CN105858369B - 一种电梯节能控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种电梯节能控制系统，包括DC/DC电能回收模块、超级电容器储能组件、DC/DC电能释放模块、散热模块和检测控制模块，所述电梯的变频器滤波电容通过DC/DC电能回收模块与超级电容器储能组件相连，所述超级电容器储能组件与DC/DC电能释放模块相连，所述检测控制模块与所述DC/DC电能回收模块、超级电容器储能组件和DC/DC电能释放模块相连，所述DC/DC电能释放模块与电梯的变频器直流母线相连。这样，由于超级电容器具有功率密度大、充电迅速、循环寿命长、能量密度较高、使用温度范围宽、储存寿命长、可靠性高、清洁环保等突出优点，因此所述电梯节能控制系统，发热量少，并且可以直接将存储的能量输送给电梯的变频器直流母线，所以对电网的污染也小。

Description

一种电梯节能控制系统
技术领域
本发明涉及节能控制领域，特别涉及一种电梯节能控制系统。
背景技术
随着科技的高速发展和房地产业的倔起，电梯工业随之呈井喷式成长，人们的日常生活和工业物流等领域都大量使用了高效的变频曳引系统，变频曳引系统给生产生活提供了便利，提高了效率；但与此同时，变频曳引系统也存在一个严重的共性问题，那就是运用变频曳引系统的电梯、系统都采用能耗电阻来耗能，这样使大量可利用的能源浪费掉，并由此产生了热污染问题，该热污染问题产生的原因是：变频曳引系统中的设备在上升或下降运行中所产生的势能与制动能量是由发热电阻以热能的形式来消耗的，如果产生的能量不及时地消耗就会使变频器母线电压升高影响设备的正常运行，造成故障，由此就造成了能源的严重浪费。
电梯在运行时重负载向下、轻负载向上及减速时会产生势能和制动能量，以电能方式输出到母线，升高了母线电压。变频器中的IGBT(绝缘栅双极型功率管)具有耐压限制，电压过高便会损坏功率模块，造成变频器损毁。现有技术中，解决此问题的主要方案包括：第一，通过制动电阻放电。此方案结构简单、安装方便、成本低；将能量通过制动电阻转化为热量的形式消耗掉，但通过电阻放掉的能量将产生大量的热量，升高机房的温度，不利于电梯的正常运行，往往还需要配置空调达到降温的目的，同时也造成了很大的能源浪费；第二，电能反馈逆变技术。电梯采用能量回馈单元，即将变频器直流母线上过高的电压通过IGBT功率管逆变成三相交流电返回至电网，有效地将处于发电工作状态的电机所产生的能量进行了回收，但也存在一些缺点，如存在较多的谐波，工作时对电网有一定的污染，此方案能节约一定的电能，但从用户的角度来讲，由于反馈的电力不均衡，既不能被同一建筑内的其它用电设施同时用尽，又不能冲减电表上的耗电量来降低用户的电能使用成本，很多情况下用户的电表在装了能量回馈单元后电表的读数不是减少而是增加了，故其尚难被接受；第三，电池储能。此方案可以储存能量和释放能量，但由于电池充放电次数、效率和对环境影响，因此，此方案的应用有一定的限制。
综上所述，如何提供一种节能效果更好、性能更稳定、对电网没有污染的电梯节能控制系统，是本领域人员亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种电梯节能控制系统，其不仅发热量少、节能效果更好，而且对电网的污染也小。
本发明的解决方案是这样实现的：本发明提出一种电梯节能控制系统，包括DC/DC电能回收模块、超级电容器储能组件、DC/DC电能释放模块、散热模块和检测控制模块，所述电梯的变频器滤波电容通过DC/DC电能回收模块与超级电容器储能组件相连，所述超级电容器储能组件与DC/DC电能释放模块相连，所述检测控制模块与所述DC/DC电能回收模块、超级电容器储能组件和DC/DC电能释放模块相连，所述DC/DC电能释放模块与电梯的变频器直流母线相连，所述散热模块与所述检测控制模块相连。这样，当电梯的电机处于发电状态时，将发出的能量储存于电梯变频器的滤波电容中，当电压超过可回收阀值时，通过DC/DC电能回收模块，将多余的能量储存在超级电容器储能组件中，当电梯负重运行时，当电压达到节能阀值时，通过DC/DC电能释放模块将存储在超级电容器储能组件中的能量输送给电梯的变频器直流母线，达到节能的目的。由于超级电容器具有功率密度大、充电迅速、循环寿命长、能量密度较高、使用温度范围宽、储存寿命长、可靠性高、清洁环保等突出优点，因此所述电梯节能控制系统，发热量少，并且可以直接将存储的能量输送给电梯的变频器直流母线，所以对电网的污染也小。而且设置了散热模块，当检测温度高于设定阀值时，散热模块启动，进行降温，确保系统能稳定运行。
本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述检测控制模块包括电梯运行状态检测子模块和电压检测子模块。
本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述电梯节能控制系统还包括DC/AC模块，所述DC/AC模块与所述超级电容器储能组件和电梯控制柜相连。
本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述电梯节能控制系统还包括辅助电源模块，所述辅助电源模块与所述检测控制模块相连。
本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述检测控制模块还包括市电断电检测子模块，当检测到市电断电时，启动DC/AC模块。
本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述检测控制模块还包括温度检测子模块，用于检测超级电容器储能组件的温度，当检测温度超过预设值时，启动所述散热模块。
本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述检测控制模块还包括温度检测子模块，用于检测环境温度，当检测温度超过预设值时，启动所述散热模块。
本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述温度检测子模块为温度传感器或温度测量仪。
本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述散热模块为散热风扇。
本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述电梯节能控制系统还包括故障报警模块，所述故障报警模块与所述检测控制模块相连。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本专利一种实施例涉及的电梯节能控制系统的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。此外，本领域技术人员根据本文件的描述，可以对本文件中实施例中以及不同实施例中的特征进行相应组合。
本发明实施例如下，请参见图1，一种电梯节能控制系统，包括DC/DC电能回收模块、超级电容器储能组件、DC/DC电能释放模块、散热模块和检测控制模块，所述电梯的变频器滤波电容通过DC/DC电能回收模块与超级电容器储能组件相连，所述超级电容器储能组件与DC/DC电能释放模块相连，所述检测控制模块与所述DC/DC电能回收模块、超级电容器储能组件和DC/DC电能释放模块相连，所述DC/DC电能释放模块与电梯的变频器直流母线相连，所述散热模块与所述检测控制模块相连。这样，当电梯的电机处于发电状态时，将发出的能量储存于电梯变频器的滤波电容中，当滤波电容中的电压超过可回收阀值时，可以通过DC/DC电能回收模块，将滤波电容中多余的能量储存在超级电容器储能组件中，当电梯负重运行时，当电压达到节能阀值时，通过DC/DC电能释放模块将存储在超级电容器储能组件中的能量输送给电梯的变频器直流母线，达到节能的目的。由于超级电容器具有功率密度大、充电迅速、循环寿命长、能量密度较高、使用温度范围宽、储存寿命长、可靠性高、清洁环保等突出优点，因此所述电梯节能控制系统，发热量少，并且可以直接将存储的能量输送给电梯的变频器直流母线，所以对电网的污染也小。而且通过设置了散热模块，当检测温度高于设定阀值时，散热模块启动，进行降温，确保系统能稳定运行。
所述电梯节能控制系统的具体工作原理是，当电机负载是位能式负载如：电梯、油田抽油机、提升机等需要快速制动类负载时，电机都不可避免地存在发电过程，即电机转子在外力的拖动或负载自身转动惯量的维持下，使得电机的实际转速大于变频器输出的同步转速，电机所发出的电能将会储存在变频器的直流母线滤波电容中，如果不把这部分能量消耗掉，那么直流母线电压就会迅速升高，影响变频器的正常工作。通常处理这部分能量的方法是增加制动单元和制动电阻，将这部分电能消耗在电阻上变成热能浪费掉，而采用本专利技术就可以把这部份电能储存在超级电容器储能组件中，当电梯进入负重运行时，再储存在超级电容器储能组件中的电能回送给变频器直流母线，由于回送的电能是直接给变频器直流母线由设备自身使用的，所以对电网没有任何干扰，达到绿色、环保、节能的目的。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，DC/DC电能回收模块和DC/DC电能释放模块可以采用零电流谐振式DC/DC转换器。这样，一般DC/DC转换器的转换效率为70％左右，而零电流谐振式DC/DC转换器的转换效率可达85％，可以获得更好的能量回收效果。进一步的，超级电容器储能组件可以采用动态均衡电压控制系统，这样可以更好的和零电流谐振式DC/DC转换器进行配合，使模组中各个单体的充放电电压更均衡，从而提高能量回收效率并能有效延长超级电容器的使用寿命。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，所述检测控制模块包括电梯运行状态检测子模块和电压检测子模块。电梯运行状态检测子模块用于检测电梯的运行状态，如电梯的电机处于发电状态或者电梯负重运行状态等，电压检测子模块用于检测滤波电容、超级电容器储能组件等的电压，并可以根据电梯的运行状态和检测的电压信号，给DC/DC电能回收模块、超级电容器储能组件和DC/DC电能释放模块发送控制指令。具体地，当电梯在发电运行时，对超级电容器储能组件进行充电，当超级电容器储能组件的电压达到节能放电临界电压时，电梯运行状态检测子模块就自动识别电梯运行状态，当电梯处于负重运行状态时，将超级电容器储能组件中存储的电能，回送变频器母线与市电并行供电，使的电梯设备降低对市电的供电需求，从而实现节能降耗，并提高电梯运行的安全性。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，所述电梯节能控制系统还可以包括DC/AC模块，所述DC/AC模块与所述超级电容器储能组件和电梯控制柜相连。DC/AC模块可以将超级电容器储能组件中储存的能量逆变输出供电梯控制柜使用。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，所述电梯节能控制系统还可以包括辅助电源模块，所述辅助电源模块与所述检测控制模块相连。这样，辅助电源模块可以给电梯的节能与应急平层装置提供工作电源。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，所述检测控制模块还可以包括市电断电检测子模块，当检测到市电断电时，启动DC/AC模块。这样，当市电断电检测子模块检测到市电断电时，DC/AC模块启动，同时主接触器动作，完成将超级电容器储能组件的电能逆变交流供给电梯控制柜工作。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，所述检测控制模块还可以包括温度检测子模块，用于检测超级电容器储能组件的温度，当检测温度超过预设值时，启动所述散热模块。当超级电容器储能组件温度超过预设阀值时，散热模块启动，进行局部降温，确保系统能稳定运行。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，所述检测控制模块还可以包括温度检测子模块，用于检测环境温度，当检测温度超过预设值时，启动所述散热模块。当环境温度高于设定阀值时，散热模块启动，进行局部降温，确保系统能稳定运行。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，所述温度检测子模块可以为温度传感器或温度测量仪。这样，采用温度传感器或温度测量仪为温度检测子模块，通用性好，成本较低。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，所述散热模块为散热风扇。这样，采用风扇进行散热，散热快，成本低。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，所述电梯节能控制系统还包括故障报警模块，所述故障报警模块与所述检测控制模块相连。这样，当检测控制模块检测到被监控部件状态异常时，发出指令，故障报警模块启动，面板故障指示灯红灯亮，同时切断设备与电梯变频器母线的连接，应急系统停止工作，确保不会对电梯设备造成任何影响。
本专利所述的电梯节能控制系统，利用超级电容器储能组件作为储能模块，经DC/DC电能回收模块、DC/DC电能释放模块接入变频器，在电梯的驱动电动机处于制动发电工况时，制动电能反馈到变频器，经DC/DC电能回收模块向超级电容器储能模块充电，将电梯的制动电能存储起来；而当电梯的驱动电动机处于电动工况时，把超级电容器储能组件储存的电能经DC/DC电能释放模块变换后与市电并行供电，从而降低了对市电的供电需求。
本专利所述的超级电容器储能组件在电机负载运行时反馈至变频器直流母线并与市电一起供电，避免高次谐波对电网造成冲击，既保证了电网的安全运行，又节约了电能消耗。相对于电能经过DC/AC逆变直接回送到国家电网，本系统避免了电能在回送时因逆变造成的高次谐波对电网造成冲击，同时因系统提供了稳定的直流电能给变频器直流母线与市电并行供电，这样能更好地改善电网的供电性能。
本专利采用超级电容器作为再生能量的储存设备，但是在超级电容器的频繁充放电过程中，超级电容器电压随着电容储存能量的增减发生变化。因此所选用的双向DC-DC变换器在充电时需要能快速地将机械能存储到超级电容器，达到额定值后停止充电，根据超级电容器组件电压和直流母线电压的特征，本专利选择零电流谐振式DC/DC转换器，其转换效率达到85％，节能效率为30.3％，节能效果较明显，具有很大的经济效益和社会效益。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种电梯节能控制系统，其特征在于，包括DC/DC电能回收模块、超级电容器储能组件、DC/DC电能释放模块、散热模块和检测控制模块，所述电梯的变频器滤波电容通过DC/DC电能回收模块与超级电容器储能组件相连，所述超级电容器储能组件与DC/DC电能释放模块相连，所述检测控制模块与所述DC/DC电能回收模块、超级电容器储能组件和DC/DC电能释放模块相连，所述DC/DC电能释放模块与电梯的变频器直流母线相连，所述散热模块与所述检测控制模块相连；
当电梯的电机处于发电状态时，将发出的能量储存于电梯变频器的滤波电容中，当电压超过可回收阀值时，通过DC/DC电能回收模块，将多余的能量储存在超级电容器储能组件中。
2.根据权利要求1所述的电梯节能控制系统，其特征在于，所述检测控制模块包括电梯运行状态检测子模块和电压检测子模块。
3.根据权利要求2所述的电梯节能控制系统，其特征在于，所述电梯节能控制系统还包括DC/AC模块，所述DC/AC模块与所述超级电容器储能组件和电梯控制柜相连。
4.根据权利要求3所述的电梯节能控制系统，其特征在于，所述电梯节能控制系统还包括辅助电源模块，所述辅助电源模块与所述检测控制模块相连。
5.根据权利要求4所述的电梯节能控制系统，其特征在于，所述检测控制模块还包括市电断电检测子模块，当检测到市电断电时，启动DC/AC模块。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的电梯节能控制系统，其特征在于，所述检测控制模块还包括温度检测子模块，用于检测超级电容器储能组件的温度，当检测温度超过预设值时，启动所述散热模块。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的电梯节能控制系统，其特征在于，所述检测控制模块还包括温度检测子模块，用于检测环境温度，当检测温度超过预设值时，启动所述散热模块。
8.根据权利要求7所述的电梯节能控制系统，其特征在于，所述温度检测子模块为温度传感器或温度测量仪。
9.根据权利要求8所述的电梯节能控制系统，其特征在于，所述散热模块为散热风扇。
10.根据权利要求1至5中任一项所述的电梯节能控制系统，其特征在于，所述电梯节能控制系统还包括故障报警模块，所述故障报警模块与所述检测控制模块相连。
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