CN107370175B

CN107370175B - 电梯辅助系统

Info

Publication number: CN107370175B
Application number: CN201610321367.2A
Authority: CN
Inventors: 杨传海; 周官春
Original assignee: SHENZHEN HEXING JIANENG TECHNOLOGY CO LTD
Current assignee: SHENZHEN HEXING JIANENG TECHNOLOGY CO LTD
Priority date: 2016-05-13
Filing date: 2016-05-13
Publication date: 2023-05-05
Anticipated expiration: 2036-05-13
Also published as: CN107370175A

Abstract

一种电梯辅助系统，包括：串设在电网三相电力线与电梯直流母线输出之间的第一接触器单元、第二接触器单元、三相交流滤波单元、三相直流/交流逆变单元和电梯直流母线驳接单元，其中电梯的三相电力供给是由该第一接触器单元与该第二接触器单元之间引出；串设在电池系统与该三相直流/交流逆变单元的直流母线之间的电池供电子系统；以及处理器单元，用于根据检测到的信号来进行相应的控制，以复用该第二接触器单元、三相交流滤波单元及三相直流/交流逆变单元的方式，分别实现电梯回馈功能和电梯不间断电源应急供电功能。本发明可以将电梯回馈功能的实现与电梯不间断电源应急供电功能的实现有机地结合到一个系统中，能够降低成本并提升可靠性。

Description

电梯辅助系统

技术领域

本发明涉及电梯辅助系统，尤其是涉及一种适用于电梯辅助系统。

背景技术

在通用的安装有变频器的电梯中，现有的节能的方法通常是使用电梯回馈装置，把电梯运转中的再生直流电能变为和电网同步的交流电能送回电网，达到节能的作用。为了解决遇到电网供电异常导致电梯不能继续运转的问题，以避免出现电梯停层异常和事故，一般是用不间断电源（UPS）给电梯提供应急供电。现有的电梯技术，电梯不间断电源应急供电系统和电梯回馈节能系统是相互独立的，换言之，电梯若要解决不间断电源应急供电和电梯回馈节能两大问题，需要配置两套系统，其一为不间断电源应急供电系统，其另一为电梯回馈节能系统。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服上述现有技术所存在的不足，而提出一种电梯辅助系统，可以将电梯回馈功能的实现与电梯不间断电源应急供电功能的实现有机地结合到一个系统中，能够降低成本并提升可靠性。

本发明针对上述技术问题提出一种电梯辅助系统，其包括：串设在一电网三相电力线与电梯直流母线输出之间的一第一接触器单元、一第二接触器单元、一三相交流滤波单元、一三相直流/交流逆变单元和一电梯直流母线驳接单元，其中电梯的三相电力供给是由该第一接触器单元与该第二接触器单元之间引出；串设在一电池系统与该三相直流/交流逆变单元的直流母线之间的一电池供电子系统；以及一处理器单元，用于根据检测到的信号来进行相应的控制，以复用该第二接触器单元、三相交流滤波单元及三相直流/交流逆变单元的方式，分别实现电梯回馈功能和电梯不间断电源应急供电功能。

在一些实施例中，还包括：一电网三相交流电检测单元，用于向该处理器单元提供三相电网供电信号；一手动停止启动开关，用于提供操控信号给该处理器单元；以及一第一接触器控制单元，受控于该处理器单元而控制该第一接触器单元的通断。

在一些实施例中，所述的处理器单元所根据检测到的信号包括：所述第一接触器的工作接点状态，所述电网三相交流电检测单元提供的三相电网供电信号，所述手动停止启动开关提供的操控信号，以及所述三相直流/交流逆变单元提供的检测信号。

在一些实施例中，在所述手动停止启动开关处于停止状态时，该第一接触器单元受控处于闭合状态，该第二接触器单元受控处于断开状态，该电梯直流母线驳接单元受控处于断开状态，该三相直流/交流逆变单元受控处于停机状态。

在一些实施例中，在所述手动停止启动开关处于启动状态时，该处理器单元依据该三相直流/交流逆变单元的直流母线电压值来控制该第二接触器单元的通断及该电梯直流母线驳接单元的通断，并依据三相交流电网是否正常而相应地控制该三相直流/交流逆变单元受控处于电流回馈状态或应急电源电压状态。

在一些实施例中，在三相交流电网异常时，该处理器单元令该第一接触器单元处于断开状态，然后检测该第一接触器单元的工作接点状态，如果是吸合状态，则令该三相直流/交流逆变单元处于停机状态，如果是断开状态，则令该电池供电子系统进入工作状态，并令该三相直流/交流逆变单元处于应急电源电压状态。

在一些实施例中，在三相交流电网正常时，该处理器单元令该第一接触器单元处于闭合状态，并令该电池供电子系统退出工作状态，然后检测该三相直流/交流逆变单元的直流母线的电压值，如果该电压值小于回馈阈值，则令该三相直流/交流逆变单元处于停机状态，否则的话，令该三相直流/交流逆变单元处于电流回馈状态。

在一些实施例中，还包括：一连接单元，用于提供一组接点信号给电梯。

在一些实施例中，该电池供电子系统包括串设在一电池系统与该三相直流/交流逆变单元的直流端口之间的一升压变换单元、一直流/交流变换单元、一高频隔离变换单元和一交流/直流变换单元。

在一些实施例中，所述的处理器单元所根据检测到的信号还包括：该升压变换单元和该交流/直流变换单元提供的电压和电流信号，以及，该升压变换单元和该直流/交流变换单元提供的过流保护信号；并且，该升压变换单元和该直流/交流变换单元是受控于该处理器单元的。

与现有技术相比，本发明的电梯辅助系统，通过巧妙地使处理器单元根据检测到的信号来进行相应的控制，以复用第二接触器单元、三相交流滤波单元及三相直流/交流逆变单元的方式，分别实现电梯回馈功能和电梯不间断电源应急供电功能，可以将电梯回馈功能的实现与电梯不间断电源应急供电功能的实现有机地结合到一个系统中，能够降低成本并提升可靠性。

附图说明

图1是本发明的电梯辅助系统的框图示意。

图2是本发明的电梯辅助系统的控制逻辑示意。

其中，附图标记说明如下: 100 电梯辅助系统 300 电网 400 电梯电机 500 电梯控制系统 600 电池系统 510 电梯控制器 520 电梯变频器 1 处理器单元 2 电网三相电检测电路 3 连接单元 4 第一接触器单元 5 升压单元 6 直流/交流变换单元 7 高频隔离变换单元 8 交流/直流变换单元 9 三相直流/交流逆变单元 10三相交流滤波单元11 第二接触器单元 12 电梯直流母线驳接单元 13 第一接触器控制单元 14 手动停止启动开关 19 电池供电子系统。

具体实施方式

以下结合本说明书的附图，对本发明的较佳实施例予以进一步地详尽阐述。

参见图1，图1是本发明的电梯辅助系统的框图示意。本发明提出一种电梯辅助系统100，其与电池系统600、电梯控制系统500、电梯电机400及电网300配合，该电梯控制系统500包括电梯控制器510和电梯变频器520，该电梯辅助系统100集电梯回馈功能和电梯不间断电源应急供电功能于一身的。

该电梯辅助系统100主要包括：串设在一电网三相电力线R、S、T与电梯直流母线输出P-、P+之间的一第一接触器单元4、一第二接触器单元11、一三相交流滤波单元10、一三相直流/交流逆变单元9和一电梯直流母线驳接单元12，其中电梯的三相电力供给是由该第一接触器单元4与该第二接触器单元11之间引出；串设在电池系统600与该三相直流/交流逆变单元9的直流母线+、-之间的一电池供电子系统19；以及一处理器单元1，用于根据检测到的电梯运行相关的信号来对应控制前述单元，以复用该第二接触器单元11、三相交流滤波单元10及三相直流/交流逆变单元9的方式，分别实现电梯回馈功能和电梯不间断电源应急供电功能。其中，该电梯直流母线驳接单元12包括蓄能用电容组、充电电路、反向阻断二极管模组以及快熔，用于确保电梯再生电能安全输送到该三相直流/交流逆变单元9。

该电梯辅助系统100还包括：一电网三相交流电检测单元2，用于向该处理器单元1提供三相电网供电信号；一手动停止启动开关14，用于提供操控信号给该处理器单元1；一第一接触器控制单元13，受控于该处理器单元1而控制该第一接触器单元4的通断；以及一连接单元3，用于提供一组接点信号给电梯控制器510。

该电池供电子系统19具体包括：串设在该电池系统600与该三相直流/交流逆变单元9的直流端口+、-之间的一升压变换单元5、一直流/交流变换单元6、一高频隔离变换单元7和一交流/直流变换单元8。其中，该升压变换单元5和该直流/交流变换单元6是受控于该处理器单元1的，从而使该电池供电子系统19能够受控于该处理器单元1而进入/退出工作状态。

所述的检测到的电梯运行相关的信号包括：所述第一接触器4的工作接点状态，所述电网三相交流电检测单元2提供的三相电网供电信号，所述手动停止启动开关14提供的操控信号，所述三相直流/交流逆变单元9提供的检测信号，该升压变换单元5和该交流/直流变换单元8提供的电压和电流信号，以及，该升压变换单元5和该直流/交流变换单元6提供的过流保护信号。

以下结合图1，对该电梯辅助系统100所包括的各单元进行更详尽的描述。

关于处理器单元1，单元1为软件系统控制中心，其包括微处理器/FPGA和运行于其上的软件。单元1实时检测第一接触器单元4的工作接点状态、电网三相电检测电路2的信号、升压单元5的信号、交流/直流变换单元8的信号、三相直流/交流逆变单元9的信号、手动停止启动开关14的信号，用于控制连接单元3、升压单元5、直流/交流变换单元6、三相直流/交流逆变单元9、第二接触器单元11、电梯直流母线驳接单元12、第一接触器控制单元13的工作状态。

关于电网三相电检测电路2，电网三相交流电检测异常的定义：包括三相电网频率异常，三相电网幅值异常，三相电网相位异常，三相电网缺相。电网三相交流电检测正常的定义：除电网三相交流电检测异常的定义范围外。

关于第一接触器控制单元13，用于控制第一接触器单元4的闭合和断开。单元13受处理器单元1控制的逻辑如下：

一、单元1根据检测信号141，检测到单元14的手动开关在停止位置时，单元1控制单元13输出闭合控制信号，则单元13控制第一接触器单元4闭合（经由控制信号132），此时对原来的电梯控制系统没有任何影响。

二、单元1根据检测信号141，检测到单元14手动开关在运转位置时，单元1控制单元13按照下述逻辑工作：1、单元1检测到单元2的电网三相交流电正常时（经由检测信号21），单元1控制单元13输出闭合控制信号（经由控制信号132），则单元13控制第一接触器单元4闭合。2、单元1检测到单元2的电网三相交流电异常时（经由检测信号21），单元1控制单元13输出断开控制信号，则单元13控制第一接触器单元4断开。

关于升压单元5和直流/交流变换单元6的控制，单元5和单元6受单元1控制的逻辑如下：

一、单元1检测到单元14手动开关在停止位置时（经由检测信号141），单元1控制单元5（经由控制信号52）和单元6（经由控制信号62）停止工作。

二、单元1检测到单元14手动开关在运转位置时（经由检测信号141），单元1控制单元5和单元6按照下述逻辑工作：1、单元1检测到单元2的电网三相交流电正常时（经由检测信号21），单元1控制单元5（经由控制信号52）和单元6（经由控制信号62）停止工作。2、单元1检测到单元2的电网三相交流电异常时（经由检测信号21），且单元1检测到第一接触器单元4的工作接点状态为断开时（经由检测信号41），单元1控制单元5（经由控制信号52）和单元6（经由控制信号62）启动工作，启动时间0.01秒以内。3、单元1检测到单元2的电网三相交流电异常时（经由检测信号21），且单元1检测到第一接触器单元4的工作接点状态为吸合时（经由检测信号41），单元1控制单元5（经由控制信号52）和单元6（经由控制信号62）停止工作。

三、升压单元5和直流/交流变换单元6的控制的具体实现：由单元1检测单元5和单元8的电压、电流，经过软件PID算法，控制单元5和单元6的PWM脉冲来完成控制，包含过电流保护，过电压保护及电流限流控制。

四、升压单元5和直流/交流变换单元6是同步工作的，且升压单元5、直流/交流变换单元6和三相直流/交流逆变单元9的UPS电压模式也是同步工作的。

关于高频隔离变换单元7的说明，在本系统100中，采用高频隔离变换，由直流/交流变换单元6处理后，经过单元7高频隔离变换，再由交流/直流变换单元8处理，可以实现电气隔离，实现电池系统600和三相直流/交流逆变单元9电气上的电气隔离，保障电池系统600中的电池组和电梯变频器520的电气隔离和绝缘安全。

关于三相直流/交流逆变单元9的控制，单元9受单元1的控制逻辑如下：

一、单元1检测到单元14手动开关在停止位置时（经由检测信号141），单元1控制单元9停止输出（经由控制信号92），为停机模式状态。

二、单元1检测到单元14手动开关在运转位置时（经由检测信号141），单元1控制单元9按照下述逻辑工作：

1、单元1检测到单元2的电网三相交流电正常时（经由检测信号21），且单元1检测到第一接触器单元4的工作接点状态为吸合时，单元1控制单元9（经由控制信号92）工作于电流回馈模式状态，包括待机状态。其中，电流回馈模式为根据电梯变频器520的直流母线P+、P-电压的大小，由单元1软件控制单元9输出与电网同步的三相正弦波交流电流，这个三相交流电流的大小及相位是由单元1根据直流母线电压+、-的大小和电网300的信号来计算的，从而实现把电梯变频器520的再生电能回馈到电网300，达到电梯节能的目的。

2、单元1检测到单元2的电网三相交流电异常时（经由检测信号21），且单元1检测到第一接触器单元4的工作接点状态为断开时（经由检测信号41），单元1控制单元9工作于UPS电压模式状态。其中，UPS电压模式为单元1软件控制单元9输出幅值和频率满足电梯系统要求的三相交流电压，给电梯控制器510和电梯变频器520提供三相交流电能输入，实现电梯继续运行或平层停机的作用，解决现有电梯因三相电网异常而运转异常的问题。

3、单元1检测到单元2的电网三相交流电异常时（经由检测信号21），且单元1检测到第一接触器单元4的工作接点状态为吸合时（经由检测信号41），单元1控制单元9停止输出，为停机模式状态。

三、单元9有且只有三种工作模式：1、电流回馈模式（包括待机）；2、UPS电压模式；以及3、停机模式。

关于第二接触器单元11的控制，单元11受单元1的控制逻辑如下：

一、单元1检测到单元14手动开关在停止位置时（经由检测信号141），单元1控制单元11断开（经由控制信号112）。

二、单元1检测到单元14手动开关在运转位置时（经由检测信号141），单元1控制单元11按照下述逻辑工作：

1、单元11吸合的条件：单元1检测到单元9的直流母线的电压大于Vth0（Vth0为软件设定的吸合阈值电压）时，单元1控制单元11吸合。

2、单元11断开的条件：在单元11吸合后，且单元1检测到单元9的直流母线的电压小于Vth1时（Vth1为软件设定的断开阈值电压，Vth1小于Vth0），单元1控制单元11断开。

三、单元11断开的其他条件：单元1检测到系统内部有故障时，单元11立即受控断开。

关于电梯直流母线驳接单元12的控制，单元12受单元1控制的逻辑如下：

一、单元12吸合的条件：单元1检测到单元9的直流母线的电压（经由检测信号91）大于Vth2时（Vth2为软件设定的吸合阈值电压），单元1控制单元12吸合（经由控制信号122）。

二、单元12断开的条件：在单元12吸合后，且单元1检测到单元9的直流母线的电压小于Vth3时（Vth3为软件设定的断开阈值电压，Vth3小于Vth2），单元1控制单元12断开。

三、单元12断开的其他条件：单元1检测到系统内部有故障时，单元12立即受控断开。

关于连接单元3的控制，单元3是发出控制电梯运行状态的电路，单元3受单元1控制的逻辑如下：单元1控制单元9工作于UPS电压模式状态时，单元1控制单元3输出一组接点信号，指示电梯按照电池供电的模式进行运转（低速运转或者就近平层）。

关于电池系统600的控制，电池系统600不受处理器单元1控制，电池系统600可以作为独立的电池及电池充放电模块工作。

该电梯辅助系统100的工作原理大致包括：

在所述手动停止启动开关14处于停止状态时，该第一接触器单元4受控处于闭合状态，该第二接触器单元11受控处于断开状态，该电梯直流母线驳接单元12受控处于断开状态，该三相直流/交流逆变单元9受控处于停机状态。

在所述手动停止启动开关14处于启动状态时，该处理器单元1依据该三相直流/交流逆变单元9的直流母线电压值来控制该第二接触器单元11的通断及该电梯直流母线驳接单元12的通断，并依据三相交流电网300是否正常而相应地控制该三相直流/交流逆变单元9受控处于电流回馈状态或应急电源电压状态。

在三相交流电网300异常时，该处理器单元1令该第一接触器单元4处于断开状态，然后检测该第一接触器单元4的工作接点状态，如果是吸合状态，则令该三相直流/交流逆变单元9处于停机状态，如果是断开状态，则令该电池供电子系统19进入工作状态，并令该三相直流/交流逆变单9元处于应急电源电压状态。

在三相交流电网300正常时，该处理器单元2令该第一接触器单元4处于闭合状态，并令该电池供电子系统19退出工作状态，然后检测该三相直流/交流逆变单元9的直流母线的电压值，如果该电压值小于回馈阈值，则令该三相直流/交流逆变单元9处于停机状态，否则的话，令该三相直流/交流逆变单元9处于电流回馈状态。

参见图2，图2是本发明的电梯辅助系统的控制逻辑示意。该电梯辅助系统100的控制逻辑大致包括：

步骤201、判断手动停止启动开关的状态，是停止状态的话，转步骤202，是启动状态的话，转步骤220。

步骤202、令单元13闭合。

步骤203、令单元4闭合。

步骤204、令单元11断开。

步骤205、令单元12断开。

步骤206、令单元5和6停止。

步骤207、令单元9为停机状态（模式）。

步骤208、令单元11断开。

步骤209、令单元3停止信号输出。

步骤210、结束。

步骤220、检测单元9的直流母线电压值。

步骤221、根据单元9的直流母线电压值，控制单元11断开/吸合。

步骤222、根据单元9的直流母线电压值，控制单元12断开/吸合。

步骤223、判断三相交流电网是否正常，异常的话，转步骤224，正常的话，转步骤240。

步骤224、令单元13断开。

步骤225、令单元4断开。

步骤226、判断单元4的工作接点状态，吸合的话，转步骤227，断开的话，转步骤230。

步骤227、令单元5和6停止。

步骤228、令单元9为停机状态。

步骤229、令单3停止信号输出，然后转步骤210结束。

步骤230、检测单元5和8的电压和电流。

步骤231、令单元1运行PID算法。

步骤232、令单元5和6启动。

步骤233、检测单元5和6的电流保护，并相应地进行限流控制。

步骤234、令单元9为应急电源状态。

步骤235、令单元9输出三相交流电压。

步骤236、控制输出交流电的幅值和频率。

步骤237、令单元3输出一组接点信号，然后转步骤210结束。

步骤240、令单元13闭合。

步骤241、令单元4闭合。

步骤242、令单元5和6停止。

步骤243、检测单元9的直流母线电压，判断其是否大于回馈阈值，是的话，转步骤244，否则的话，转步骤250。

步骤244、令单元9为电流回馈状态。

步骤245、由单元9的母线电压大小产生指令电流大小。

步骤246、检测单元9的三相输出电流。

步骤247、令单元1运行PID算法。

步骤248、令单元9输出回馈电流大小。

步骤249、令单3停止信号输出，然后转步骤210结束。

步骤250、令单元9为停机状态。

步骤251、令单3停止信号输出，然后转步骤210结束。

与现有技术相比，本发明的电梯辅助系统的框图示意，通过巧妙地使处理器单元1根据检测到的信号来进行相应的控制，以复用第二接触器单元11、三相交流滤波单元10及三相直流/交流逆变单元9的方式，分别实现电梯回馈功能和电梯不间断电源应急供电功能，可以将电梯回馈功能的实现与电梯不间断电源应急供电功能的实现有机地结合到一个系统中，能够降低成本并提升可靠性。

上述内容仅为本发明的较佳实施例，并非用于限制本发明的实施方案，本领域普通技术人员根据本发明的主要构思和精神，可以十分方便地进行相应的变通或修改，故本发明的保护范围应以权利要求书所要求的保护范围为准。

Claims

1.一种电梯辅助系统，其特征在于：包括：串设在一电网三相电力线与电梯直流母线输出之间的一第一接触器单元、一第二接触器单元、一三相交流滤波单元、一三相直流/交流逆变单元和一电梯直流母线驳接单元，其中电梯的三相电力供给是由该第一接触器单元与该第二接触器单元之间引出；串设在一电池系统与该三相直流/交流逆变单元的直流母线之间的一电池供电子系统；以及一处理器单元，用于根据检测到的信号来进行相应的控制，以复用该第二接触器单元、三相交流滤波单元及三相直流/交流逆变单元的方式，分别实现电梯回馈功能和电梯不间断电源应急供电功能。

2.依据权利要求1所述的电梯辅助系统，其特征在于，还包括：一电网三相交流电检测单元，用于向该处理器单元提供三相电网供电信号；一手动停止启动开关，用于提供操控信号给该处理器单元；以及一第一接触器控制单元，受控于该处理器单元而控制该第一接触器单元的通断。

3.依据权利要求2所述的电梯辅助系统，其特征在于，所述的处理器单元所根据检测到的信号包括：所述第一接触器的工作接点状态，所述电网三相交流电检测单元提供的三相电网供电信号，所述手动停止启动开关提供的操控信号，以及所述三相直流/交流逆变单元提供的检测信号。

4.依据权利要求3所述的电梯辅助系统，其特征在于，在所述手动停止启动开关处于停止状态时，该第一接触器单元受控处于闭合状态，该第二接触器单元受控处于断开状态，该电梯直流母线驳接单元受控处于断开状态，该三相直流/交流逆变单元受控处于停机状态。

5.依据权利要求3所述的电梯辅助系统，其特征在于，在所述手动停止启动开关处于启动状态时，该处理器单元依据该三相直流/交流逆变单元的直流母线电压值来控制该第二接触器单元的通断及该电梯直流母线驳接单元的通断，并依据三相交流电网是否正常而相应地控制该三相直流/交流逆变单元受控处于电流回馈状态或应急电源电压状态。

6.依据权利要求5所述的电梯辅助系统，其特征在于，在三相交流电网异常时，该处理器单元令该第一接触器单元处于断开状态，然后检测该第一接触器单元的工作接点状态，如果是吸合状态，则令该三相直流/交流逆变单元处于停机状态，如果是断开状态，则令该电池供电子系统进入工作状态，并令该三相直流/交流逆变单元处于应急电源电压状态。

7.依据权利要求5所述的电梯辅助系统，其特征在于，在三相交流电网正常时，该处理器单元令该第一接触器单元处于闭合状态，并令该电池供电子系统退出工作状态，然后检测该三相直流/交流逆变单元的直流母线的电压值，如果该电压值小于回馈阈值，则令该三相直流/交流逆变单元处于停机状态，否则的话，令该三相直流/交流逆变单元处于电流回馈状态。

8.依据权利要求2所述的电梯辅助系统，其特征在于，还包括：一连接单元，用于提供一组接点信号给电梯。

9.依据权利要求1至8任一项所述的电梯辅助系统，其特征在于，该电池供电子系统包括串设在一电池系统与该三相直流/交流逆变单元的直流端口之间的一升压变换单元、一直流/交流变换单元、一高频隔离变换单元和一交流/直流变换单元。

10.依据权利要求9所述的电梯辅助系统，其特征在于，所述的处理器单元所根据检测到的信号还包括：该升压变换单元和该交流/直流变换单元提供的电压和电流信号，以及，该升压变换单元和该直流/交流变换单元提供的过流保护信号；并且，该升压变换单元和该直流/交流变换单元是受控于该处理器单元的。