直流变换器仅是本申请的一个示例，本申请不限于此。
直流-直流变换器2接收能量管理系统6的控制信号，用来将超级电容器模块1的电压转换为电机驱动器8中直流母线的电压，也可将直流母线的电压转换为超级电容器模块1的电压。同时，直流-直流变换器2将超级电容器模块1存储的电能通过直流母线传递给牵引电机7，反之，它也可将牵引电机制动时所产生的回馈电能存储到超级电容器模块1中。
图6示出了根据本申请一实施例的直流-交流逆变器的电路结构示意图。直流-交流逆变器3与直流-直流变换2、电机驱动器8、开关转换电路4相连接，并被能量管理系统6控制。参考图6，直流-交流逆变器3可由功率开关器件(Tf1,Tf2,Tf3,Tf4)、功率二极管(Df1,Df2,Df3,Df4)、电感(Lf)、电容器(Cf)、驱动电路和控制电路组成。上述图6所示的直流-交流逆变器仅是本申请的一个示例，本申请不限于此。
该单相直流-交流逆变器3由能量管理系统6控制，用来将超级电容器模块1存储电能通过直流-直流变换器2传递到直流母线上的电压逆变为单相交流电压，随后该交流电经过开关转换电路4供应给电梯控制系统，从而在突然断电时控制电梯紧急停靠。
图7示出了根据本申请一实施例的开关转换电路的电路结构示意图。开关转换电路4与电网9、电梯控制系统10相连接，它由接触器或功率开关器件(S1,S2)和驱动电路组成。该开关转换电路4由能量管理系统6控制，如果电网正常供电，那么来自三相电网的单相电网被连接至电梯控制系统10作为其单相交流电源，如果电网突然断电，那么直流-交流逆变器输出被连接至电梯控制系统作为其单相交流电源。
下面结合图8描述了电梯自动解救及节能的控制方法。
参考图8，电梯自动解救及节能的控制方法分为电网正常供电时存储用于解救电梯运行的电能，在电网突然断电时使用存储的电能作为牵引电机的备用电源并作为电梯控制系统的电源，从而使得电梯控制系统控制电梯运行并紧急停靠到最近楼层。
在电网正常供电的情况下，能量管理系统6控制直流-直流变换器2对超级电容器模块1充电至规定的备用电能，当牵引电机7处于制动时，能量管理系统6发送控制信号给直流-直流变换器2，直流-直流变换器2将牵引电机7处于制动时所产生的回馈电能传递给超级电容器模块1。而当牵引电机7处于牵引电动运行时，能量管理系统6发送控制信号给直流-直流变换器2，直流-直流变换器2将存储于超级电容器模块1的回馈电能通过直流母线再供电给牵引电机。如果电网突然断电，能量管理系统6立即发出控制信号给直流-直流变换器2和开关转换电路4，直流-直流变换器2将超级电容器模块1存储的电能传递至直流母线，开关转换电路4将选择直流-交流逆变器3输出作为电梯控制系统的交流电源；同时，发出控制信号给电梯控制系统10，迫使电梯自动紧急停靠于最近的楼层。如果能量管理系统6接收到来自超级电容管理系统5的有关故障信息，能量管理系统6将发出控制信号给直流-直流变换器2，直流-直流变换器2将停止工作。而且，能量管理系统发出报警信息。
具体地，当电网正常供电时，选择三相电网中的单相电作为电梯控制系统的交流电源，这时，能量控制系统6控制直流-交流逆变器3停止工作。在这种情况下，根据超级电容器模块的电能大小，来确定是否需要在正常供电情况下向超级电容器模块1充电(例如，能量控制系统6通过直流-直流变换器探测到超级电容器模块电压，以此估算超级电容器模块的电能)，以存储备用电能。
如果超级电容器模块1的电能小于用于电梯急救运行所需的解救电能，就需要控制直流-直流变换器向超级电容器模块1充电，从而通过直流-直流变换器是三相电网供应给电机驱动器直流母线上的直流电供应给超级电容器模块1，以充电至规定的备用电能。如果超级电容器模块1的电能大于用于保证电梯急救运行所需的解救电能，说明超级电容器模块1中存储的电能足够大到其可以保证电梯急救运行所需的解救电能。这里，解救电能是根据电梯容量、功率等估算出的一个用于电梯自动解救的电能值。
根据本申请的一个实施例，根据电梯上行还是下行，也即，牵引电机是电动运行还是制动运行，来确定如何存储和供应回馈电能。
在电梯下行也即牵引机制动运行时，如果超级电容器模块1的电能小于制动回馈电能限值，则说明超级电容器模块1还可以存储电能，则控制直流-直流变换器将在直流母线上的由于牵引机制动运行所产生的回馈电能传送给超级电容器模块1存储。这里，所述制动回馈电能限值代表了超级电容器模块1允许的最大容量。如果超级电容器模块1的电能超过了制动回馈电能限值，则通过直流母线将由于牵引机制动运行所产生的回馈电能释放掉。根据本申请的一个实施例，直流母线可以将该回馈电能通过制动电路(如图2所示，制动电阻与一个开关串连后接入直流母线，所以此处称之为制动电路)放电，从而保持直流母线电压不超过其限值。
在牵引电机电动运行时，在保证超级电容器模块中的电能不小于解救电能的前提下，超级电容器模块1将存储的多余的回馈电能传送给直流母线，以供应给电机驱动器，从而实现节能。因此，在将回馈电能供应给电机驱动器之前，先要确定超级电容器模块1的电能是否大于要求的解救电能，在超级电容器模块1的电能大于要求的解救电能的情况下，确定通过直流-直流变换器将超级电容器模块的回馈电能传送给电机驱动器的直流母线。如果超级电容器模块1的电能小于要求的解救电能，也即超级电容器模块1中的备用电能和回馈电能总和小于所要求的解救电能，这时候，控制直流-直流变换器停止工作，而并不传送回馈电能。
而当电网突然断电时，能量管理系统6选择使用超级电容器模块1存储的电能为牵引电机和电梯控制系统的解救电能，这时，能量管理系统6发出控制信号给直流-直流变换器2，直流-直流变换器2将超级电容器模块1存储的电能传递至直流母线，直流-交流逆变器3开始工作，然后能量管理系统6发出指令给开关转换电路4将选择直流-交流逆变器3输出作为电梯控制系统10的交流电源；同时，发出控制信号给电梯控制系统10，迫使电梯自动紧急停靠于最近的楼层。
根据上述实施例，本申请使用超级电容器模块，可使得能够在电网突然断电时，提供稳定可靠的电梯解救电源，并且还能存储电梯制动运行时所耗散的回馈电能，并在电动运行时利用该回馈电能，从而节约了能源。
选择并描述这些实施例是为了说明本申请的原理和其实践性应用，从而激发本领域普通技术人员利用本申请和各种实施例，并利用适于期望的特殊使用的各种变型。对本申请所属的本领域普通技术人员而言，替代实施例将变得显而易见，而并未背离其精神和范围。因此，通过所附权利要求而不是上述说明书和其中所描述的示例实施例来限定本申请的范围。

Claims (11)

1.一种电梯自动解救及节能装置，包括：
超级电容器模块，用于存储电能，该电能包括用于电梯断电紧急停靠的备用电能以及牵引电机制动时产生的回馈电能；
直流-直流变换器，其连接所述超级电容器模块并连接用于驱动电梯的牵引电机的电机驱动器，用来将所述超级电容器模块的电压转换为所述电机驱动器中直流母线的电压，也用于将所述直流母线的电压转换为所述超级电容器模块的电压；
直流-交流逆变器，其连接所述直流-直流变换器，用于将所述直流-直流变换器输出的直流电转换为交流电；
开关转换电路，其连接所述直流-交流逆变器和一电网，用于在所述直流-交流逆变器和所述电网之间进行选择切换，以将所述直流-交流逆变器所转换后的交流电输出给一电梯控制系统或将所述电网的电力输出给所述电梯控制系统；
能量管理系统，连接所述直流-直流变换器、所述直流-交流逆变器、所述开关转换电路，用于当所述电网正常供电时，控制所述开关转换电路将所述电网连接至所述电梯控制系统作为其交流电源，并控制所述直流-直流变换器对所述超级电容器模块充电至规定的备用电能，并用于当所述电网突然断电时，控制所述直流-直流变换器将来自所述超级电容器模块中的电能转换为直流电传输给所述直流-交流逆变器，控制所述直流-交流逆变器将所述直流电转换为交流电，并控制所述开关转换电路将该交流电连接至所述电梯控制系统以作为其交流电源，同时控制所述直流-直流变换器将来自所述超级电容器模块中的电能供电给所述电机驱动器，
所述能量管理系统还用于当所述牵引电机制动时，控制所述直流-直流变换器使所述超级电容器模块存储由牵引电机制动产生的回馈电能，且当所述牵引电机工作于电动模式时，控制所述直流-直流变换器将所述超级电容器模块所存储的回馈电能供电给所述牵引电机，
所述能量管理系统还用于：在牵引电机电动运行时，确定所述超级电容器模块的电能是否大于用于电梯急救运行所需的解救电能；如果所述超级电容器模块的电能大于所述解救电能，通过所述直流-直流变换器将所述超级电容器模块的回馈电能传送给电机驱动器；否则控制所述直流-直流变换器停止工作。
2.根据权利要求1所述的电梯自动解救及节能装置，所述超级电容器模块包括多个并联连接的支路，其中每个支路由多个串联连接的超级电容器单元组成，所述超级电容器单元包括并联连接的超级电容器及均衡电路，其中所述均衡电路用于保持与其并联连接的超级电容器工作在正常的容许范围内。
3.根据权利要求1所述的电梯自动解救及节能装置，所述能量管理系统还用于：在牵引机制动运行时，如果所述超级电容器模块的电能小于制动回馈电能限值，则控制所述直流-直流变换器将由于牵引机制动运行所产生的回馈电能传送给所述超级电容器模块存储；否则，将由于牵引机制动运行所产生的回馈电能释放掉；其中所述制动回馈电能限值表示所述超级电容器模块允许的最大容量。
4.根据权利要求1-3任一项所述的电梯自动解救及节能装置，所述能量管理系统还用于根据所述超级电容器模块的电能大小，确定是否需要向所述超级电容器模块充电；如果所述超级电容器模块的电能小于用于电梯急救运行所需的解救电能，则控制与超级电容器模块相连的直流-直流变换器向超级电容器模块充电；否则，停止向所述超级电容器模块充电。
5.根据权利要求1-3任一项所述的电梯自动解救及节能装置，所述能量管理系统还用于当突然断电时发送指令给电梯控制系统，从而通过电梯控制系统使电梯紧急停靠到最近楼层。
6.根据权利要求1-3任一项所述的电梯自动解救及节能装置，还包括超级电容管理系统，用来监视和管理所述超级电容器模块的运行，在发现所述超级电容器模块出现故障时发送相应的故障信息给所述能量管理系统。
7.根据权利要求1-3任一项所述的电梯自动解救及节能装置，所述直流-直流变换器是一个多相双向功率变换器，其由多个相电路构成，每个相电路包括一个电感和两个功率开关器件。
8.根据权利要求1-3任一项所述的电梯自动解救及节能装置，所述直流-交流逆变器可由功率开关器件、功率二极管、电感、电容器、驱动电路和控制电路组成。
9.根据权利要求1-3任一项所述的电梯自动解救及节能装置，所述开关转换电路由接触器或功率开关器件和驱动电路组成。
10.一种电梯自动解救及节能控制方法，包括：
当电网正常供电时，选择三相电网中的单相电作为电梯控制系统的交流电源；控制直流-直流变换器对与其连接的超级电容器模块充电至规定的备用电能；
当电网突然中断时，选择使用所述超级电容器模块存储的电能作为牵引机和电梯控制系统的解救电能，
当电网正常供电时，还包括：根据所述超级电容器模块的电能大小，确定是否需要向所述超级电容器模块充电；如果所述超级电容器模块的电能小于用于电梯急救运行所需的解救电能，则控制与超级电容器模块相连的直流-直流变换器向超级电容器模块充电；否则，停止向所述超级电容器模块充电，
当电网突然中断时，所述方法还包括：发出控制信号给依次连接的直流-直流变换器、直流-交流逆变器、开关转换电路，从而使得所述直流-直流变换器将超级电容器模块存储的电能传递至电机驱动器和所述直流-交流逆变器，所述开关转换电路将选择所述直流-交流逆变器的输出作为电梯控制系统的交流电源；同时发出控制信号给所述电梯控制系统，迫使电梯自动紧急停靠于最近的楼层，
其中，所述方法还包括：
在牵引电机电动运行时，确定所述超级电容器模块的电能是否大于用于电梯急救运行所需的解救电能；如果所述超级电容器模块的电能大于所述解救电能，通过所述直流-直流变换器将所述超级电容器模块的回馈电能传送给电机驱动器；否则控制所述直流-直流变换器停止工作。
11.根据权利要求10所述的电梯自动解救及节能控制方法，还包括：在牵引机制动运行时，如果所述超级电容器模块的电能小于制动回馈电能限值，则控制所述直流-直流变换器将由于牵引机制动运行所产生的回馈电能传送给所述超级电容器模块存储；否则，将由于牵引机制动运行所产生的回馈电能释放掉；其中所述制动回馈电能限值表示所述超级电容器模块允许的最大容量。
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