CN109516326B - 多电梯控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多电梯控制系统，各个电梯主回路的输入端均接交流市电，输出端分别接不同的交流电动机；每个电梯主回路包括一个整流器、一个逆变器；整流器的输入端接交流市电，输出直流电压到逆变器的输入端；逆变器输出交流电压到交流电动机；每个电梯主回路的逆变器的正负输入端分别接正负直流母线；超级电容器的两端分别接正负直流母线。本发明的多电梯控制系统，能提高电能利用率，并降低超级电容器成本，节省超级电容器空间，提高对超级电容器的利用率。

Description

多电梯控制系统
技术领域
本发明涉及电梯驱动和控制技术，特别是涉及一种多电梯控制系统。
背景技术
随着城市化进程的持续加深，越来越多的建筑开始在城市中拔地而起，城市的建筑空间正在向垂直方向不断延伸，这也造就了电梯的使用量节节攀升。虽然，电梯为人们在楼宇中的垂直输送提供了极大的便利，但其对电能的消耗也很大。
电梯在运行时，重载向下、轻载向上及减速情况下曳引电动机处在再生发电状态，此时电梯不仅不消耗电能，反而会将电梯系统的部分势能转换为电能，回馈到电梯系统中。
常规的电梯，会将这部分回馈的电能通过再生电阻器以热能的形式进行消耗。这是一种非常不经济的手段——不仅白白地浪费了一部分的能量，而且再生电阻器释放的热能会提高机房的温度，不利于电梯的正常运行，甚至还需要另行配置空调降温。
虽然，目前已经有电梯的能量反馈技术，可以将这部分再生电能转换成工频交流电反馈给电网，以达到节能的目的。但是，能量反馈装置不仅成本高，反馈效率低，而且其反馈的电能不均衡，既不能被同一建筑内其它用电设备同时用尽，对整个建筑的供电系统造成不小的冲击，也不能冲减电表上的耗电量来降低用户的用电成本，尤其对于低速或小提升高度的电梯，更是得不偿失。
所以，能够将电梯再生能量存于电梯之中且在需要时直接使用无疑是最优的方式。早期，受限于蓄电池无法频繁地大功率充放电，这一方式一直无法实际运用。现在，超级电容的诞生，克服了传统蓄电池的上述缺点。对超级电容的运用仍存在如下问题：
一是超级电容本身的成本一直居高不下；
二是需给超级电容配置充电、放电电流，该电路效率不高，且成本不低；
三是控制方法较为复杂。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供多电梯控制系统，能提高电能利用率，并降低超级电容器成本，节省超级电容器空间，提高对超级电容器的利用率。
为解决上述技术问题，本发明提供的多电梯控制系统，其包括多个电梯主回路、一对直流母线20、一个超级电容器23；
各个电梯主回路的输入端均接交流市电，输出端分别接不同的交流电动机16；
每个电梯主回路包括一个整流器11、一个逆变器13；
所述整流器11的输入端接交流市电，输出直流电压到所述逆变器13的输入端；
所述逆变器13输出交流电压到所述交流电动机16；
每个电梯主回路的逆变器13的正负输入端分别接正负直流母线20；
所述超级电容器23的两端分别接正负直流母线20。
较佳的，每个电梯主回路的逆变器13的正负输入端通过母线可控开关21分别接正负直流母线20。
较佳的，所述母线可控开关21是直流接触器。
较佳的，多电梯控制系统还包括一个电压变换器24；
所述电压变换器24为DC-DC变换器或DC-AC变换器；
所述电压变换器24的输入端接该对直流母线20，输出端可接控制电源。
较佳的，每个电梯主回路还包括一个直流电容12以及一个再生电阻14回路；
所述直流电容12以及再生电阻14回路并联在该电梯主回路的逆变器13的正负输入端之间；
所述超级电容器23的两端通过保护器22接正负直流母线20；
所述电压变换器24的输出端通过电源可控开关31接控制电源。
较佳的，如果一台电梯出了故障，则该电梯的电梯主回路到该对直流母线20之间的母线可控开关21断开；
如果该对直流母线20的电压小于等于第四设定值或超级电容器23出现故障，则超级电容器23到该对直流母线20之间的保护器22断开；
如果该对直流母线20的电压大于第四设定值，则电压变换器24的输出端到控制电源之间的电源可控开关31接通；
所述再生电阻14回路，当为关断状态时，如果逆变器13的正负输入端之间的电压上升超过第一设定值则接通；当为接通状态时，如果逆变器13的正负输入端之间的电压下降低于第二设定值则关断；
第一设定值>第二设定值>第四设定值。
较佳的，所述第一设定值不超过超级电容器23端电压正常工作范围的上限值；
所述第四设定值不低于超级电容器23端电压正常工作范围的下限值。
较佳的，所述整流器11采用三相全波整流桥电路；
所述三相全波整流桥电路的输出电压小于第二设定值且大于第四设定值。
较佳的，第一设定值为660V，第二设定值为640V，第四设定值为480V，三相全波整流桥电路的输出电压为537V；
所述超级电容器23是由180个3.3V锂离子超级电容单体串联而成，其工作电压为468V～685V；
所述电压变换器24是输入电压范围为480V～660V，输出电压为48V～54V的开关电源。
较佳的，所述超级电容器23是由两个及以上超级电容单体串联和/或并联而成；
所述保护器22是带熔丝的开关。
本发明的多电梯控制系统，电梯主回路连接于市电和曳引电动机16之间，采用树干型拓扑结构接线，一电梯再生运行时产生的电能释放到一对直流母线20上，可供同时电动运行的其它电梯使用，若多个电梯同时释放的再生电能多于消耗的电动电能，该对直流母线20的电压会上升，反之其电压下降。该多电梯控制系统，多电梯共用一对直流母线，一电梯再生运行的电能可直接给另一电动运行的电梯使用，无需经过变换装置，极大地提高了电能的利用率；可使同机房的多台电梯集中使用一超级电容器，集中配置的超级电容器可以适当减小容量，降低成本，并节省空间；超级电容器23直连于直流母线20，无充电、放电电路，既降低了成本，也省去电路本身的损耗，提高了对超级电容器23的利用率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面对本发明所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的多电梯控制系统一实施例电路图。
图中附图标记说明如下：
11整流器；12直流电容；13逆变器；14再生电阻；16电动机；20直流母线；21母线可控开关；22保护器；23超级电容器；24电压变换器；31电源可控开关。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
如图1所示，多电梯控制系统包括多个电梯主回路、一对直流母线20、一个超级电容器23；
各个电梯主回路的输入端均接交流市电，输出端分别接不同的交流电动机16；
每个电梯主回路包括一个整流器11、一个逆变器13；
所述整流器11的输入端接交流市电，输出直流电压到所述逆变器13的输入端；
所述逆变器13输出交流电压到所述交流电动机16；
每个电梯主回路的逆变器13的正负输入端分别接正负直流母线20；
所述超级电容器23的两端分别接正负直流母线20。
实施例一的多电梯控制系统，电梯主回路连接于市电和曳引电动机16之间，采用树干型拓扑结构接线，一电梯再生运行时产生的电能释放到一对直流母线20上，可供同时电动运行的其它电梯使用，若多个电梯同时释放的再生电能多于消耗的电动电能，该对直流母线20的电压会上升，反之其电压下降。实施例一的多电梯控制系统，多电梯共用一对直流母线，一电梯再生运行的电能可直接给另一电动运行的电梯使用，无需经过变换装置，极大地提高了电能的利用率；可使同机房的多台电梯集中使用一超级电容器，集中配置的超级电容器可以适当减小容量，降低成本，并节省空间；超级电容器23直连于直流母线20，无充电、放电电路，既降低了成本，也省去电路本身的损耗，提高了对超级电容器23的利用率。
实施例二
基于实施例一的多电梯控制系统，每个电梯主回路的逆变器13的正负输入端通过母线可控开关21分别接正负直流母线20。
可控开关是可以控制电路开通或断开的电器；母线可控开关21可以是直流接触器。
实施例二的多电梯控制系统，可通过母线可控开关21将一台及以上电梯脱离直流母线20独立运行，若有一台电梯出了故障，能够通过母线可控开关21进行切除，不影响其余电梯的正常运行。
实施例三
基于实施例二，多电梯控制系统还包括一个电压变换器24；
所述电压变换器24为DC-DC变换器或DC-AC变换器；
所述电压变换器24的输入端接该对直流母线20，输出端可接控制电源。
实施例四
基于实施例三的多电梯控制系统，每个电梯主回路还包括一个直流电容12以及一个再生电阻14回路；
所述直流电容12以及再生电阻14回路并联在该电梯主回路的逆变器13的正负输入端之间；
所述超级电容器23的两端通过保护器22接正负直流母线20；
所述电压变换器24的输出端通过电源可控开关31接控制电源。
较佳的，如果一台电梯出了故障，则该电梯的电梯主回路到该对直流母线20之间的母线可控开关21断开；
如果该对直流母线20的电压小于等于第四设定值或超级电容器23出现故障，则超级电容器23到该对直流母线20之间的保护器22断开；
如果该对直流母线20的电压大于第四设定值，则电压变换器24的输出端到控制电源之间的电源可控开关31接通；
所述再生电阻14回路，当为关断状态时，如果逆变器13的正负输入端之间的电压上升超过第一设定值则接通；当为接通状态时，如果逆变器13的正负输入端之间的电压下降低于第二设定值则关断；
第一设定值>第二设定值>第四设定值。
较佳的，所述第一设定值不超过超级电容器23端电压正常工作范围的上限值；
所述第四设定值不低于超级电容器23端电压正常工作范围的下限值。
较佳的，所述整流器11采用三相全波整流桥电路；
所述三相全波整流桥电路的输出电压小于第二设定值且大于第四设定值。
实施例四的多电梯控制系统，直流电容12是通过母线可控开关21接入至直流母线20上的；超级电容器23是通过保护器22接入至直流母线20上的；电压变换器24直接连接在直流母线20上，其输出端配置一个电源可控开关31。
实施例四的多电梯控制系统，多个直流电容12分别通过母线可控开关21并联到直流母线20上，是对直流母线20的电压进行监测，直流母线20电压处于第一设定值和第二设定值之间时，开通再生电阻14回路消耗多余电能；直流母线20电压处于第二设定值和整流器11的输出直流电压之间时，多电梯控制系统正常运行；直流母线20电压大于第四设定值时，一旦出现停电，接通电压变换器24为电梯系统提供控制用电，此时多电梯控制系统可实施紧急停电运行；直流母线电压跌至第四设定值或超级电容出现故障时，断开超级电容器23与直流电容12的连接。实施例三的多电梯控制系统，通过直流母线电压的设定可自动调节超级电容器的工作状态，控制简便，兼顾了电梯应急停电运行的需求，无需追加额外配置。
实施例五
基于实施例四的多电梯控制系统，超级电容器23是由180个3.3V锂离子超级电容单体串联而成，其工作电压为468V～685V，容量1.91kWh；
电压变换器24是输入电压范围为480V～660V，输出电压为48V～54V的开关电源；
第一设定值为660V，第二设定值为640V，第四设定值为480V，三相全波整流桥电路的输出电压为537V。
较佳的，所述超级电容器是由两个及以上超级电容单体串联和/或并联而成，并附加上相应地保护、均衡等电路。
保护器22是具备过电流保护功能的电器。较佳的，保护器22是带熔丝的开关。
实施例五的多电梯控制系统，一电梯再生运行时产生的电能释放到直流母线20上，可供同时电动运行的其它电梯使用。若同时释放的再生电能多于消耗的电动电能，直流母线20的电压会上升；反之，其电压下降。若各梯长期处于电动运行时(如商务楼上班高峰期间)，通过直流母线20给各梯逆变器供电使得直流母线20和超级电容器23的电压下降低于整流器的输出电压(537V)时，各梯整流器11内二极管导通，可通过整流器11给直流母线20和超级电容器23充电，使电压维持在整流器的输出电压(537V)上。若各电梯都处于再生运行时(如商务楼下班高峰期间)，母线电压20上升至超过再生电阻14回路的开通电压(660V)后，通过再生电阻14消耗直流母线20上的多余电能，直至其电压下降至再生电阻14回路的关断电压(640V)。当母线电压维持在整流器的输出电压(537V)到再生电阻14回路的关断电压(640V)，各梯的整流器11均不导通，均由直流母线20进行供电。
一旦出现停电状况，直流母线20和超级电容器23上的电能可供各梯应急运行。同时，通过电压变换器24从直流母线20上取电，用作各梯的控制电源。
在极端情况下，超级电容器23的电能消耗过度，使直流母线20的电压下降到超级电容器端电压正常工作范围的下限值(480V)时，出于对超级电容器23的保护，通过母线可控开关21将各梯的直流电容12脱离直流母线20。此时，各梯仍可各自独立运行。同样的，若有一台电梯出了故障，也可通过母线可控开关21进行切除，不影响其余电梯的正常运行。
以上仅为本申请的优选实施例，并不用于限定本申请。对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种多电梯控制系统，其特征在于，包括多个电梯主回路、一对直流母线(20)、一个超级电容器(23)及一个电压变换器(24)；
各个电梯主回路的输入端均接交流市电，输出端分别接不同的交流电动机(16)；
每个电梯主回路包括一个整流器(11)、一个逆变器(13)；
所述整流器(11)的输入端接交流市电，输出直流电压到所述逆变器(13)的输入端；
所述逆变器(13)输出交流电压到所述交流电动机(16)；
每个电梯主回路的逆变器(13)的正负输入端分别接正负直流母线(20)；
所述超级电容器(23)的两端通过保护器(22)分别接正负直流母线(20)；
每个电梯主回路的逆变器(13)的正负输入端通过母线可控开关(21)分别接正负直流母线(20)；
所述电压变换器(24)为DC-DC变换器或DC-AC变换器；
所述电压变换器(24)的输入端接该对直流母线(20)，输出端通过电源可控开关(31)接控制电源；
每个电梯主回路还包括一个直流电容(12)以及一个再生电阻(14)回路；
所述直流电容(12)以及再生电阻(14)回路并联在该电梯主回路的逆变器(13)的正负输入端之间；
如果一台电梯出了故障，则该电梯的电梯主回路到该对直流母线(20)之间的母线可控开关(21)断开；
如果该对直流母线(20)的电压小于等于第四设定值或超级电容器(23)出现故障，则超级电容器(23)到该对直流母线(20)之间的保护器(22)断开；
如果该对直流母线(20)的电压大于第四设定值，则电压变换器(24)的输出端到控制电源之间的电源可控开关(31)接通；
所述再生电阻(14)回路，当为关断状态时，如果逆变器(13)的正负输入端之间的电压上升超过第一设定值则接通；当为接通状态时，如果逆变器(13)的正负输入端之间的电压下降低于第二设定值则关断；
第一设定值>第二设定值>第四设定值。
2.根据权利要求1所述的多电梯控制系统，其特征在于，
所述母线可控开关(21)是直流接触器。
3.根据权利要求1所述的多电梯控制系统，其特征在于，
所述第一设定值不超过超级电容器(23)端电压正常工作范围的上限值；
所述第四设定值不低于超级电容器(23)端电压正常工作范围的下限值。
4.根据权利要求3所述的多电梯控制系统，其特征在于，
所述整流器(11)采用三相全波整流桥电路；
所述三相全波整流桥电路的输出电压小于第二设定值且大于第四设定值。
5.根据权利要求4所述的多电梯控制系统，其特征在于，
第一设定值为660V，第二设定值为640V，第四设定值为480V，三相全波整流桥电路的输出电压为537V；
所述超级电容器(23)是由180个3.3V锂离子超级电容单体串联而成，其工作电压为468V～685V；
所述电压变换器(24)是输入电压范围为480V～660V，输出电压为48V～54V的开关电源。
6.根据权利要求1所述的多电梯控制系统，其特征在于，
所述超级电容器(23)是由两个及以上超级电容单体串联和/或并联而成；
所述保护器(22)是带熔丝的开关。
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