CN108832866A - 一种升降横移停车设备的太阳能电池直供驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种升降横移停车设备的太阳能电池直供驱动装置，主要由专用变频器、应急照明系统33以及改变供电模式的设备控制系统31、设备检测系统32组成，其中的专用变频器包括太阳能电池42、直流升压供电模块43以及变频驱动装置，变频驱动装置充分利用变频驱动的特点，在保持变频驱动原理不变的基础上，对小功率通用型变频器的主电路以及控制电路进行简化以及改进，太阳能电池42、直流升压供电模块43都是技术成熟的、模块化的机电产品，因此，能够做到结构简单、合理，能够低成本、高可靠性地实现在市电断电情况下的升降横移停车设备正常运行，为用户使用升降横移停车设备提供了极大的方便，对推广应用能够起到很好的促进作用。

Description

一种升降横移停车设备的太阳能电池直供驱动装置

技术领域

本发明涉及机械式停车设备领域，具体涉及在升降横移类机械式停车设备（以下简称升降横移停车设备）使用的太阳能电池直接供电形式的驱动装置。

背景技术

随着汽车保有量的增加，停车场地不足的问题日趋明显，机械式停车设备已得到广泛应用，其中升降横移停车设备因结构简单、制作成本低、适应性广而占据市场的80%以上份额。升降横移停车设备在停电时整个设备系统即处于停止运行状态，不能进行存取车操作，这个问题对客户使用升降横移停车设备产生了困扰。为此，极个别用户有采用大功率UPS供电电源或者大功率EPS供电电源作为设备的前级电源，以解决市电停电的问题。但是，这样做不但投资大幅增加，且运行功耗增加，后期维护成本也高。

于2015年6月5日申请、2015年9月2日公布、发明名称为“一种变频器驱动的升降横移停车设备”公开了一种变频器驱动的升降横移停车设备的技术方案，该技术方案解决了只采用一套变频器即可驱动同一套升降横移停车设备的多台电机的问题，但仍然没有提及应对停电的任何措施，仍然存在停电时设备处于停止运行状态，不能进行存取车操作的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，设计出一种基于直流转变频技术、应用于升降横移停车设备、由太阳能电池直接供电的驱动装置。

为实现上述目的，本发明一种升降横移停车设备的太阳能电池直供驱动装置，其技术方案的特征在于：所述装置包括专用变频器、应急照明系统33，还包括改变供电模式的设备控制系统31以及改变供电模式的设备检测系统32。

所述专用变频器包括太阳能电池42、直流升压供电模块43以及变频驱动装置。

所述太阳能电池42为成套装置，包括太阳能接收单元、光电转换单元、充电单元和蓄电池单元；太阳能电池42的蓄电池单元的输出端接入所述直流升压供电模块43的输入端，连接所述变频驱动装置的控制电源模块10的输入端，连接所述设备控制系统31的电源模块的输入端，连接所述设备检测系统32的电源模块的输入端，还连接所述应急照明系统33的电源的输入端。本发明所述技术方案所使用的太阳能电池不限类型，只要电容量、工作电流等关键指标满足具体需求即可。

所述直流升压供电模块43的输入端接入所述太阳能电池42的输出端，输出端接入所述变频驱动装置的制动单元04的输入端。本发明所述技术方案的变频驱动装置的直流母线由太阳能电池供电，而太阳能电池的输出电压通常达不到变频驱动装置的直流母线所需的直流高压，因此需要通过直流升压供电模块进行直流电压的升压转换。当前直流升压有多种成熟技术，而且有模块化的商业产品；本发明所述技术方案所使用的直流升压供电模块不限类型，只要是输入电压、输出电压以及工作电流等关键指标满足具体需求即可。

所述变频驱动装置在小功率通用型变频器的基础上作出简化以及改进，能够实现太阳能电池直接供电，满足升降横移停车设备在市电供电以及市电断电情况下都能够实现对三相电机进行变频驱动。

所述小功率通用型变频器的主电路包括整流单元01、上电缓冲单元02、滤波储能单元03、制动单元04、逆变单元05；所述整流单元01的主要元器件是整流二极管，能够把输入的工频交流电转变为带脉冲成分的直流电；所述上电缓冲单元02的主要元器件是限流二极管和接触器开关，使得上电瞬间整流单元01的输出经过延时缓冲、接触器开关自动上电闭合之后才向后续电路供电，起到保护作用；所述滤波储能单元03的元器件主要是滤波电容和均压二极管，使得整流单元01输出的带脉冲成分的直流电变为平缓的直流电，并向后续电路供电；所述制动单元04主要由单个IGBT管串接制动电阻的释放电路组成，该IGBT管的基极由控制电路的主控单元18根据电机制动的需要输出信号控制；所述逆变单元05主要由六个IGBT管以及辅助电路组成，这些逆变管的基极由控制电路的主控单元18根据电机运行的需要输出信号控制，某一时刻控制其中某三个IGBT导通，给电机绕组内部提供电流，产生磁场，使得电机运转，下一时刻同理不断切换，把直流电变成连续的交流电并使得电机持续运转。

所述小功率通用型变频器的控制电路包括控制电源模块10、主控单元18、检测单元、输入单元、输出单元；其中，所述控制电源模块10向控制电路的元器件提供电源；所述主控单元18包括主控芯片和外围电路，所述主控芯片是ESP电机控制专用CPU或者MPU：所述外围电路包括ROM、RAM、输入隔离及放大电路、输出隔离及放大电路；所述检测单元的输出与所述主控单元18信号连接，包括检测主电路滤波储能之后的电路电压的直流电压检测模块11、检测主电路逆变单元05前端的电路电流的直流电流检测模块12以及检测主电路逆变单元05输出的电路电压的交流电压检测模块14；所述输入单元的输出与所述主控单元18信号连接，包括接收电位器信号输出的速度信号输入模块17、接收人机界面输出的操作信号输入模块15；所述输出单元的输入与所述主控单元18信号连接，包括对主电路的各个IGBT管的基极输出控制信号的基极控制输出模块13以及外部输出控制模块19。

所述变频驱动装置在小功率通用型变频器的基础上作出简化以及改进是指在主电路以及控制电路上分别作出简化以及改进。

其中，所述主电路的简化以及改进是：第一，只保留所述小功率通用型变频器主电路其中的制动单元04、逆变单元05；第二，取消整流单元01、上电缓冲单元02，相关功能由太阳能电池42替代；取消滤波储能单元03，相关功能由直流升压供电模块43替代。

所述控制电路的简化以及改进是：第一，取消所述小功率通用型变频器控制电路的输入单元的速度信号输入模块17；升降横移停车设备的变频驱动基于固定运行模式，其运行曲线预先设定并固化在变频驱动装置的主控单元的ROM之上，由主控单元根据具体运行状态调用，因此，速度信号输入模块予以取消；第二，取消所述小功率通用型变频器控制电路的输入单元的操作信号输入模块15，相关操作信号改由所述设备控制系统31发出；升降横移停车设备的设备控制系统已经包括人机界面，因此，操作信号输入模块予以取消。

所述应急照明系统33是指在市电断电状态下需要保持足够光亮度、在设备关键区域安装的照明系统，该应急照明系统33由所述太阳能电池42供电；为尽量减轻太阳能电池的供电压力，除必要位置外，其余位置的照明应正常接入市电系统。

所述改变供电模式的设备控制系统31是指当前升降横移停车设备使用的设备控制系统31其中的电源模块改为由所述太阳能电池42作为电源输入。当前升降横移停车设备使用的设备控制系统的电源模块的电源输入接入市电，经整流、滤波、稳压之后向系统的用电元器件输出；本发明所述技术方案的设备控制系统的电源模块的电源输入改为由太阳能电池供电，使得设备控制系统无论市电是否正常都能始终处于正常运行状态；这种改变实际上只需对当前使用的设备控制系统的电源模块进行简化，取消了其中的整流、滤波环节。

所述改变供电模式的设备检测系统32设备是指当前升降横移停车设备使用的设备检测系统32的元器件其中的输入电源改为由所述太阳能电池42供电。当前升降横移停车设备使用的设备检测系统的其中一部分元器件的输入电源为市电；本发明所述技术方案的设备检测系统的全部元器件的电源输入都改为由太阳能电池供电，使得设备检测系统无论市电是否正常都能始终处于正常运行状态；这种改变实际上只需在相关元器件采购时改为直流供电型式即可。

本发明的有益之处在于：为采用变频驱动的升降横移停车设备设计出一种太阳能电池直供驱动装置，该装置结构简单，主要由专用变频器、应急照明系统33以及改变供电模式的设备控制系统31、设备检测系统32组成，其中的专用变频器包括太阳能电池42、直流升压供电模块43以及变频驱动装置，变频驱动装置充分利用变频驱动的特点，在保持变频驱动原理不变的基础上，对小功率通用型变频器的主电路以及控制电路进行简化以及改进，太阳能电池42、直流升压供电模块43都是技术成熟的、模块化的机电产品，因此，能够低成本、高可靠性地实现在市电断电情况下的升降横移停车设备正常运行。显然，本发明为用户使用升降横移停车设备提供了极大的方便，对升降横移停车设备的推广应用能够起到很好的促进作用。

附图说明

图1为小功率通用型变频器的原理图。图中：01整流单元；02上电缓冲单元；03滤波储能单元；04制动单元；05逆变单元；08变频输出；09市电输入；10控制电源模块；11直流电压检测模块；12直流电流检测模块；13基极控制输出模块；14交流电压检测模块；15操作信号输入模块；17速度信号输入模块；18主控单元；19外部控制输出模块；31设备控制系统；32设备检测系统；34照明系统。

图2为本发明一种升降横移停车设备的太阳能电池直供驱动装置其中一个实施例的原理图。图中：04制动单元；05逆变单元；08变频输出；09市电输入；10控制电源模块；11直流电压检测模块；12直流电流检测模块；13基极控制输出模块；14交流电压检测模块；18主控单元；19外部控制输出模块；31设备控制系统；32设备检测系统；33应急照明系统；41；42太阳能电池；43直流升压供电模块。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明，本发明的保护范围不限于以下所述。

图1所示为小功率通用型变频器的原理图。

图1左上方所示，为变频器的主电路示意图，从左到右分别是市电输入09、整流单元01、上电缓冲单元02、滤波储能单元03、制动单元04、逆变单元05以及变频输出08。

变频器的整流单元01主要元器件是整流二极管，能够把输入的工频交流电（图示为R、S、T、N三相四线的市电输入09）转变为带脉冲成分的直流电，该带脉冲成分的直流电进入滤波储能单元03；在滤波储能单元03和整流单元01之间设置有主要由限流二极管和接触器开关组成的上电缓冲单元02，使得上电瞬间整流单元01的输出经过延时缓冲、接触器开关自动上电闭合之后，才向后续电路的滤波储能单元03供电；为了满足所驱动电机的直流制动所需，在滤波储能单元03以及逆变单元05之间设置有制动单元04，通常情况下，小功率变频器的制动单元04是单个IGBT管串接制动电阻组成的电流释放电路，该IGBT管的基极由变频器控制电路的主控单元根据所驱动电机的制动的需要，输出信号进行控制。制动单元04同时具有主电路保护作用。由于电机绕组是感性负压载，在启动和停止的瞬间会产生一个较大的反向电动势，在电路上形成反向电压，这个反向电压的能量会通过逆变单元使得直流母线上的电压瞬间升高。当该瞬间升高的电压达到一定程度，会击穿逆变管以及整流管。当有反向高压产生时，变频器控制电路使得制动单元04的IGBT管导通，瞬间高压通过该IGBT管在制动电阻释放掉，起到保护作用。逆变单元05主要由六个IGBT管（逆变管）以及辅助电路组成，这些逆变管的基极由变频器控制电路的主控单元根据电机运行的需要输出信号控制，某一时刻控制其中某三个IGBT导通，给电机绕组内部提供电流，产生磁场，使得电机运转，下一时刻同理不断切换，把直流电变成连续的交流电并使得电机持续运转。

图1右上方所示，为停车设备的控制电路。图中可见，从市电输入09的其中一根相线R与中性线N向设备控制系统31、设备检测系统32以及照明系统34供电。

图1下方所示，为变频器的控制电路示意图。图中可见，从市电输入09的其中一根相线T与中性线N向变频器的控制电源模块10供电。直流电压检测模块11的信号输入端接入滤波储能单元03，信号输出端接入主控单元20；直流电流检测模块12的信号输入端接入逆变单元05的前端，信号输出端接入主控单元20；交流电压检测模块14的信号输入端接入逆变单元05的输出端，信号输出端接入主控单元20。从常理可知，主控单元20是变频器的控制枢纽，包括主控芯片和外围电路；其中，主控芯片是ESP电机控制专用CPU或者MPU，外围电路包括ROM、RAM、输入隔离及放大电路、输出隔离及放大电路等。图中可见，速度信号输入模块17（通常是电位器）、操作信号输入模块15（通常是人机界面）的信号输出接入主控单元20；主控单元20的信号输出与基极控制输出模块13信号连接，对变频器的各个IGBT管的基极进行信号输出控制；主控单元20的信号输出与外部控制输出模块19信号连接，对外输出控制信号或其他信息。

图1所示只是小功率通用型变频器的基本电路，市场产品的实际电路可能存在变化或差异，但基本原理相同。

图2所示，为本发明一种升降横移停车设备的太阳能电池直供驱动装置其中一个实施例的原理图。

考察图2左侧的上方可知：该部分电路实际上是在图1所述小功率通用型变频器的主电路作出简化以及改进之后得出。图中可见，图1所示小功率通用型变频器其中的制动单元04、逆变单元05得以保留，但整流单元01、上电缓冲单元02、滤波储能单元03已经取消，相关功能被太阳能电池42、直流升压供电模块43取代。图中可见：太阳能电池42的电源输出端接入直流升压供电模块43的输入端，连接变频驱动装置的控制电源模块10的输入端，连接设备控制系统31的电源模块的输入端，连接设备检测系统32的电源模块的输入端，还连接应急照明系统33的电源的输入端；直流升压供电模块43的输入端接入太阳能电池42的输出端，输出端接入变频驱动装置的制动单元04的输入端；很明显，变频驱动装置的直流母线的直流电源由太阳能电池42通过直流升压供电模块43提供。

考察图2左侧的下方部分可知：该部分电路实际上是在图1所述小功率通用型变频器的控制电路作出简化以及改进之后得出。图中可见，图1所示小功率通用型变频器其中的控制电源模块10得以保留，但是改为由太阳能电池42输出供电；图1所示小功率通用型变频器其中的直流电压检测模块11、直流电流检测模块12、交流电压检测模块14、主控单元20、操作信号输入模块15、基极控制输出模块13、外部控制输出模块19均予以保留，而且信号连接方式并无改变；而图1所示小功率通用型变频器其中的速度信号输入模块17并没有保留，这是因为本发明技术方案应用于升降横移停车设备的变频驱动，运行模式固定，相关运行曲线已经预先设定并固化在主控单元20的ROM之上，由主控单元20的主控芯片根据具体运行状态调用，因此，速度信号输入模块17已经多余；类似地，图1所示小功率通用型变频器其中的操作信号输入模块15也没有保留，这是因为本发明技术方案应用于升降横移停车设备的变频驱动，设备控制系统31已经包括人机界面，因此，操作信号输入模块15已经多余。

考察图2右侧可知：该部分电路实际上是在图1所述小功率通用型变频器的停车设备控制电路改进之后得出。图中可见，设备控制系统31、设备检测系统32得以保留，但是改为由太阳能电池42输出供电；照明系统34取消，改为由太阳能电池42输出供电的应急照明系统33。

本实施例的运行在前已经有详细描述，这里不作赘述。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种升降横移停车设备的太阳能电池直供驱动装置，其特征在于：所述装置包括专用变频器、应急照明系统（33），还包括改变供电模式的设备控制系统（31）以及改变供电模式的设备检测系统（32）；

所述专用变频器包括太阳能电池（12）、直流升压供电模块（43）以及变频驱动装置；

所述太阳能电池（12）为成套装置，包括太阳能接收单元、光电转换单元、充电单元和蓄电池单元；太阳能电池（12）的蓄电池单元的输出端接入所述直流升压供电模块（43）的输入端，连接所述变频驱动装置的控制电源模块（10）的输入端，连接所述设备控制系统（31）的电源模块的输入端，连接所述设备检测系统（32）的电源模块的输入端，还连接所述应急照明系统（33）的电源的输入端；

所述直流升压供电模块（43）的输入端接入所述太阳能电池（12）的输出端，输出端接入所述变频驱动装置的制动单元（04）的输入端；

所述变频驱动装置在小功率通用型变频器的基础上作出简化以及改进；

所述小功率通用型变频器的主电路包括整流单元（01）、上电缓冲单元（02）、滤波储能单元（03）、制动单元（04）、逆变单元（05）；

所述小功率通用型变频器的控制电路包括控制电源模块（10）、主控单元（18）、检测单元、输入单元、输出单元；其中，所述控制电源模块（10）向控制电路的元器件提供电源；所述主控单元（18）包括主控芯片和外围电路，所述主控芯片是ESP电机控制专用CPU或者MPU：所述外围电路包括ROM、RAM、输入隔离及放大电路、输出隔离及放大电路；所述检测单元的输出与所述主控单元（18）信号连接，包括检测主电路滤波储能之后的电路电压的直流电压检测模块（11）、检测主电路逆变单元（05）前端的电路电流的直流电流检测模块（12）以及检测主电路逆变单元（05）输出的电路电压的交流电压检测模块（14）；所述输入单元的输出与所述主控单元（18）信号连接，包括接收电位器信号输出的速度信号输入模块（17）、接收人机界面输出的操作信号输入模块（15）；所述输出单元的输入与所述主控单元（18）信号连接，包括对主电路的各个IGBT管的基极输出控制信号的基极控制输出模块（13）以及外部输出控制模块（19）；

所述变频驱动装置在小功率通用型变频器的基础上作出简化以及改进是指在主电路以及控制电路上分别作出简化以及改进；

其中，所述主电路的简化以及改进是：第一，只保留所述小功率通用型变频器主电路其中的制动单元（04）、逆变单元（05）；第二，取消整流单元（01）、上电缓冲单元（02），相关功能由太阳能电池（12）替代；取消滤波储能单元（03），相关功能由直流升压供电模块（43）替代；

所述控制电路的简化以及改进是：第一，取消所述小功率通用型变频器控制电路的输入单元的速度信号输入模块（17）；第二，取消所述小功率通用型变频器控制电路的输入单元的操作信号输入模块（15），相关操作信号改由所述设备控制系统（31）发出；

所述应急照明系统（33）是指在市电断电状态下需要保持足够光亮度、在设备关键区域安装的照明系统，该应急照明系统（33）由所述太阳能电池（12）供电；

所述改变供电模式的设备控制系统（31）是指当前升降横移停车设备使用的设备控制系统（31）其中的电源模块改为由所述太阳能电池（12）作为电源输入。