CN109950968A - 电梯应急供电装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电梯应急供电装置，用于在市电异常时为电梯提供应急电源，包括用于为所述电梯应急供电装置提供基础能量的蓄电池；还包括：主控模块，用于接收市电异常信号、并根据所述市电异常信号输出应急救援启动信号；应急电路，分别与所述蓄电池、主控模块连接，用于接收所述应急救援启动信号、并根据所述应急救援启动信号将所述蓄电池提供的能量进行升压整流后输出一路直流电压和一路经所述直流电压逆变产生的交流电压；其中，所述直流电压通过与电梯功率电路共直流母线的方式为所述电梯功率电路供电，所述交流电压用于为电梯控制电路供电。本申请通过采用共直流母线的方式可有效降低电梯应急供电装置的体积和成本。
Description
技术领域
本发明涉及电梯设备技术领域，特别是涉及一种电梯应急供电装置。
背景技术
电梯安全问题越来越受到人们的重视，其中之一便是当电梯在运行的时候突然遇到供电系统停电、缺相故障的问题，为了保证乘客的安全，需要一种能自动切换投入应急供电工作的装置来输出电梯所需电能,将电梯运行至平层位置,打开电梯门让乘客安全走出电梯。
当前市面上传统的电梯应急供电装置均是在单/三相电网停电时，通过在设定的时间内自动投入工作，即仅输出一路供电梯运行所需的单/三相电源，既给电梯的功率电路供电，又给电梯的控制电路供电。但是该方案由于需要主回路旁路接触器来防止应急供电与市电之间的冲突，所以使得该方案整体具有体积大、效率低、成本高的缺点。
发明内容
基于此，有必要针对现有电梯应急供电方案体积大、效率低、成本高等问题，提供一种电梯应急供电装置。
一种电梯应急供电装置，用于在市电异常时为电梯提供应急电源，包括用于为所述电梯应急供电装置提供基础能量的蓄电池；还包括：
主控模块，用于接收市电异常信号、并根据所述市电异常信号输出应急救援启动信号；
应急电路，分别与所述蓄电池、主控模块连接，用于接收所述应急救援启动信号、并根据所述应急救援启动信号将所述蓄电池提供的能量进行升压整流后输出一路直流电压和一路经所述直流电压逆变产生的交流电压；其中，所述直流电压通过与电梯功率电路共直流母线的方式为所述电梯功率电路供电，所述交流电压用于为电梯控制电路供电。
上述电梯应急供电装置，通过在检测到市电异常时，将蓄电池的能量进行升压整流后输出一路直流电压和一路经直流电压逆变产生的交流电压，其中，直流电压通过与电梯功率电路共直流母线的方式为所述电梯功率电路供电，交流电压用于为电梯控制电路供电。由于采用共直流母线的连接方案，省去了传统的停电救援装置中的主回路旁路接触器，从而降低了整体方案的体积和成本；同时，通过产生两路分别为电梯控制电路和电梯功率电路供电的电压源解决了传统的电梯应急救援装置仅输出一路供电梯运行所需的单/三相电源所造成的体积大，效率低的问题，使得本申请的电梯应急供电装置的适应性更强，并且能实现较低成本运行；进一步地，由于本装置产生的交流电压是在直流电压的基础上逆变产生，所以，可使得本申请的电路接线更加简单。
在其中一个实施例中，所述应急电路包括功率推挽电路，升压电路，整流滤波电路及逆变滤波电路；
所述功率推挽电路的输入端与所述蓄电池连接，输出端与所述升压电路的输入端连接；所述升压电路的输出端与所述整流滤波电路的输入端连接；所述整流滤波电路的输出端与所述电梯功率电路连接；所述逆变滤波电路的输入端与所述整流滤波电路的输出端连接；所述电梯控制电路的输入端与所述逆变滤波电路的输出端连接；
所述功率推挽电路用于产生PWM信号、并使所述PWM信号以推挽方式输出；所述升压电路用于对所述蓄电池的电压进行升压以获取预设的交流电压；所述整流滤波电路用于将所述交流电压整流成直流电压、并对整流后的直流电压进行滤波处理；所述逆变滤波电路用于将所述直流电压逆变成交流电压、并对所述交流电压进行滤波后输出至电梯控制电路。
在其中一个实施例中，所述应急电路还包括连接在所述电梯功率电路和所述整流滤波电路之间的缓冲保护电路。
在其中一个实施例中，所述缓冲保护电路包括充电缓冲电路和母线短路保护电路；所述母线短路保护电路的输入端与所述整流滤波电路的输出端连接，所述充电缓冲电路的输入端与所述母线短路保护电路的输出端连接。
在其中一个实施例中，所述功率推挽电路包括脉宽调制控制电路，功率驱动电路及功率推挽开关；所述脉宽调制控制电路用于产生PWM信号；所述功率驱动电路用于将所述PWM信号放大后输出；所述功率推挽开关用于将放大后的所述PWM信号以推挽方式输出。
在其中一个实施例中，所述逆变滤波电路包括单相桥式逆变电路和LC滤波电路；其中，所述单相桥式逆变电路的开关管包括IGBT或MOSFET。
在其中一个实施例中，所述应急电路还包括救援完成接口，响应于接收到救援完成信号，控制所述电梯应急供电装置停止输出。
在其中一个实施例中，所述电梯应急供电装置还包括禁止救援接口，响应于接收到禁止救援信号，禁止所述电梯应急供电装置提供应急供电输出。
在其中一个实施例中，所述电梯应急供电装置还包括冷启动按钮，响应于按下所述冷启动按钮，所述电梯应急供电装置为所述电梯提供紧急情况下所需的电源。
在其中一个实施例中，所述主控模块包括市电检测单元，所述市电检测单元用于检测所述市电是否异常。
附图说明
图1为一实施例中的电梯应急供电装置的结构示意图；
图2为另一实施例中的电梯应急供电装置的结构示意图；
图3为一实施例中的功率推挽电路的电路示意图；
图4为一实施例中的升压电路的电路示意图；
图5为一实施例中的整流滤波电路的电路示意图；
图6为一实施例中的逆变滤波电路的电路示意图；
图7为一实施例中的缓冲保护电路的电路示意图；
图8为一实施例中的脉宽调制控制电路的电路示意图；
图9为一实施例中的功率驱动电路的电路示意图。
具体实施方式
为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的较佳实施方式。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本申请的公开内容理解的更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。
请参阅图1，为一实施例中的电梯应急供电装置的结构示意图。该电梯应急供电装置用于在市电异常的时候为电梯提供应急电源，以保护乘客的安全。该装置可以包括用于提供基础能量的蓄电池10，主控模块20，应急电路30。其中，主控模块20用于接收市电异常信号、并根据市电异常信号输出应急救援启动信号；主控模块20作为该电梯应急供电装置的核心，优选ST公司的STM32F103C8T6芯片作为主控模块20。可以理解，在主控模块20的外围电路中，还可以包括市电检测单元，晶振电路，复位电路及光耦隔离电路等，市电检测单元主要用于检测市电电网的输入是否异常，异常的情况可以包括断电、缺相等情况。为了描述简便，在此不对其他电路进行一一详细的论述。
应急电路30分别与蓄电池10、主控模块20连接，用于接收主控模块20输出的应急救援启动信号，然后根据应急救援启动信号将蓄电池提供的能量进行升压整流后输出两路电压源，其中一路为直流电压源，通过与电梯功率电路50共直流母线的方式为电梯功率电路50供电；在本申请中，产生的直流电压源可以为600伏或360伏，电梯功率电路50可以包括电梯的曳引电机驱动器，控制器等需要高功率输出的设备。而另一路电压源则是在直流电压源的基础上经过逆变所产生的交流电压源，产生的交流电压源可以为380伏或者220伏，该交流电压源主要用于为电梯控制电路40供电；在本申请中，电梯控制电路40可以包括变压器，门机，电梯控制柜等设备。
上述电梯应急供电装置，通过在检测到市电异常时，将蓄电池的能量进行升压整流后输出一路直流电压和一路经直流电压逆变产生的交流电压，其中，直流电压通过与电梯功率电路共直流母线的方式为所述电梯功率电路供电，交流电压用于为电梯控制电路供电。由于采用共直流母线的连接方案，省去了传统的停电救援装置中的主回路旁路接触器，从而降低了整体方案的体积和成本；同时，通过产生两路分别为电梯控制电路和电梯功率电路供电的电压源解决了传统的电梯应急救援装置仅输出一路供电梯运行所需的单/三相电源所造成的体积大，效率低的问题，使得本申请的电梯应急供电装置的适应性更强，并且能实现较低成本运行；进一步地，由于本装置产生的交流电压是在直流电压的基础上逆变产生，所以，可使得本申请的电路接线更加简单。
在一个实施例中，蓄电池10可以为铅蓄电池，其能够提供36伏的直流电压。在本方案中，电梯应急供电装置通常可以工作在两种状态。一种是待机充电状态，也即是说，在市电电网正常的情况下，电梯控制电路通过市电供电，同时市电还接入到电梯应急供电装置中，给该装置中的蓄电池充电；第二种是应急救援状态，也即是说，在市电电网出现故障，例如停电、缺相等情况的时候，通过该装置的蓄电池提供基本的电能，然后通过升压、整流、逆变等过程后输出一路直流电和一路交流电，以完成应急救援供电。
在一个实施例中，请参阅图2，该电梯应急供电装置的应急电路可以包括功率推挽电路310，升压电路320，整流滤波电路330及逆变滤波电路340。功率推挽电路310的输入端与蓄电池10连接，输出端与升压电路320的输入端连接；升压电路320的输出端与整流滤波电路330的输入端连接；整流滤波电路330的输出端与电梯功率电路50连接；逆变滤波电路340的输入端与整流滤波电路330的输出端连接；电梯控制电路40的输入端与逆变滤波电路340的输出端连接。
在一个实施例中，功率推挽电路310用于产生PWM信号、并使PWM信号以推挽方式输出；功率推挽电路的主要工作原理为：采用两个参数相同的功率BJT管或MOSFET管，以推挽相连的方式存在于电路中，这两个开关管各自负责正负半周的波形放大任务，电路工作时，两只对称的功率开关管每次只有一个导通，另一个截止，所以导通损耗小，相应的效率就高。
进一步地，功率推挽电路310可以包括脉宽调制控制电路(图2未示)，功率驱动电路(图2未示)及功率推挽开关(图2未示)，脉宽调制控制电路用于产生PWM信号；功率驱动电路用于将PWM信号放大后输出；功率推挽开关用于将放大后的PWM信号以推挽方式输出。其中，脉宽调制控制电路可以采用SG3525ANG芯片；功率驱动电路可以采用TC4424AVOA713芯片；功率推挽开关包括两个参数相同的MOSFET管以推挽相连的方式存在于电路中，具体可以采用型号为STP75NF20的MOS管。其具体的电路连接图可辅助参阅图3、图8和图9。TR1和TR2为功率推挽开关，在本方案中，TR1和TR2轮流导通来输出高频脉冲波。
升压电路320用于对蓄电池10的电压进行升压以获取预设的交流电压；在本申请中，升压电路320可采用高频开关变压器来进行升压。由于蓄电池10的电压为直流电压，而高频开关变压器只能对交流电压进行升压，所以，需借助功率推挽电路310来将蓄电池的电能以交流的形式输出，然后通过高频开关变压器的升压作用，获得预设的交流电压。升压电路320的具体电路图可辅助参照图4。图4中，13、9、8、10均为保险丝。高频开关变压器输出的电压多少主要由各个绕组线圈的匝数比决定。经功率推挽开关输出的高频脉冲波通过高频开关变压器进行变压，输出交流电压。
整流滤波电路330用于将交流电压整流成直流电压、并对整流后的直流电压进行滤波处理；在本申请中，请辅助参阅图5，为整流滤波电路330的电路结构图。该电路可以包括整流电路和滤波电路，其中，整流电路包括四个二极管组成，二极管选用的型号为IXYSDSEP12-12A；滤波电路由两个变容二极管C3、C4和两个电阻R1、R2组成。
逆变滤波电路340用于将直流电压逆变成交流电压、并对交流电压进行滤波后输出至电梯控制电路40。由于电梯控制电路40所需的电压为交流电压，而经过整流滤波后的电压为直流电压，所以为了获得交流电压，还需要将直流电压逆变成交流电压，为了使抑制干扰信号并且获得比较纯净的交流电压，在逆变后还设置了LC滤波电路。具体可参阅图6，逆变电路为四个IGBT(Insulated-gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极晶体管)开关管组成的单相桥式逆变电路，单相桥式逆变电路还可以采用MOS管，本申请中，优选IGBT开关管。
在一个实施例中，请继续参阅图3，应急电路30还包括连接在电梯功率电路和整流滤波电路之间的缓冲保护电路350。进一步地，缓冲保护电路350包括充电缓冲电路(图3未示)和母线短路保护电路(图3未示)；母线短路保护电路的输入端与整流滤波电路的输出端连接，充电缓冲电路的输入端与母线短路保护电路的输出端连接。请辅助参阅图7，充电缓冲电路主要可以包括充电缓冲电阻R4和缓冲继电器RL3及控制缓冲继电器RL3吸合的控制电路。而母线短路保护电路则通过设置保险丝F2来实现短路保护作用。
在一个实施例中，电梯应急供电装置还设置有救援完成接口(图未标示)，该接口响应于接收到救援完成信号，控制电梯应急供电装置停止输出。该救援完成信号可以是人为操作产生，也可以是通过主控模块20产生。设置救援完成接口可避免装置在不需要提供应急电源时持续工作所造成的资源浪费问题。
在一个实施例中，电梯应急供电装置还设置有禁止救援接口(图未标示)，该接口接收到禁止救援信号后，禁止电梯应急供电装置提供应急供电输出。在某些不需要应急救援的场合下，比如人为断电维修，设置禁止救援接口可避免电梯应急供电装置执行错误的操作，而禁止救援信号也可以通过人为的操作来产生，例如，人为断开空气开关的时候，空气开关的常开或者常闭触点变化会产生禁止救援信号，从而通知电梯应急供电装置禁止救援。
在一个实施例中，电梯应急供电装置还设置有冷启动按钮(图未标示)，该冷启动按钮在被按下的时候，会控制电梯应急供电装置为电梯提供紧急情况下所需的电源。通常情况下是需要长按冷启动按钮，长按的时间可以大于或等于3秒。输出的电源可以根据功率推挽电路310来进行调整。通过设置该按钮，可使得无论市电是否异常或者控制端子是否有效，均能向电梯输出预设的交流电压和直流电压，可作为人为操作救援的重要途径。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种电梯应急供电装置，用于在市电异常时为电梯提供应急电源，包括用于为所述电梯应急供电装置提供基础能量的蓄电池；其特征在于，还包括：
主控模块，用于接收市电异常信号、并根据所述市电异常信号输出应急救援启动信号；
应急电路，分别与所述蓄电池、主控模块连接，用于接收所述应急救援启动信号、并根据所述应急救援启动信号将所述蓄电池提供的能量进行升压整流后输出一路直流电压和一路经所述直流电压逆变产生的交流电压；其中，所述直流电压通过与电梯功率电路共直流母线的方式为所述电梯功率电路供电，所述交流电压用于为电梯控制电路供电。
2.根据权利要求1所述的电梯应急供电装置，其特征在于，所述应急电路包括功率推挽电路，升压电路，整流滤波电路及逆变滤波电路；
所述功率推挽电路的输入端与所述蓄电池连接，输出端与所述升压电路的输入端连接；所述升压电路的输出端与所述整流滤波电路的输入端连接；所述整流滤波电路的输出端与所述电梯功率电路连接；所述逆变滤波电路的输入端与所述整流滤波电路的输出端连接；所述电梯控制电路的输入端与所述逆变滤波电路的输出端连接；
所述功率推挽电路用于产生PWM信号、并使所述PWM信号以推挽方式输出；所述升压电路用于对所述蓄电池的电压进行升压以获取预设的交流电压；所述整流滤波电路用于将所述交流电压整流成直流电压、并对整流后的直流电压进行滤波处理；所述逆变滤波电路用于将所述直流电压逆变成交流电压、并对所述交流电压进行滤波后输出至电梯控制电路。
3.根据权利要求2所述的电梯应急供电装置，其特征在于，所述应急电路还包括连接在所述电梯功率电路和所述整流滤波电路之间的缓冲保护电路。
4.根据权利要求3所述的电梯应急供电装置，其特征在于，所述缓冲保护电路包括充电缓冲电路和母线短路保护电路；所述母线短路保护电路的输入端与所述整流滤波电路的输出端连接，所述充电缓冲电路的输入端与所述母线短路保护电路的输出端连接。
5.根据权利要求2所述的电梯应急供电装置，其特征在于，所述功率推挽电路包括脉宽调制控制电路，功率驱动电路及功率推挽开关；所述脉宽调制控制电路用于产生PWM信号；所述功率驱动电路用于将所述PWM信号放大后输出；所述功率推挽开关用于将放大后的所述PWM信号以推挽方式输出。
6.根据权利要求2所述的电梯应急供电装置，其特征在于，所述逆变滤波电路包括单相桥式逆变电路和LC滤波电路；其中，所述单相桥式逆变电路的开关管包括IGBT或MOSFET。
7.根据权利要求1所述的电梯应急供电装置，其特征在于，还包括救援完成接口，响应于接收到救援完成信号，控制所述电梯应急供电装置停止输出。
8.根据权利要求7所述的电梯应急供电装置，其特征在于，还包括禁止救援接口，响应于接收到禁止救援信号，禁止所述电梯应急供电装置提供应急供电输出。
9.根据权利要求8所述的电梯应急供电装置，其特征在于，还包括冷启动按钮，响应于按下所述冷启动按钮，所述电梯应急供电装置为所述电梯提供紧急情况下所需的电源。
10.根据权利要求1所述的电梯应急供电装置，其特征在于，所述主控模块包括市电检测单元，所述市电检测单元用于检测所述市电是否异常。
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