CN110224620A - 一种电梯电源系统及电梯 - Google Patents

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芮建彬
王鹏
张彩霞
钟海峰
黄诗涌
潘伟恩
陈�峰
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Abstract

本发明公开一种电梯电源系统及电梯，电梯电源系统包括：一体化电梯电源模块、变压器模块和抱闸制动模块；一体化电梯电源模块的输入端用于连接市电，一体化电梯电源模块的输出端分别与变压器模块的输入端和抱闸制动模块的输入端连接；变压器模块用于向电梯系统控制模块和电梯系统负载供电。本发明通过一体化电梯电源模块将市电转换为变压器模块和抱闸制动模块所需的电压，并对电梯系统控制模块、电梯系统负载和抱闸制动模块供电，一体化电梯电源模块统一输入市电，无需分别在系统电源和抱闸电源的前端均需要连接相应的变压设备，降低了设备成本。

Description

一种电梯电源系统及电梯
技术领域
本发明涉及电梯设备领域，尤其涉及一种电梯电源系统及电梯。
背景技术
抱闸制动器是当电梯轿厢处于静止且马达处于失电状态下防止电梯再移动的机电装置。目前国内电梯厂家普遍采用可控硅将交流电源斩波成直流电流的方式和将交流电源整流成直流电源后，再使用BUCK电路变换成所需的直流电源。
图1为现有技术的电梯电源系统的结构示意图，如图1所示，目前市面上的电梯的电源系统和管理方案如下：
电源系统包含两套，一套是系统电源，用于电梯系统的供电，另一套是抱闸电源，用于对抱闸制动器供电。两套电源是独立的个体，相互独立运行。系统可以检测系统电源的状态，抱闸电源受系统的控制实现启动和停止功能。两套电源系统不共地，独立运行，任何一套电源出现异常，系统均会出现停梯。
由于系统电源和抱闸电源输入电压的差异，系统电源的输入电压一般为380VAC，高于市电，而抱闸电源的输入电压一般低于市电，导致系统电源和抱闸电源的前端均需要连接相应的变压设备，将市电分别转换为系统电源和抱闸电源的输入电压，这将导致设备成本的增加。
发明内容
本发明提供了一种电梯电源系统及电梯，将系统电源和抱闸电源一体化，能够降低电梯的成本。
第一方面，本发明实施例提供了一种电梯电源系统，包括：一体化电梯电源模块、变压器模块和抱闸制动模块；
所述一体化电梯电源模块的输入端用于连接市电，所述一体化电梯电源模块的输出端分别与所述变压器模块的输入端和所述抱闸制动模块的输入端连接；
所述变压器模块用于向电梯系统控制模块和电梯系统负载供电。
可选的，所述一体化电梯电源模块包括：第一电压变换单元和第二电压变换单元；
所述第一电压变换单元的输出端与所述抱闸制动模块连接，以为所述抱闸制动模块供电；
所述第二电压变换单元的输出端与所述变压器模块的输入端连接，以为所述变压器模块供电。
可选的，所述第一电压变换单元的接地端和所述第二电压变换单元的接地端连接。
可选的，所述一体化电梯电源模块还包括：电磁干扰滤除单元和整流滤波单元；
所述电磁干扰滤除单元的输入端用于连接市电，所述电磁干扰滤除单元的输出端与所述整流滤波单元的输入端连接，所述整流滤波单元的输出端分别与所述第一电压变换单元和第二电压变换单元的输入端连接。
可选的，所述一体化电梯电源模块还包括：电流采样单元和第一开关单元；
其中，所述电流采样单元的输入端与所述第一电压变换单元的输出端连接，所述电流采样单元的输出端与电梯系统控制模块的采样电流输入端连接；
所述第一开关单元的控制端与所述电梯系统控制模块连接，用于根据所述电梯系统控制模块输出的第一控制信号调节所述第一电压变换单元的输出电流。
可选的，所述第一电压变换单元的次级线圈设置有至少一个抽头，所述次级线圈的第一端与所述抱闸制动模块的电源输入端连接，所述次级线圈的第二端与所述抽头与所述抱闸制动模块的接地端连接。
可选的，所述一体化电梯电源模块还包括至少两个合路开关单元，一个所述合路开关单元连接在所述次级线圈的第二端和所述抱闸制动模块的接地端之间，余下的合路开关单元与所述抽头一一对应设置，分别连接在对应的所述抽头和所述抱闸制动模块的接地端之间，所述合路开关单元的控制端与所述电梯系统控制模块连接。
可选的，所述一体化电梯电源模块还包括至少两个采样电阻，所述采样电阻连接在所述次级线圈的第二端和所述抱闸制动模块的接地端之间，以及连接在所述抽头和所述抱闸制动模块的接地端之间；
所述电流采样单元包括至少两个电流采样电路；
所述电流采样电路与对应的所述采样电阻并联连接；
所述电流采样电路的输出端与电梯系统控制模块的采样电流输入端连接。
可选的，所述一体化电梯电源模块还包括：第二开关单元、储能单元和控制单元；
所述第一电压变换单元的初级线圈的第一端连接市电，所述第一电压变换单元的初级线圈的第二端与所述第一开关单元的第一端连接；
所述第一开关单元的第二端与所述第二开关单元的第一端连接，所述第二开关单元的第二端与所述第二电压变换单元的第一输入端连接，所述第二电压变换单元的第二输入端与储能单元的第一端连接，所述储能单元的第二端与所述第一开关单元的第二端连接；
所述第二开关单元的控制端与所述控制单元连接。
第二方面，本发明提供了一种电梯，包括如本发明第一方面提供的电梯电源系统。
本发明实施例提供的电梯电源系统，通过一体化电梯电源模块将市电转换为变压器模块和抱闸制动模块所需的电压，并对电梯系统控制模块、电梯系统负载和抱闸制动模块供电，一体化电梯电源模块统一输入市电，无需分别在系统电源和抱闸电源的前端均需要连接相应的变压设备，降低了设备成本。
附图说明
下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
图1为现有技术的电梯电源系统的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种电梯电源的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的另一种电梯抱闸电源的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的另一种电梯抱闸电源的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明实施例提供了一种电梯电源系统，图2为本发明实施例提供的一种电梯电源的结构示意图，如图2所示，该电梯电源系统包括一体化电梯电源模块100、变压器模块200和抱闸制动模块300。
一体化电梯电源模块100的输入端用于连接市电，一体化电梯电源模块100的输出端分别与变压器模块200的输入端和抱闸制动模块300的输入端连接。其中，市电即我们所说的工频交流电(AC)，用交流电的常用三个量来表征：电压、电流、频率。世界各国的常用交流电工频频率有50Hz(赫兹)与60Hz(赫兹)两种，民用交流电压分布由100V至380V不等。具体的，本实施例中，市电为50Hz、220V的交流电。一体化电梯电源模块100用于将市电转换为变压器模块200和抱闸制动模块300所需的电压。
其中，变压器模块200用于向电梯系统控制模块400和电梯系统负载500供电。其中电梯系统控制模块400可以是电梯系统控制器，电梯系统负载500可以包括电梯系统中的用电设备或电器元件。
需要说明的是，变压器模块200可以具有多个不同的输出端的变压器，或是多个变压器组合，可以为电梯系统内不同的负载供电。抱闸制动模块300可以是抱闸制动器。
本发明实施例提供的电梯电源系统，通过一体化电梯电源模块将市电转换为变压器模块和抱闸制动模块所需的电压，并对电梯系统控制模块、电梯系统负载和抱闸制动模块供电，一体化电梯电源模块统一输入市电，无需分别在系统电源和抱闸电源的前端均需要连接相应的变压设备，降低了设备成本。
图3为本发明实施例中另一种电梯电源的结构示意图，可选的，如图3所示，一体化电梯电源模块100包括第一电压变换单元110和第二电压变换单元120。
第一电压变换单元110的输出端与抱闸制动模块300连接，以为抱闸制动模块300供电。
第二电压变换单元120的输出端与变压器模块200的输入端连接，以为变压器模块200供电。
需要说明的是，第一电压变换单元110和第二电压变换单元120可以集成在一个结构件(例如壳体)内，可降低物料成本。
示例性的，如图3所示，一体化电梯电源模块100还包括：电流采样单元130和第一开关单元141。
其中，电流采样单元130的输入端与第一电压变换单元110的输出端连接，电流采样单元130的输出端与电梯系统控制模块400的采样电流输入端连接。电流采样单元130用于采集第一电压变换单元110的输出端的输出电流信息，即抱闸制动模块300工作时的工作电流信息，并将采集的抱闸制动模块300的工作电流信息发送给电梯系统控制模块400，其中，抱闸制动模块300的工作电流信息包括抱闸制动模块300工作时的工作电流值。
第一开关单元141的控制端与电梯系统控制模块400连接，用于根据电梯系统控制模块400输出的第一控制信号调节第一电压变换单元110的输出电流。具体的，通过调节第一控制信号的占空比，控制的第一开关单元141的通断，进而控制第一电压变换单元110的通电时间，进而调节第一电压变换单元110的输出电流(抱闸制动模块300工作时的工作电流)。其中，占空比(Duty Ratio)是指在一个脉冲循环内，通电时间相对于总时间所占的比例。电梯系统控制模块400对第一电压变换单元110进行斩波控制，从而省去了原抱闸电源控制芯片及控制部分的线路，进一步节约了设备成本。
在抱闸制动模块工作过程中，由于电源内部器件误差、使用环境偏差和系统供电电压偏差等因素的影响，可能会导致电源的输出电流出现较大的波动，例如，抱闸线圈的温度会影响抱闸制动模块的工作电流，例如温度升高导致抱闸线圈电阻变大，使得抱闸制动模块的工作电流减小，可能导致抱闸制动模块报错或无法正常工作，影响电梯运行。
针对上述问题，本发明实施例提供的电梯电源系统的工作过程如下：
电梯系统上电后，第一电压变换单元110将市电转换为抱闸制动模块300所需的电压，对抱闸制动模块300供电；同时，电流采样单元130采集抱闸制动模块300的工作电流信息，并将该工作电流信息发送给电梯系统控制模块400，电梯系统控制模块400对工作电流信息进行解析，得到抱闸制动模块300的工作电流值，并将该工作电流值与预设电流值比较，若工作电流值小于预设电流值，则提高第一控制信号的占空比，并按照提高后的占空比生成第一控制信号，增加第一开关单元141的导通时间，进而增加第一电压变换单元110的通电时间，进而增大抱闸制动模块300工作时的工作电流，使其满足预设电流值；若工作电流值大于预设电流值，则降低第一控制信号的占空比，并按照降低后的占空比生成第一控制信号，减少第一开关单元141的导通时间，进而减少第一电压变换单元110的通电时间，进而减小抱闸制动模块300工作时的工作电流，使其满足预设电流值。本发明实施例提供的电梯电源系统可以补偿电源误差和抱闸制动模块冷热态差异带来的电流偏差，消除在高、低温情况下电流出现偏差造成电梯系统可能出现拖闸运行或者报错的问题，且此过程全程自动化和智能化，无需人工干预。
上述调节过程可以采用经典的比例-积分-微分(Proportion-Integral-Differential，PID)控制调节方式。
目前市面上的电梯系统使用的拽引电机功率多种多样，与拽引电机匹配的抱闸制动器更是种类繁多。多种多样的拽引电机催生了多种多样的抱闸制动器，不同抱闸制动器又需使用不同的抱闸电源进行驱动。目前市面上的抱闸制动器的额定工作电流从0.5A到10A不等，现有的电梯抱闸电源无法适应多种额定电流的抱闸制动器。
针对上述问题，本发明实施例中，预设电流值的大小可以根据抱闸制动模块300的所需的额定电流值预先设定。可选的，在本发明实施例中，抱闸制动模块300与电梯系统控制模块400连接，在电梯系统上电后，电梯系统控制模块400获取抱闸制动模块300的参数信息(包括所需的额定电流值)，并将额定电流值设定为预设电流值。如此，本发明的电梯电源系统可以自动适应市面上所有不同额定工作电流的抱闸制动模块。
目前市面上的电梯系统使用的拽引电机功率多种多样，与拽引电机匹配的抱闸制动模块更是种类繁多。多种多样的拽引电机催生了多种多样的抱闸制动模块，不同抱闸制动模块又需使用不同的抱闸电源进行驱动。目前市面上的抱闸制动模块的驱动电压分为55V或者110V两档，现有的电梯抱闸电源无法适应两种驱动电压的抱闸制动模块。
针对上述问题，可选的，第一电压变换单元包括初级线圈和次级线圈，第一电压变换单元的次级线圈设置有至少一个抽头，次级线圈的第一端与抱闸制动模块的电源输入端连接，次级线圈的第二端与抽头与抱闸制动模块的接地端连接。图4为本发明实施例提供的另一种电梯抱闸电源的结构示意图，如图4所示，次级线圈设置有一个中心抽头，如此，第一电压变换单元110可以输出55V和110V两种不同的输出电压，以适应市面上两种驱动电压的抱闸制动模块。次级线圈的第一端与抱闸制动模块300的电源输入端连接，次级线圈的第二端与中心抽头分别与抱闸制动模块300的接地端GND连接。
可选的，如图4所示，一体化电梯电源模块100还包括两个合路开关单元151和152，合路开关单元151连接在次级线圈的第二端和抱闸制动模块300的接地端GND之间，合路开关单元152连接在中心抽头和抱闸制动模块300的接地端GND之间，两个合路开关单元的控制端分别与电梯系统控制模块400连接。具体的，在电梯系统上电后，电梯系统控制模块400获取抱闸制动模块300的参数信息(包括所需的驱动电压值)，根据所需的驱动电压值控制两个合路开关单元的通断，以控制第一电压变换单元110的输出电压的大小。示例性的，当获取的所需的驱动电压值为110V时，电梯系统控制模块400控制第一合路开关单元151导通，第二合路开关单元152断开，第一电压变换单元110的输出电压为110V；当获取的所需的驱动电压值为55V时，电梯系统控制模块400控制第一合路开关单元151断开，第二合路开关单元152导通，第一电压变换单元110的输出电压为55V。
可选的，第一合路开关单元151和第二合路开关单元152可以为MOS开关管、开关三极管或IGBT开关管等电子开关。
示例性的，如图4所示，一体化电梯电源模块100还包括至少两个采样电阻R1和R2，采样电阻R1连接在次级线圈的第二端和抱闸制动模块300的接地端之间，采样电阻R2连接在中心抽头和抱闸制动模块300的接地端之间。
电流采样单元130包括两个电流采样电路131和132，其中，电流采样电路131与采样电阻R1并联，用于采集采样电阻R1的电流；电流采样电路132与采样电阻R2并联，用于采集采样电阻R2的电流。电流采样电路的输出端与电梯系统控制模块的采样电流输入端连接，将采集的电流信息发送给电梯系统控制模块400。
具体的，电梯系统控制模块400控制合路开关单元151导通，合路开关单元152断开时，电流采样单元131采集采样电阻R1的电流，并将电流信息发送给电梯系统控制模块400；当电梯系统控制模块400控制合路开关单元151断开，合路开关单元152导通时，电流采样单元132采集采样电阻R2的电流，并将电流信息发送给电梯系统控制模块400。
可选的，如图4所示，第一电压变换单元110的接地端和第二电压变换单元120的接地端连接，使得二者具有相同的参考电位，降低非共地产生的额外成本。
示例性的，如图3和图4所示，一体化电梯电源模块100还包括电磁干扰滤除单元160和整流滤波单元170，电磁干扰滤除单元160的输入端用于连接市电，电磁干扰滤除单元160的输出端与整流滤波单元170的输入端连接，整流滤波单元170的输出端分别与第一电压变换单元110和第二电压变换单元120的输入端连接。电磁干扰滤除模块160用于滤除来自电网的干扰和防止电梯电源系统内部的干扰污染电网，整流滤波模块170将市电转换为第一电压变换单元110和第二电压变换单元120所需的直流电。
示例性的，如图4所示，一体化电梯电源模块100还包括第二开关单元142、储能单元180和控制单元190。
第一电压变换单元110的初级线圈的第一端连接市电，第一电压变换单元110的初级线圈的第二端与第一开关单元141的第一端连接。
第一开关单元141的第二端与第二开关单元142的第一端连接，第二开关单元142的第二端与第二电压变换单元120的第一输入端连接，第二电压变换单元120的第二输入端与储能单元180的第一端连接，储能单元180的第二端与第一开关单元141的第二端连接，第二开关单元142的控制端与控制单元190连接。
具体的，电梯系统上电后，控制单元190控制第二开关单元142导通，第二电压变换单元120将来自整流滤波模块170的直流电转化为变压器模块200所需的直流电，对电梯系统控制模块400和电梯系统负载500供电，电梯系统控制模块400上电后的工作过程在上述实施例中已有详细记载，在此不再赘述。
可选的，第一开关单元141和第二开关单元142可以为MOS开关管、开关三极管或IGBT开关管等电子开关。储能单元180可以是储能电容。
本发明实施例还提供了一种电梯，包括本发明上述实施例提供的电梯电源系统。
于本文的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”，仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电梯电源系统，其特征在于，包括：一体化电梯电源模块、变压器模块和抱闸制动模块；
所述一体化电梯电源模块的输入端用于连接市电，所述一体化电梯电源模块的输出端分别与所述变压器模块的输入端和所述抱闸制动模块的输入端连接；
所述变压器模块用于向电梯系统控制模块和电梯系统负载供电。
2.根据权利要求1所述的电梯电源系统，其特征在于，所述一体化电梯电源模块包括：第一电压变换单元和第二电压变换单元；
所述第一电压变换单元的输出端与所述抱闸制动模块连接，以为所述抱闸制动模块供电；
所述第二电压变换单元的输出端与所述变压器模块的输入端连接，以为所述变压器模块供电。
3.根据权利要求2所述的电梯电源系统，其特征在于，所述第一电压变换单元的接地端和所述第二电压变换单元的接地端连接。
4.根据权利要求2所述的电梯电源系统，其特征在于，所述一体化电梯电源模块还包括：电磁干扰滤除单元和整流滤波单元；
所述电磁干扰滤除单元的输入端用于连接市电，所述电磁干扰滤除单元的输出端与所述整流滤波单元的输入端连接，所述整流滤波单元的输出端分别与所述第一电压变换单元和第二电压变换单元的输入端连接。
5.根据权利要求2所述的电梯电源系统，其特征在于，所述一体化电梯电源模块还包括：电流采样单元和第一开关单元；
其中，所述电流采样单元的输入端与所述第一电压变换单元的输出端连接，所述电流采样单元的输出端与电梯系统控制模块的采样电流输入端连接；
所述第一开关单元的控制端与所述电梯系统控制模块连接，用于根据所述电梯系统控制模块输出的第一控制信号调节所述第一电压变换单元的输出电流。
6.根据权利要求5所述的电梯电源系统，其特征在于，所述第一电压变换单元的次级线圈设置有至少一个抽头，所述次级线圈的第一端与所述抱闸制动模块的电源输入端连接，所述次级线圈的第二端与所述抽头与所述抱闸制动模块的接地端连接。
7.根据权利要求6所述的电梯电源系统，其特征在于，所述一体化电梯电源模块还包括至少两个合路开关单元，一个所述合路开关单元连接在所述次级线圈的第二端和所述抱闸制动模块的接地端之间，余下的合路开关单元与所述抽头一一对应设置，分别连接在对应的所述抽头和所述抱闸制动模块的接地端之间，所述合路开关单元的控制端与所述电梯系统控制模块连接。
8.根据权利要求7所述的电梯电源系统，其特征在于，所述一体化电梯电源模块还包括至少两个采样电阻，所述采样电阻连接在所述次级线圈的第二端和所述抱闸制动模块的接地端之间，以及连接在所述抽头和所述抱闸制动模块的接地端之间；
所述电流采样单元包括至少两个电流采样电路；
所述电流采样电路与对应的所述采样电阻并联连接；
所述电流采样电路的输出端与电梯系统控制模块的采样电流输入端连接。
9.根据权利要求8所述的电梯电源系统，其特征在于，所述一体化电梯电源模块还包括：第二开关单元、储能单元和控制单元；
所述第一电压变换单元的初级线圈的第一端连接市电，所述第一电压变换单元的初级线圈的第二端与所述第一开关单元的第一端连接；
所述第一开关单元的第二端与所述第二开关单元的第一端连接，所述第二开关单元的第二端与所述第二电压变换单元的第一输入端连接，所述第二电压变换单元的第二输入端与储能单元的第一端连接，所述储能单元的第二端与所述第一开关单元的第二端连接；
所述第二开关单元的控制端与所述控制单元连接。
10.一种电梯，其特征在于，包括如权利要求1-9任一所述的电梯电源系统。
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