CN110467092B - 电梯停电应急平层装置及其供电方法 - Google Patents

电梯停电应急平层装置及其供电方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电梯停电应急平层装置，涉及电梯应急技术领域。其技术要点包括若干电源模块、一交流主MCU控制器以及一CAN通讯总线；所述电源模块均包括蓄电池以及连接蓄电池输出端用于升压输出直流电源的升压单元，所述电源模块的升压单元输出端相并联构成为电梯供电的动力电提供端；其一所述的电源模块包括电连接于其升压单元并将升压单元的输出电流逆变为交流电源的逆变模块，所述逆变模块的输出端构成为电梯供电的控制电输出端；所述交流主MCU控制器通过所述CAN通讯总线通讯连接电源模块，控制所述电源模块上升压单元的输出电流，本发明具有提升供电效率的优点。

Description

电梯停电应急平层装置及其供电方法
技术领域
本发明涉及电梯应急技术领域，更具体地说，它涉及一种电梯停电应急平层装置。
背景技术
电梯停电应急平层装置相当于汽车“安全气囊”，是一种电梯困人紧急救援设备，主要用于电梯运行过程中，当交流电源突然停电或电控系统发生故障而使轿厢停在井道中时，进行自动转换，切断原电控系统，供给电梯交流电源并将轿厢曳引至平层位置后开门，使受困乘客能及时脱离险境。
目前电梯系统应急装置的设计方式为当三相市电正常供电时，串联在市电回路上的接触器闭合，由市电旁路输出给电梯的控制柜供电，使得电梯正常运行。并且同时市电旁路还通过充电器为电梯系统应急装置内电池充电。而当三相市电异常时，由电梯系统应急装置通过设置在市电旁路上的检测单元获取都异常信号，然后断开接触器，并开始使用蓄电池供电。而现有技术中的蓄电池供电方式，一般会将会将蓄电池的直流电源逆变输出两相380V和/或 220V交流电，提供电梯内控制系统使用的控制用电和以及电梯提供上下移动动力的动力用电。
而因为电梯系统的动力部分为电感性负载，交流电输出存在功率因数低，用于交变磁场转换的无功功率大，增加了线路供电损失，影响利用率。
发明内容
针对现有的技术问题，本发明的第一目的在于提供一种电梯停电应急平层装置，其具有提升供电效率的优点。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种电梯停电应急平层装置，包括电源系统，所述电源系统包括若干电源模块以及一个逆变模块，每一所述电源模块均设置有用于输出直流电源的动力电提供端，逆变模块输入端连接动力提供端设有用于输出交流电源的控制电输出端。
通过采用上述技术方案，电源模块具有用于输出高压直流电源的动力电提供端以及用于输出交流电的交流电提供端。区别了现有的电源模块仅有交流电的方式。本方案中，而直流电源相比于交流电源，其能够采用并联的方式来提升整体的供电功率，且不会存在交流电源并联频率、相位、幅值、电压、电流各种条件互相干涉的问题；因而直流电源通过电源模块之间的并联使用，能够便于满足各种电梯对功率的需求。
同时，因为电梯系统中存在大量的感性负载，采用交流电在感性负载中，会产生无功功率，增大线路上供电的损失影响利用率。因此本方案中通过使用直流电源供电的方式，能够减小线路供电损失，提升电源的供电效率。另外，由于交流电源是由直流电源逆变获得的，因此在需要时可以通过交流主MCU控制器调节交流电源的输出电压，来达到无需更换逆变电路，就能达到对各种逆变电路的适应。综上，本方案具有便于满足各种电梯对功率的需求且提升电源的供电效率的优点。
本发明进一步设置为：所述电源模块均包括蓄电池以及连接蓄电池输出端用于升压输出直流电源的升压单元，所述电源模块的升压单元输出端构成给电梯供电的动力电提供端并且可相并联。
通过采用上述技术方案，通过升压模块升压，使得电源模块输出为高电压的电源，能够提供较高的功率；而通过电源模块的升压单元输出端相并联，实现根据电梯系统的需求增减电源模块，使得电源模块之间互相影响小。
本发明进一步设置为：电源系统包括CAN通讯总线，所述逆变模块包括交流主MCU控制器，所述交流主MCU控制器通过所述CAN通讯总线通讯连接电源模块，控制所述电源模块的动力电提供端和逆变模块的控制电输出端的输出。
通过采用上述技术方案，交流主MCU控制器以及CAN通讯总线，实现电源模块之间的相互连接，使得电源模块之间构成一个能够稳定为电梯系统供电的整体。
本发明进一步设置为：所述电源模块内均包括直流分MCU控制器，所述直流分MCU控制器通过CAN通讯总线与交流主MCU控制器通讯；所述电源模块中的所述升压单元中的输出端均设置有供直流分MCU控制器控制启闭的第一可控开关；所述逆变模块的输出端设置有供交流主MCU控制器控制启闭第二可控开关。
通过采用上述技术方案，电源模块中设置直流分MCU控制器，使得电源模块内能形成自主的关于第一可控开关的控制，达到自主对电源模块输出的直流电源进行控制；因此通过交流主MCU控制器和直流分MCU控制器相配合，既减小了交流主MCU控制器的控制量，也保证了电源模块中直流电源供电控制的稳定性。而第二可控开关直接通过交流主MCU控制器控制，使得交流主MCU控制器对交流电源直接控制。
本发明进一步设置为：所述交流主MCU控制器电连接有用于检测市电电压的市电采样模块，所述交流主MCU控制器基于市电采样模块向直流分MCU控制器输出控制输出第一可控开关的控制信号。
通过采用上述技术方案，通过交流主MCU控制器连接市电采样模块，根据市电采样模块输入的信号，能够达到对市电是否有电进行判断。当判断市电断开时，通过交流主MCU控制器和直流分MCU控制器之间的连接，输入闭合的信号，达到对所有第一可控开关的闭合控制。
本发明进一步设置为：所述电源模块还包括均流单元，直流分MCU控制器通过均流单元采样升压单元的输出电流；所述直流分MCU控制器中形成一个直流基准MCU控制器，所述交流主MCU控制器基于比较直流分MCU控制器和直流基准MCU控制器所连接的升压单元的输出电流，向对应的直流分MCU控制器输出信号，使得所述直流分MCU控制器调节所连接的升压单元的输出电流至与所述直流基准MCU控制器所连接的升压单元的输出电流相等。
通过采用上述技术方案，通过均流单元采样，直流分MCU控制器基于采样信号调节升压单元输出的电压，到达一个闭环的调整升压输出电压的回路。因此交流主MCU控制器只要向电源模块的直流分MCU控制器发送一个预期值，直流分MCU控制器就能够将所有升压模块输出的直流电源电流向预期值调节。从而使得所有蓄电池提供的电源接近相等，提升整体电源的使用寿命。
本发明进一步设置为：所述直流分MCU控制器通过脉宽调制控制升压单元的输出电流。
通过采用上述技术方案，通过占空比调节直流电源的输出电压，调节电压方式简单，且输出的直流电源电压大小和占空比比例呈正比易于控制。
本发明进一步设置为：所述电源模块的蓄电池和市电之间设置有将市电转化为直流充电电压的充电单元。
通过采用上述技术方案，在市电正常时，通过充电单元将市电转化为可以对蓄电池充电的直流电，从而保证了蓄电池在正常状态下能够处于满电的状态。
本发明的第二目的在于提供一种电梯停电应急平层装置的供电方法，其具有提升供电效率的优点。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种电梯停电应急平层装置的供电方法，根据电梯功率并联适应数量的电源模块；电源模块的升压单元输出端相并联提供作为电梯系统运行用电的直流电源,逆变模块的输出端提供作为电梯系统控制用电的交流电源。
通过采用上述技术方案，直流电源通过电源模块之间的并联使用，能够通过增减电源模块数量满足各种电梯对功率的需求，同时逆变模块输出的交流电由直流电源逆变获得，可以通过切换逆变电源内的电压比例，实现对多种需求的满足；因此本方法具有和各种电梯系统适配方便的优点。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.采用直流电源为电梯的动力供电，减小的无功功率，提升供电效率；
2.多电源模块的直流电源并联输，使得提供电源功率大小调节方便，能够适应各种功率要求的电梯；
3.交流电源是由直流电源逆变获得的，可以通过交流主MCU控制器调节交流电源的输出电压，无需更换逆变电路就能适应电梯系统的交流电压的。
附图说明
图1为本实施例的连接框简图；
图2为本实施例的连接框细节图。
附图标记：1、电源模块；2、逆变模块；3、CAN通讯总线；4、市电采样模块；5、直流供电总线；6、充电单元；11、直流分MCU控制器；12、蓄电池；13、升压单元；14、均流单元；15、第一可控开关；21、交流主MCU控制器；22、逆变单元；23、第二可控开关。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。
实施例，一种电梯停电应急平层装置，包括用于在市电异常时，为电梯系统供电的电源系统。
具体的，如图1所示，电源系统包括若干电源模块1、一逆变模块2、一市电采样模块4、一直流供电总线5以及一CAN通讯总线3。电源模块1均设置有用于输出直流电源的动力电提供端，所有电源模块1的动力电提供端均并联在直流供电总线5，通过直流供电总线5为控制柜提供直流电源。逆变模块2输入端连接直流供电总线5的输出端，逆变模块2具有输出交流电源的控制电输出端，逆变模块2接收直流电源后通过逆变后输出交流电源至控制柜。从而能够实现对电梯控制柜同步进行直流电源和交流电源的供电。
如图1所示，市电采样模块4检测市电回路的电压，向逆变模块2输入市电是否异常的电信号。逆变模块2通过CAN通讯总线3通讯连接电源模块1，使得市电采样模块4在检测到市电异常时，逆变模块2自身提供交流电源的同时会启动电源模块1为电梯系统提供直流电源。电源模块1的数量根据电梯运行功率调节，电源模块1的输出端之间相并联，在逆变模块2的主控制下为电梯系统供电动力用的电源。
如图2所示，逆变模块2包括交流主MCU控制器21和逆变单元22。交流主MCU控制器21在外部接收市电采样模块4输出的电信号，通过CAN通讯总线3实现和电源模块1之间的通讯。而在逆变模块2内部交流主MCU控制器21直接连接单元，控制逆变单元22的是否输出交流电源至电梯系统内。
如图2所示，电源模块1均包括直流分MCU控制器11、蓄电池12、升压单元13和均流单元14；其中蓄电池12用于为直流分MCU控制器11以及电梯系统提供电源；蓄电池12和市电之间设置有充电单元6；在市电正常时，市电通过充电单元6为蓄电池12提供充能。同时充电单元6和直流分MCU控制器11连接，受直流分MCU控制器11控制启闭，防止在市电异常时蓄电池12通过充电单元6为市电电网供电。升压单元13连接于蓄电池12的输出端。
直流分MCU控制器11通过CAN通讯总线3和交流主MCU控制器21之间实现通讯；使得交流主MCU控制器21和直流分MCU控制器11之间能够互相接收信号，达到交流主MCU控制器21对电源模块1数据的接收以及控制。
如图2所示，升压单元13用于将蓄电池12的直流电源提升至指定电压输出为电梯系统供电。具体的，蓄电池12采用24V的锂电池或者铅酸电池。升压单元13内部设置有变压器。当升压单元13一次侧输入24V，二次侧输出600至1200V，使得升压单元13输出的电压能够提供足够的动力为电梯供电，且不会过度损伤蓄电池12；且升压单元13的输出端并联于同一的直流供电总线5，通过直流供电总线5为电梯系统供电。
如图2所示，均流单元14的输入端连接升压单元13的输出端，均流单元14的输出端连接直流分MCU控制器11。均流单元14用于采样升压单元13的输出电流并向直流分MCU控制器11输出。直流分MCU控制器11的控制连接升压单元13和充电单元6，控制升压单元13是否供电以及升压单元13供电时输出的电流大小。
如图2所示，每一个电源模块1下的升压单元13的输出端均设置有供直流分MCU控制器11控制启闭的第一可控开关15；逆变单元22的输出端设置有供交流主MCU控制器21控制启闭第二可控开关23。直流分MCU控制器11通过控制第一可控开关15的启闭达到对升压单元13输出启闭的控制；交流主MCU控制器21通过控制第二可控开关23的启闭达到对逆变单元22输出启闭的控制；第一可控开关15和第二可控开关23本实施例中均采用继电器开关。
具体的，逆变单元22的输入端连接直流供电总线5，接收从直流供电总线5上输出的电流。逆变单元22采用输入端输入600V直流电，输出端采用输出220V或380V的交流电；其中逆变模块2的两种方式可以直接内置，通过交流主MCU控制器21进行控制切换。
进一步的，如图2所示，直流分MCU控制器11能够通过控制升压单元13输出直流电源的占空比控制升压单元13的输出电流，具体的占空比方式在升压单元13的输出端增加用于占空比调节的电控开关，达到对直流电源输出功率的控制。均流单元14采样电流互感器将升压单元13输出的直流电源电流，转化为适应直流分MCU控制器11获取的电压；使得直流分MCU控制器11能够实时获取升压单元13输出的直流电流大小。因此达到了直流分MCU控制器11控制对升压单元13输出直流电流大小的闭环控制。
因此电源模块1的升压单元13的输出端相并联构成动力电的提供端，输出直流的动力电源至电梯系统的变频器，为电梯系统提供动力用的电源。逆变模块2的逆变单元22的输出端构成为电梯供电的控制电输出端，输出交流的控制电源至电梯系统的控制柜，为电梯系统提供控制用的电源。
如图2所示，市电采样模块4可以通过光耦传输信息，使市电采样模块4的输入侧连接市电的回路上，市电采样模块4的输出侧连接交流主MCU控制器21。当市电正常时，市电采样模块4的输入侧通电，点亮光耦中的发光二极管，使得光耦中的光敏三极管导通，市电采样模块4的输出侧向交流主MCU控制器21,市电正常的采样信号。当市电异常时，市电采样模块4的输入侧断电，光耦中的发光二极管熄灭，使得光耦中的光敏三极管截止，市电采样模块4的输出侧向交流主MCU控制器21市电异常的采样信号。
当市电异常，电源系统运行时，交流主MCU控制器21以某一直流分MCU控制器11为直流基准MCU控制器，交流主MCU控制器21基于比较直流分MCU控制器11和直流基准MCU控制器所连接的升压单元13的输出电流，向对应的直流分MCU控制器11输出信号，使得直流分MCU控制器11调节所连接的升压单元13的输出电流至与直流基准MCU控制器所连接的升压单元13的输出电流相等。而由于电梯系统所需要的功率一定，且所有电源模块1输出电源功率和电梯系统所需功率相等，因此在调节电流的过程中直流基准MCU控制器所连接的升压单元13的输出电流也会自动调节，达到动态平衡。因此交流主MCU控制器21只要向电源模块1的直流分MCU控制器11发送一个预期值，直流分MCU控制器11就能够将所有升压模块输出的直流电源电流向预期值调节。从而使得所有蓄电池12提供的电源接近相等，提升整体电源模块1的使用寿命。
进一步的，交流主MCU控制器21内设置有用于计时市电异常时长的计时单元,计时单元用于到达指定时长时向直流分MCU控制器11输出断开第一可控开关15和第二开关的控制信号。现有的计时单元设置时长一般为一分钟至一分半钟，从而保证在电梯平层装置到达平层后,交流主MCU控制器21控制能够发出信号，使第一可控开关15和第二可控开关23断开。蓄电池12无需继续供电，避免蓄电池12内过多的电源浪费。
本发明的工作过程和有益效果如下：
当市电异常时，采样模块向交流主MCU控制器21输出市电异常的采样信号；交流主MCU控制器21接收到市电异常信号后，交流主MCU控制器21首先通过CAN总线向各电源模块1的直流分MCU控制器11输出控制信号，使得各直流分MCU控制器11向各自对应的第一可控开关15输出信号，使得第一可控开关15闭合；同时交流主MCU控制器21还会向第二可控开关23输出信号，使得第二可控开关23闭合。此时各电源模块1的升压单元13并联输出直流电源为电梯系统的变频器供电，逆变模块2的输出交流电源为电梯系统的控制柜供电。在供电过程中，交流主MCU控制器21以某一直流分MCU控制器11为直流基准MCU控制器，交流主MCU控制器21基于比较各直流分MCU控制器11和直流基准MCU控制器所连接的升压单元13的输出电流，向对应的直流分MCU控制器11输出信号，使得直流分MCU控制器11通过调节升压单元13的占空比调节所连接的升压单元13的输出电流至与直流基准MCU控制器所连接的升压单元13的输出电流相等。
电源模块1输出高压直流电源以及交流电电源。区别了现有的电源模块1仅有交流电的方式。直流电源相比于交流电源，其能够采用并联的方式来提升整体的供电功率，同时直流电不会产生无功功率，能够减小线路供电损失，提升电源的供电效率。综上，本方案具有便于满足各种电梯对功率的需求且提升电源的供电效率的优点。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种电梯停电应急平层装置，包括电源系统，其特征在于：所述电源系统包括若干电源模块(1)、一个逆变模块(2)、CAN通讯总线(3)，每一所述电源模块(1)均设置有用于输出直流电源的动力电提供端，逆变模块(2)输入端连接动力提供端设有用于输出交流电源的控制电输出端；
所述电源模块(1)均包括蓄电池(12)以及连接蓄电池(12)输出端用于升压输出直流电源的升压单元(13)，所述电源模块(1)的升压单元(13)输出端构成给电梯供电的动力电提供端并且可相并联；
所述逆变模块(2)包括交流主MCU控制器(21)，所述交流主MCU控制器(21)通过所述CAN通讯总线(3)通讯连接电源模块(1)，控制所述电源模块(1)的动力电提供端和逆变模块(2)的控制电输出端的输出；
所述电源模块(1)内均包括直流分MCU控制器(11)，所述直流分MCU控制器(11)通过CAN通讯总线(3)与交流主MCU控制器(21)通讯；所述电源模块(1)中的所述升压单元(13)中的输出端均设置有供直流分MCU控制器(11)控制启闭的第一可控开关(15)；所述逆变模块(2)的输出端设置有供交流主MCU控制器(21)控制启闭第二可控开关(23)；
所述交流主MCU控制器(21)电连接有用于检测市电电压的市电采样模块(4)，所述交流主MCU控制器(21)基于市电采样模块(4)向直流分MCU控制器(11)输出控制输出第一可控开关(15)的控制信号；
所述电源模块(1)还包括均流单元(14)，直流分MCU控制器(11)通过均流单元(14)采样升压单元(13)的输出电流；所述直流分MCU控制器(11)中形成一个直流基准MCU控制器，所述交流主MCU控制器(21)基于比较直流分MCU控制器(11)和直流基准MCU控制器所连接的升压单元(13)的输出电流，向对应的直流分MCU控制器(11)输出信号，使得所述直流分MCU控制器(11)调节所连接的升压单元(13)的输出电流至与所述直流基准MCU控制器所连接的升压单元(13)的输出电流相等。
2.根据权利要求1所述的电梯停电应急平层装置，其特征在于：所述直流分MCU控制器(11)通过脉宽调制控制升压单元(13)的输出电流。
3.根据权利要求1所述的电梯停电应急平层装置，其特征在于：所述电源模块(1)的蓄电池(12)和市电之间设置有将市电转化为直流充电电压的充电单元(6)。
4.一种应用权利要求1所述的电梯停电应急平层装置的供电方法，其特征在于：根据电梯功率并联适应数量的电源模块(1)；电源模块(1)的动力电提供端输出端相并联提供作为电梯系统运行用电的直流电源,逆变模块(2)的输出端提供作为电梯系统控制用电的交流电源。
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