CN110203784A - 电梯备份电源 - Google Patents

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CN110203784A CN201910574850.5A CN201910574850A CN110203784A CN 110203784 A CN110203784 A CN 110203784A CN 201910574850 A CN201910574850 A CN 201910574850A CN 110203784 A CN110203784 A CN 110203784A
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D.J.马文
C.D.博利
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Abstract

本发明描述了一种用于电梯系统的电力架构。所述电力架构可包括：面板，其通过断路器接收来自电力网的电力；电源，其耦合到所述断路器以接收来自所述电网的电力；电池，其通过开关耦合到所述电源；电梯电机控制器，其耦合到所述电源，所述电源将来自所述电网和所述电池中的至少一个的电力提供给所述控制器；和充电器，其耦合到所述断路器和所述电池且被配置来接收来自所述电力网的电力并将电力提供给所述电池以对所述电池充电。

Description

电梯备份电源
发明背景
电池在系统(诸如电梯系统)中变得越来越普遍。电池可在电梯系统中实施的一个原因是在系统中的电力损耗的事件中提供备份电源用于救援功能。
电梯应用中使用的电池可提供直流(DC)电压。然而，许多电梯控制器被设计来接收交流(AC)电压。为了将DC电池介接到AC控制器，可以使用DC到AC(DC/AC)转换器。替代地，控制器可被重新配置或替换，以便一直用完DC电池。一直运行于电池上可能会有问题，因为其可能要求第二能量转换来对控制器供电，且其在电池处会产生单点故障，从而降低可靠度。
发明概要
本公开的实施方案涉及一种用于电梯系统的电力架构，所述电力架构包括：面板，其通过断路器接收来自电力网的电力；电源，其耦合到断路器以接收来自电网的电力；电池，其通过开关耦合到电源；电梯电机控制器，其耦合到电源，所述电源将来自电网和电池中的至少一个的电力提供给控制器；和充电器，其耦合到断路器和电池，且被配置来接收来自电力网的电力并将电力提供给电池以对电池充电。
本公开的实施方案涉及一种设备，其包括：电梯电机控制器，其被配置来当电网提供的电力可用时由电网供电；电池，其被耦合到电网，且被配置来当来自电网的电力可用时由接收自电网的电力充电，以及当来自电网的电力不可用时将电力供应给控制器；开关，其被配置来基于从包括在门框的面板中的断路器选择的开关的位置而选择地使电池中存储的电力与控制器隔离，以及当断路器打开时开关打开，并且当网提供的电力不可用时开关闭合。
本公开的实施方案涉及一种方法，其包括：由源供应的电力对电池充电；当来自所述源的电力可用时，从所述源对电梯电机控制器供电；感测与所述源相关联的至少一个参数；以及当感测的至少一个参数超过阈值时，将到控制器的电力从所述源切换到由电池提供的电力。
以下描述额外的实施方案。
附图简述
本公开通过实例的方式图示并且不限于附图，其中相同的参考数字指示相似元件。
图1A图示示例实施方案中的示例电源架构；
图1B图示图1A的示例电源架构的变化；和
图2图示操作示例实施方案中的电源架构的示例方法。
具体实施方式
本发明描述用于安全且有效地分配电力的设备、系统和方法的示例实施方案。在一些实施方案中，可从一个或多个源提供到例如电梯的电力。所述一个或多个源可包括电网和电池。实施方案可用于选择地使电力和电梯连接或断开。在例如服务、维护或修理电梯时，选择的电力耦合可帮助确保人员的安全。
在一些实施方案中，可提供高效且成本有效的解决方案用于将控制器介接到电池。在一些实施方案中，控制器可能不会完全依赖电池，并且可能不需要由电池对DC/AC转换器供电。在一些实施方案中，可通过避免电池处的单点故障来改进或增强可靠性。
应注意，在以下描述且在附图(其内容通过引用的方式包括在本公开中)中陈述了元件之间的各种连接。应注意，这些连接通常且除非另外说明，可以是直接的或间接的，并且本说明书并不旨在这方面进行限制。在这方面，实体之间的耦合可以指直接或间接的连接。
图1A图示示例实施方案中的架构100。架构100可被包括为电梯或电梯系统的一部分。架构100可包括电源架构且可被配置来选择地对电梯或其组件供电。
架构100可包括面板102。面板102可位于电梯层站处的门框中，并且可用来获得对电梯系统组件的访问。例如，人员(例如，服务、修理或维护人员、救援人员、消防人员、警察等)可经由面板102获得对电梯的组件或功能的访问。面板102可包括紧急检修(E&I)板或与其关联。例如，人员可使用面板102对紧急情况作出响应或执行检修。检修可包括维护、修理、(组件)安装或(组件)移除活动。
面板102可包括断路器102a。断路器102a可以是或包括过流断路器(OCB)。断路器102a可被配置来限制电梯系统的电气部分中的过流或尖峰电压(spike)。
面板102可接收来自电网的电力，如图1A中示出。电网电力可用作到架构100或到电梯的输入电力的主要源。可从电网对架构100供电，除非电网无法或停止提供或获得电力。如果且当电网无法提供或获得电力时，架构100可利用电力的第二源(诸如电池)，如下所述。
面板102(例如，断路器102a)可用来选择地向电梯提供电力。例如，在正常使用期间，可将电力供应到电梯的驱动器106，但是可切断到驱动器的电力，以便在紧急或救援情况下使电梯固定不动。断路器102a可用来使电网电力与架构100的剩余部分隔离。例如，断路器102a可包括隔离机制，诸如开关(图1A中未示出)，以使电网输入电力与架构100的剩余部分隔离。
驱动器106可包括一个或多个级或由一个或多个级构成。第一级108、第二级110和第三级112被示于图1A中。
第一级108可提供第二电源，诸如电池108a。可根据本领域中的技术人员已知的任何技术来制造电池108a。例如，电池108a可整合锂离子技术。在电网输入电力不可用的事件中，电池108a可用作电源。
第二级110可包括充电器110a。充电器110a可用来对电池108a充电。例如，在正常操作期间(例如，当电网输入电力可用时)，充电器110a可向电池108a提供诸如48VDC的电压以对电池108a充电。在一些实施方案中，充电器110a可不断地充电或“充满(top-off)”电池108a，至少只要电网输入电力可用。装置110b可被包括在内以潜在地使充电器与一个或多个下游组件隔离。例如，装置110b可以是或包括熔丝。在源自电网的参数(例如，电流)过高(例如，超过熔丝的额定值)的事件中，熔丝可选择地打开以保护例如电池108a。
第三级112可包括逆变器(诸如三相逆变器)，其被配置来产生用于电梯的电机114的电流。第三级112还可被配置来提供对电梯的速度控制。
架构100可包括电源116。虽然在图1A中被示出为单独的实体，但是在一些实施方案中，电源116可被包括或集成在另一组件(诸如面板102)中。
在一些实施方案中，电源116可用来提供系统或控制器电力。电源116可从多个源接收电力。例如，电源116可通过线路118和/或线路120经由面板102(例如，经由断路器102a)从电网接收输入电力。电网提供的输入电力可由电源116使用作为电力的主要源。电源116可通过线路122经由装置110b、二极管110c和开关124而从电池108a接收输入电力。在电网无法或停止提供电力的事件中，电源116可利用电池108a提供的电力作为第二电力源。
如在图1A中示出，二极管110c的阳极可耦合到电池108a，且二极管110c的阴极可耦合到电源116。二极管110c可实现一个或多个目的。例如，二极管110c可帮助确保当电网电力可用时，电源116不会对电池108a充电。换言之，二极管110c可帮助确保电池108a的充电经由充电器110a发生。二极管110c可帮助确保当电网电力可用时，从充电器110a输出的电力被导向电池108a(以便对电池108a充电)，与电源116相反。二极管110c可用于当电网电力可用时使电池108a与电源116隔离，且当网电力不可用(或约小于与二极管110c相关联的启动电压或正向电压)时，以其它方式将来自电池108a的电力提供给电源116。
可经由线路126将电源116的输出提供到逆变器/制动控件112a。如上所述，电源116可接收来自网或电池108a的输入电力。相应地，逆变器/制动控件112a实际上可由至少两个源经由线路126供电。
开关124可用来使电池108a与电源116隔离。例如，人员可将开关124放置在“打开”的状态或位置中，以使电池108a与电源116隔离。开关124可选择地打开(或闭合)以使电池108a和电源116隔离(或耦合)。在实施方案中，控制器112a是DC供电的。系统电源116将来自电网的AC电力转换成DC电力用于控制器112a。在示例实施方案中，系统电源116还将来自电池108a的DC电力提供给控制器112a，而不需要进行任何调节。
在一些实施方案中，开关124可位于面板102中或由面板102控制。例如，开关124可集成在断路器102a中。使开关位于面板102和/或断路器102a中可提供便利，因为人员可以有机会经由可用于隔离电网输入电力的相同接口来隔离电池108a。在一些实施方案中，开关124可以是或包括继电器和/或接触器。
当断路器102a被激活时，开关124被配置成打开。换言之，如果断路器102a检测到过流情况，那么打开断路器102a和开关124以从控制器112a移除电力，以防止系统运行。在电网故障的事件中(其中电网不向面板102提供电力)，闭合开关124以允许控制器112a由电池108a供电。
在一些实施方案中，架构100的组件可不同于图1A中示出的那样进行布置，或可执行不同于上述功能的功能。例如，在替代实施方案中，第一级110(潜在地结合其它组件或装置)可作为类似于电源116的功能，从而允许从替代实施方案移除电源116。此外，在替代实施方案中，二极管110c和开关124中的一个或二者可与充电器110a和第一级108耦合。
图1B中示出反映上述替代实施方案的版本的框图。为了说明的简明起见，相对于图1A的图示，图1B的图中已省略了大量细节。如在图1B中示出，断路器102a可耦合到充电器110a。充电器110a可耦合到装置110b，其可包括开关124和/或二极管110c。装置110b可耦合到第一级108。第一级108可耦合到第三级112。在一些实施方案中，开关(未示出)可安装在将电池108a耦合到第三级112的线路152上。线路152上的这种开关可作为选择地使电池108a与第三级112隔离的机制。在一些实施方案中，线路152上的开关可包括在面板102和/或断路器102a中，或受面板102和/或断路器102a控制。
在图1B中，来自电网的输入电力可朝左右方向流动。例如，来自电网的电力可从电网流到断路器102a，从断路器102a流到充电器110a，从充电器110a流到装置110b，从装置110b流到第二级108，并从第二级108流到第三级112。如前所述，在图1B中，当可从电网获得电力时，电池108a可实际上由电网充电。当来自电网的电力不可用(例如，当来自电网的输入约小于二极管110c的正向电压或启动电压加上跨断路器102a、充电器110a和开关124的持续任何电压降)时，二极管110c可使电网与电池108a隔离。以此方式，当来自电网的电力不可用时，第三级112可由电池108a供电。在图1B中，开关124可用来使电网与例如第一级108隔离。例如，在图1B中，开关124可结合故障排除或测试活动(例如，测试电池108a是否运行)而被打开。
图1A和图1B是说明性的。在一些实施方案中，图1A和图1B的组件中的一个或多个可以是可选的。在一些实施方案中，可包括未示出的额外组件。
在一些实施方案中，一个或多个组件或装置可用来共享或分配电力。例如，电网和电池108a可彼此结合使用，使得电网和电池108a可同时提供电力。在一些实施方案中，电网可与电池108a一样供应等量的电力。在一些实施方案中，电网可供应与电池108a供应的电量不同的电量。
图2图示可结合一个或多个平台或架构使用的方法。为了便于说明，以下结合图1A和图1B中图示的架构来描述图2的方法。所述方法可适于适应其它架构。图2的方法可用于调整系统或架构内的电力的流动。在一些实施方案中，图2的方法可用来将电力从一个或多个电源供应给实体(诸如控制器)。
在步骤202中，可选择主要电源来供应电力。例如，电网电力可用作主要电源。作为步骤202的一部分，可对辅助电源充电。例如，电池108a可由电网电力经由充电器110a充电。电池108a的充电可以特定频率、周期地或持续地发生。例如，电池108a的充电可继续发生，只要可从电网获得电力即可。
在步骤204中，可监测主要电源的状态。例如，参考图1A，电源116可经由线路118和120中的一个或两者感测与电网相关联的一个或多个参数(例如，电力、能量、电压、电流)。参考图1B，装置110b(例如，二极管110c)可基于装置110b的特性(例如，二极管110c的正向电压或启动电压)感测与电网相关联的一个或多个参数。
在步骤206中，可利用步骤204的感测参数来确定使用选自多个电源的哪个电源。参考图1A，如果电源116确定感测参数超过阈值或下降低于阈值，则流程可沿退出步骤206的“是”路径从步骤206行进到步骤208。否则，如果电源116确定感测参数不超过或下降低于阈值，则流程可沿“否”路径从步骤206返回到步骤202，以继续对辅助电源充电，并且所述电力可由电网供应。参考图1B，如果电网电力下降低于二极管110c的正向电压或启动电压(加上断路器102a、充电器110a和开关124保持的任何电压降)，则二极管110c可实际上关闭，这可导致流程沿“是”路径从步骤206行进到步骤208。否则，如果电网电力高于阈值，则流程可沿“否”路径从步骤206行进到步骤202，以继续对辅助电源充电，并且可由电网供应电力。
在步骤208中，到辅助电源的使用(切换)可发生。例如，通过电源116对电池108a的选择(图1A)或作为二极管110c关闭(图1B)的结果，对电池108a的使用可能会发生。流程可从步骤208行进到步骤204，以感测主要电源的一个或多个参数(例如，以确定电网电力是否回流、恢复或以其它方式再次可用)。
结合图2图示的方法是说明性的。在一些实施方案中，步骤(或其部分)中的一个或多个可以是可选的。在一些实施方案中，未示出的额外步骤可被包括在内。在一些实施方案中，步骤可以与示出的顺序或序列不同的顺序或序列执行。
在一些实施方案中，如果主要电源的感测参数接近与步骤206相关联的阈值，则可使用迟滞来避免主要电源与辅助电源之间的过多切换。可基于特定应用或环境来选择或调节迟滞窗口的大小或程度。
在一些实施方案中，本文描述的组件、装置或步骤中的一个或多个可包括控制器(诸如低压架构控制器(LVA))或与之相关联。在正常操作期间，控制器可由主要输入源(例如，电网)供电，且然后，在主要输入源不可用(例如，故障)的事件中，可由辅助电源(例如，电池)供电。
在电梯应用中，控制器可将电力提供给制动和/或驱动逻辑，使得如果控制器断开连接，则制动器可能不会提升，且驱动器可能无法移动电梯，即使推进电力可能仍存在于例如电池中。这可能允许人员获得对电梯的控制。另外，在(推进)电池发生故障的事件中，电网电力可仍然可用，并且控制器可保持通电，从而允许救援操作被执行。
在一些实施方案中，可实现相对于常规设计的增加效率。例如，控制器可通常以最有效的方式由主要电源供电。从主要电源到辅助电源的过渡可能仅发生在主要电源不可用的时候。此外，一旦主要电源可用，则可发生从辅助电源到主要电源的过渡。
在一些实施方案中，可相对于常规设计增强安全性和可靠性。例如，实施方案可消除与可能使例如(整个)电梯停运的单点故障相关联的风险，因为主要电源和辅助电源两者发生故障的风险可被认为是可忽略不计的。
在一些实施方案中，对控制器和相关联系统的使用可允许辅助电源直接连接到控制器，而无需使用额外的能量转换，诸如DC/AC转换器。
已根据在应用(诸如电梯应用)中对电力的控制和管理的方面描述了实施方案。本领域的技术人员应理解，实施方案可适于适应不同类型的应用环境。例如，实施方案可适于适应与电力产生器电力消耗相关联的任何应用环境，诸如加热或空气调节/制冷应用。
如本文描述，在一些实施方案中，各种功能或行为可发生在给定位置处和/或结合一个或多个设备、系统或装置的操作而发生。例如，在一些实施方案中，给定功能或行为的一部分可在第一装置或位置处执行，且剩余的功能或行为可在一个或多个额外装置或位置处执行。
可使用一种或多种技术来实现实施方案。在一些实施方案中，设备或系统可包括一个或多个处理器和存储指令的存储器，所述指令在由一个或多个处理器执行时促使设备或系统执行如本文描述的一个或多个方法行为。本领域的技术人员已知的各种机械组件可在一些实施方案中使用。
实施方案可作为一个或多个设备、系统和/或方法而实现。在一些实施方案中，指令可存储在一个或多个计算机可读介质(诸如临时性和/或非临时性计算机可读介质)上。所述指令在被执行时可促使实体(例如，设备或系统)执行如本文描述的一个或多个方法行为。
实施方案可绑定到一个或多个特定机器。例如，一个或多个架构可被配置来选择地对一个或多个系统(诸如电梯系统或电路)供电。在一些实施方案中，电力可从一个以上源获得。例如，在一些实施方案中，电力可源自电网或电池。
实施方案可将物品变换成不同的状态或事物。例如，可将另外可能具有可在其端子处获得的有害能量的电源放置在使得与端子接触的人们不会暴露于所述能量的状态下。以此方式，维护、修理、安装和其它活动可能以基本上更小的风险发生。在一些实施方案中，根据第一输入电压类型(例如，AC)操作的控制器可直接连接到根据第二输入电压类型(例如，DC)操作的电源(例如，电池)。另外，在一些实施方案中，切换机制可用来根据可用的最有效方式对控制器供电。
已在本发明的说明性实施方案的方面描述了本发明的方面。通过对本公开的审查，随附权利要求的范围和精神内的许多其它实施方案、修改和变化将会对本领域的普通技术人员发生。例如，本领域的普通技术人员应理解，结合图示附图描述的步骤可以与引用顺序不同的顺序执行，并且图示的一个或多个步骤可以是可选的。

Claims (7)

1.一种用于电梯控制器的电力架构，所述电力架构包括：
面板，其在断路器接收来自电力网的电力；
电源，其耦合到所述断路器以接收来自所述电力网的电力；
电池，其通过开关耦合到所述电源；
逆变器，其用于为电梯的电机生成电流；
逆变器控制器，其耦合到所述电源和所述逆变器，所述逆变器控制器被配置来提供逆变器控制；
所述电源将来自所述电力网和所述电池中的一个的电力提供给所述逆变器控制器；
充电器，其耦合到所述断路器和所述电池，且被配置来接收来自所述电力网的电力并将电力提供给所述电池以对所述电池充电；以及
其中，所述开关被配置为当所述断路器由于过流情况打开时打开；
其中，所述开关被配置为当来自所述电力网的电力不可用时闭合；
其中，所述开关被配置为在正常操作期间当来自所述电力网的电力可用时打开。
2.根据权利要求1所述的电力架构，其中，当来自所述电力网的电力可用时所述电池被配置为由所述电力网充电。
3.根据权利要求1所述的电力架构，其进一步包括：
二极管，其耦合到所述电池和所述充电器，且被配置来确保所述电池的充电通过所述充电器而非所述电源发生、以及当来自所述电力网的电力不可用时将来自所述电池的电力提供给所述电源。
4.一种设备，包括：
逆变器，其用于为电梯的电机生成电流；
逆变器控制器，其被配置为当由电网提供的电力可用时由所述电网供电，所述逆变器控制器被配置来提供逆变器控制；
电池，其耦合到所述电网，且被配置为当来自所述电网的电力可用时由从所述电网接收的电力充电、以及当来自所述电网的电力不可用时为所述逆变器控制器供电；
开关，其被配置来基于从包括在面板中的断路器选择的所述开关的位置而选择地使所述电池中存储的电力与所述逆变器控制器隔离；
其中，当所述断路器由于过流情况打开时所述开关打开，以及当由所述电网提供的电力不可用时所述开关闭合；
其中，在正常操作期间当来自所述电网的电力可用时所述开关打开。
5.如权利要求4所述的设备，其进一步包括：隔离机制，其被配置来当来自所述电网的所述电力不可用时使所述电池与所述电网隔离。
6.如权利要求4所述的设备，其中，所述隔离机制包括二极管。
7.如权利要求4所述的设备，其进一步包括：充电器，其耦合到所述断路器和所述电池，且被配置来接收来自所述电网的电力以及在来自所述电网的电力可用时将电力提供给所述电池以对所述电池持续地充电。
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