CN111864883A - 应急电源供电电路、应急电源及电梯系统 - Google Patents

应急电源供电电路、应急电源及电梯系统 Download PDF

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CN111864883A CN202010585689.4A CN202010585689A CN111864883A CN 111864883 A CN111864883 A CN 111864883A CN 202010585689 A CN202010585689 A CN 202010585689A CN 111864883 A CN111864883 A CN 111864883A
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邱铨
时亨通
陈晨
宋伟新
邱方驰
刘俊
陈悦斌
饶人
陈子涵
罗金阁
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Abstract

本申请涉及一种应急电源供电电路、应急电源及电梯系统。应急电源供电电路包括：AC/DC整流单元，用于将交流电转换为直流电；高频DC/AC逆变单元，输入端与AC/DC整流单元的输出端连接，用于将直流电转换为高频交流电；驱动单元，与高频DC/AC逆变单元的控制端连接，用于驱动高频DC/AC逆变单元工作；谐振单元，输入端与高频DC/AC逆变单元的输出端连接，用于维持高频交流电的高频率谐振；高频隔离调压单元，输入端与谐振单元的输出端连接，用于调整高频交流电的电压至目标电压值；高频整流单元输出端与高频隔离调压单元的输出端连接，输出端与超级电容的输入端连接，用于将目标电压值的高频交流电转换为目标电压值的直流电。本申请提供的应急电源供电电路充电效率高。

Description

应急电源供电电路、应急电源及电梯系统
技术领域
本申请涉及电子电路技术领域，特别是涉及一种应急电源供电电路、应急电源及电梯系统。
背景技术
随着社会的发展，用电设备越来越多。许多用电设备在断电时需要应急电源来供电以维持其正常工作，避免出现意外。以人们日常生活中接触和使用最频繁的电梯为例，当停电、限电或电梯的供电系统发生故障时，通过应急电源自动投切重合闸，将轿厢停在最近的平层，打开门机，保障乘客安全。目前应急电源发展的趋势时小型化，因此，应急电源储能单元多采用超级电容替代传统的蓄电池，以减小体积和重量，实现应急电源的小型化。
对应急电源中的超级电容供电，常采用工频整流充电。这种充电方式在充电过程中脉动幅值较大，会对超级电容形成冲击。传统技术中，通过增加限流电阻来限制整流电路的最大电流值，避免形成电流冲击。然而，这种供电方式存在充电效率低的问题。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种应急电源供电电路、应急电源及电梯系统。
一种应急电源供电电路，用于向超级电容充电，所述应急电源供电电路包括：
AC/DC整流单元，用于将交流电转换为直流电；
高频DC/AC逆变单元，所述高频DC/AC逆变单元的输入端与所述AC/DC整流单元的输出端连接，用于将所述直流电转换为高频交流电；
驱动单元，与所述高频DC/AC逆变单元的控制端连接，用于驱动所述高频DC/AC逆变单元工作；
谐振单元，所述谐振单元的输入端与所述高频DC/AC逆变单元的输出端连接，用于维持所述高频交流电的高频率谐振；
高频隔离调压单元，所述高频隔离调压单元输入端与所述谐振单元的输出端连接，所述高频隔离调压单元用于调整所述高频交流电的电压至目标电压值，并隔离所述超级电容的充电和放电；
高频整流单元，所述高频整流单元的输出端与所述高频隔离调压单元的输出端连接，所述高频整流单元的输出端与所述超级电容的输入端连接，所述高频整流单元用于将目标电压值的高频交流电转换为目标电压值的直流电。
在其中一个实施例中，所述高频隔离调压单元包括高频隔离变压器，所述高频隔离变压器的初级绕组与所述谐振单元的输出端连接，所述高频隔离变压器的次级绕组与所述高频整流单元的输入端连接。
在其中一个实施例中，所述谐振单元包括串联的电容Cr和电感Lr，所述电容Cr的第一端和所述电感Lr的第一端与均所述高频DC/AC逆变单元的输出端连接，所述电容Cr的第二端与所述高频隔离变压器的初级绕组的第一端连接，所述电感Lr的第二端与所述高频隔离变压器的初级绕组的第二端连接。
在其中一个实施例中，所述高频隔离变压器的功率大于10kW。
在其中一个实施例中，还包括：
输出检测单元，所述输出检测单元的输入端与所述高频整流单元的输出端连接，用于检测所述高频隔离调压单元输出端的电流和电压；
控制单元，所述控制单元的第一输入端与所述输出检测单元的输出端连接，所述控制单元的第一输出端与所述驱动单元的控制端连接，所述控制单元用于在所述高频隔离调压单元的输出端的电流超过预设电流阈值，和/或所述高频隔离调压单元的输出端的电压超过预设电压阈值时，向所述驱动单元发送停止供电信号，以使所述驱动单元停止对所述高频DC/AC逆变单元的驱动。
在其中一个实施例中，还包括：
输入控制单元，所述输入控制单元的输入端连接交流电，所述输入控制单元的输出端与所述AC/DC整流单元的输入端连接；
所述控制单元的第二输出端与所述输入控制单元的控制端连接，所述控制单元还用于在所述高频隔离调压单元的输出端的电流超过预设电流阈值，和/或所述高频隔离调压单元的输出端的电压超过预设电压阈值时，向所述输入控制单元发送停止输入信号，以使所述输入控制单元停止交流电的输入。
在其中一个实施例中，还包括：
高频滤波单元，所述高频滤波单元的输入端与所述输入控制单元的输出端连接，所述高频滤波单元的输出端与所述AC/DC整流单元的输入端连接，所述高频滤波单元用于滤除高频噪声。
在其中一个实施例中，还包括：
软启动单元，所述软启动单元的输入端与所述AC/DC整流单元的输出端连接，所述软启动单元的输出端与所述高频DC/AC逆变单元的输入端连接，所述软启动单元的控制端与所述控制单元的第三输出端连接，所述控制单元用于向所述软启动单元发送软启动信号，以使所述软启动单元启动，将所述直流电接入所述高频DC/AC逆变单元。
在其中一个实施例中，所述高频DC/AC逆变单元包括开关管，所述谐振单元的振荡频率大于或等于40kHz，所述驱动单元输出的驱动信号的死区时间大于所述开关管的导通信号的时间宽度，所述开关管的开关频率小于或等于20kHz。
一种应急电源，包括：
如上述的应急电源供电电路；
超级电容。
一种电梯系统，包括如上述的应急电源。
上述应急电源供电电路、应急电源及电梯系统中，所述应急电源供电电路，通过在回路中通过所述驱动单元驱动所述高频DC/AC逆变单元工作，将所述直流电转换为高频交流电，并通过所述谐振单元维持所述高频交流电的高频率谐振，同时利用所述高频隔离调压单元调整高频电流的电压，以满足所述超级电容的使用要求。上述应急电源供电电路、应急电源及电梯系统能够以高频电流对所述超级电容进行充电，即实现高频充电，高频充电能够快速的对所述超级电容进行充电，有效提高充电效率。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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为本申请一个实施例提供的应急电源供电电路框图；
图2为本申请一个实施例提供的应急电源供电电路的部分电路图；
图3为本申请一个实施例提供的应急电源供电电路框图；
图4为本申请一个实施例提供的高频DC/AC逆变单元工作过程中的驱动信号、谐振电流和超级电容的充电电流变化示意图。
附图标记说明：
10、应急电源供电电路；110、AC/DC整流单元；120、高频DC/AC逆变单元；130、驱动单元；140、谐振单元；150、高频隔离调压单元；160、高频整流单元；170、输出检测单元；180、控制单元；190、输入控制单元；191、高频滤波单元；192、软启动单元；193、输入检测单元；194、通讯单元、195、辅助电源。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本申请的应急电源供电电路、应急电源及电梯系统进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
本申请实施例提供一种应急电源供电电路，用于向超级电容充电。所述应急电源供电电路及所述超级电容可以应用于任何需要进行应急供电装置，如：电梯、应急照明灯和电力消防装置等电子产品，本申请实施例对于所述应急电源供电电路及应急电源的应用不做任何限定。
请参见图1，在一个实施例中，提供一种应急电源供电电路10，其包括AC/DC整流单元110、高频DC/AC逆变单元120、驱动单元130、谐振单元140、高频隔离调压单元150和高频整流单元160。所述AC/DC整流单元110、所述高频DC/AC逆变单元120、所述驱动单元130、所述谐振单元140、所述高频隔离调压单元150和所述高频整流单元160形成所述应急电源供电电路10的主回路。
所述AC/DC整流单元110、所述高频DC/AC逆变单元120、所述驱动单元130、所述谐振单元140、所述高频隔离调压单元150和所述高频整流单元160均包括输入端和输出端。所述AC/DC整流单元110的输入端与外接交流电源连接，所述AC/DC整流单元110的输出端与所述高频DC/AC逆变单元120的输入端连接。所述高频DC/AC逆变单元120的输出端与所述驱动单元130的输入端连接。所述驱动单元130的输出端与所述谐振单元140的输入端连接。所述谐振单元140的输出端与所述高频隔离调压单元150的输入端连接。所述高频隔离调压单元150的输出端与所述高频隔离调压单元150的输入端连接。所述高频隔离调压单元150的输出端与所述高频整流单元160的输入端连接。所述高频整流单元160的输出端与超级电容20的输入端连接。
所述AC/DC整流单元110用于将外接交流电源输入的交流电转换为直流电。所述AC/DC整流单元110可以但不限于为三相桥式全波整流器。所述高频DC/AC逆变单元120用于将所述AC/DC整流单元110输出的所述直流电转换为高频交流电。所述高频DC/AC逆变单元120可以但不限于采用全桥串联谐振变换电路，通过4个IGBT开关管将直流变换为高频脉冲波，实现高频调制，同时每个IGBT均带有反并联二极管。所述驱动单元130用于驱动所述高频DC/AC逆变单元120工作。所述驱动单元130可以为具有独立驱动功能的驱动单元，也可以为受控制单元控制的驱动电路。控制单元向驱动电路发送启动供电信号，驱动电路根据启动供电驱动所述高频DC/AC逆变单元120工作，以使所述高频DC/AC逆变单元120将所述直流电转换为所述高频交流电。在一个实施例中，所述驱动单元130可以包括两片驱动芯片M57962L，4组+15V和-9V直流电源向两片M57962L芯片供电。
所述谐振单元140用于维持所述高频DC/AC逆变单元120输出的所述高频交流电的高频率谐振。所述高频隔离调压单元150用于将所述谐振单元140输出的所述高频交流电的电压调整至目标电压值，同时，所述高频隔离调压单元150还用于隔离所述超级电容20的充电过程和放电过程。目标电压值可以根据所述超级电容20的充电参数确定。
所述高频整流单元160为AC/DC整流单元，用于将调整电压后的高频交流电(即目标电压值的高频交流电)转换为直流电，得到目标电压值的直流电。所述高频整流单元160可以采用高频单相桥式全波整流电路。
所述超级电容20作为应急电源的储能单元。在一个实施例中，所述超级电容20的总容量可以为6.67F，充电电压为450V，总储能为675.3kJ。
本实施例中，对于所述AC/DC整流单元110、所述高频DC/AC逆变单元120、所述驱动单元130、所述谐振单元140、所述高频隔离调压单元150和所述高频整流单元160的具体结构和电路，可以根据实际需求设计和选择，只要能够实现其功能即可。
本实施例中，所述应急电源供电电路，通过在回路中通过所述驱动单元130驱动所述高频DC/AC逆变单元120工作，将所述直流电转换为高频交流电，并通过所述谐振单元140维持所述高频交流电的高频率谐振，同时利用所述高频隔离调压单元150调整高频电流的电压，以满足所述超级电容的使用要求。本实施例提供的所述应急电源供电电路能够以高频电流对所述超级电容20进行充电，即实现高频充电，高频充电能够快速的对所述超级电容进行充电，有效提高充电效率。
请参见图2，在一个实施例中，所述高频隔离调压单元150包括高频隔离变压器T。所述高频隔离变压器T包括铁芯和绕设于所述铁芯的线圈绕组。所述铁芯可以但不限于为EE85B型铁氧体。所述线圈绕组包括初级绕组153和次级绕组155。所述初级绕组153与所述谐振单元140的输出端连接，所述次级绕组155与所述高频整流单元160的输入端连接。所述高频隔离变压器T能够调整所述谐振单元140输入的高频交流电的电压值，实现变压。另外，所述高频隔离变压器T能够将所述超级电容20的充电过程和放电过程分开，提高所述应急电源供电电路10供电的稳定性。同时，所述应急电源供电电路10采用高频充电方式，所述高频隔离变压器T的磁通量变化速度快，相同功率下可以采用体积和重量更小的铁芯，因此减小所述高频隔离变压器T的体积和重量，减小所述应急电源供电电路10的体积和重量，进而减小应用该应急电源供电电路10的应急电源的体积和重量。
在一个实施例中，所述高频隔离变压器T的功率大于10kW。功率在10kW以上的所述高频隔离变压器T不仅能够满足变压和隔离需求，而且铁芯在充电过程中不会发生饱和现象，提高所述应急电源供电电路10的稳定性。
请参见图2，在一个实施例中，所述高频DC/AC逆变单元120包括开关管VT1、开关管VT2、开关管VT3、开关管VT4、二极管D1、二极管D2、二极管D3和二极管D4。所述开关管VT1和所述开关管VT3的源极均与所述AC/DC整流单元110的输出端正极连接。所述开关管VT2的源极与所述开关管VT1的漏极连接，所述开关管VT4的源极与所述开关管VT3的漏极连接，所述开关管VT2与所述开关管VT1的漏极均与所述AC/DC整流单元110的输出端负极连接。所述开关管VT1、所述开关管VT2、所述开关管VT3和所述开关管VT4可以但不限于为IGBT。
所述二极管D1的正极连接所述VT1的漏极，所述二极管D1的负极连接所述VT1的源极。所述二极管D2的正极连接所述VT2的漏极，所述二极管D2的负极连接所述VT2的源极。所述二极管D3的正极连接所述VT3的漏极，所述二极管D3的负极连接所述VT3的源极。所述二极管D4的正极连接所述VT4的漏极，所述二极管D4的负极连接所述VT4的源极。
在一个实施例中，所述谐振单元140包括串联的电容Cr和电感Lr，所述电容Cr的第一端和所述电感Lr的第一端均与所述高频DC/AC逆变单元的输出端连接。所述电容Cr的第二端和所述电感Lr的第二端均与所述初级绕组153连接。具体的，所述电容Cr的第一端连接于所述开关管VT2的源极与所述开关管VT1的漏极的公共端，所述电容Cr的第二端连接于所述初级绕组153的第一端。所述电感Lr的第一端连接于所述开关管VT4的源极与所述开关管VT3的漏极的公共端，所述电感Lr的第二端连接于所述初级绕组153的第二端。在一个实施例中，所述电感Lr可以为23.3uH，所述电容Cr可以为0.68uF，谐振频率为40kHz以上。串联的所述电容Cr和所述电感Lr能够维持所述高频交流电的高频振荡，同时，串联所述电感Lr之后，所述电容Cr的值不必太大，便于该电容的选择和电路的设计。
在一个实施例中，所述高频整流单元160包括二极管D5、二极管D6、二极管D7和二极管D8。所述二极管D5的正极连接所述二极管D6的负极，所述二极管D5的负极连接所述超级电容20的第一端。所述二极管D6的正极连接所述超级电容20的第二端。同样，所述二极管D7的正极连接所述二极管D8的负极，所述二极管D7的负极连接所述超级电容20的第一端。所述二极管D8的正极连接所述超级电容20的第二端。所述次级绕组155的第一端连接于所述二极管D7的正极和所述二极管D8的负极之间，所述次级绕组155的第二端连接于所述二极管D7的正极和所述二极管D8的负极之间。所述高频整流单元160能够将目标电压值的高频交流电转换为目标电压值的直流电，供所述超级电容20使用，结构简单，容易实现，且稳定性高。
请参见图3，在一个实施例中，所述应急电源供电电路10还包括输出检测单元170和控制单元180。所述输出检测单元170的输入端与所述高频隔离调压单元150的输出端连接。所述控制单元180可以包括多个输入端和多个输出端，所述控制单元180的第一输入端与所述输出检测单元170的输出端连接，所述控制单元180的第一输出端与所述驱动单元130的控制端连接。所述输出检测单元170用于检测所述高频隔离调压单元150输出端的电流和电压，也即检测向所述超级电容20充电的充电电流和充电电压。在一个实施例中，所述输出检测单元170可以包括输出电压检测子单元171和输出电流检测子单元172。所述输出电压检测子单元用于检测高频隔离调压单元150输出端的电压，所述输出电流检测子单元用于检测高频隔离调压单元150输出端的电流。所述输出电压检测子单元和所述输出电流检测子单元的具体结构不做限定，只要能够实现其功能即可。
所述控制单元180可以为微处理器、芯片或可编程逻辑控制器(Programmablelogic Controller，PLC)等能够处理信号及发送指令的器件或电路单元。在一个实施例中，所述控制单元180可以为西门子S7-200PLC。所述控制单元180能够实现供电电源的内部逻辑控制、状态检查、故障处理、通讯处理、参数设定、采样后的数据处理等功能。
所述控制单元180用于在所述高频整流单元160输出端的电流超过预设电流阈值，和/或所述高频整流单元160的输出端的电压超过预设电压阈值时，向所述驱动单元130发送停止供电信号，以使所述驱动单元130控制所述高频DC/AC逆变单元120停止工作。当所述高频整流单元160输出端的电流超过预设电流阈值，即向所述超级电容20充电过程中出现过流，所述控制单元180向所述驱动单元130发送停止供电信号，所述驱动单元130停止向所述高频DC/AC逆变单元120发送驱动信号，所述高频DC/AC逆变单元120停止逆变。当所述高频整流单元160输出端的电压超过预设电压阈值，即向所述超级电容20充电过程中出现过压，或者所述超级电容20充满时，所述控制单元180向所述驱动单元130发送停止供电信号，所述驱动单元130停止向所述高频DC/AC逆变单元120发送驱动信号，所述高频DC/AC逆变单元120停止逆变。本实施例中，通过所述输出检测单元170和所述控制单元180防止对所述超级电容20的充电过程中出现过流或过压现象，实现恒流充电，防止对所述超级电容形成冲击。本实施例提供的应急电源供电电路10供电可靠性高。
在一个实施例中，所述输出检测单元170可以包括电压比较器，电压比较器可以将所述输出电压检测子单元检测得到的电压与设定的电压进行比较，判断是否过压，若过压，则过压比较器将过压信号传递至所述控制单元180，所述控制单元180控制切断供电。
在一个实施例中，所述输出检测单元170可以包括电流比较器，所述输出电流检测子单元可以包括串联在主回路中的电流互感器。所述电流互感器将采集到的电流信号与电流比较器设定的电流值进行对比，判断是否过流，若过流，则过流比较器将过流信号传递至所述控制单元180，所述控制单元控制切断供电。
在一个实施例中，所述应急电源供电电路10还可以进一步包括输入控制单元190。所述输入控制单元190的输入端连接外接供电电源，外接供电电源向所述输入控制单元190的输入端输入交流电。所述输入控制单元190的输出端与所述AC/DC整流单元110的输入端连接。所述输入控制单元190可以为接触器。所述控制单元180的第二输出端与所述输入控制单元190的控制端连接，所述控制单元180还用于在所述高频整流单元160的输出端的电流超过所述预设电流阈值，和/或所述高频整流单元160的输出端的电压超过所述预设电压阈值时，向所述输入控制单元190发送停止输入信号，以使所述输入控制单元停止交流电的输入。在向所述超级电容20充电过程中出现过压时，所述控制单元180进一步通过所述输入控制单元190停止向主回路接入交流电，彻底断开充电主回路，进一步防止对所述超级电容20形成冲击，进一步提高电路的安全性和可靠性。
在一个实施例中，所述应急电源供电电路10还可以进一步包括输入检测单元193。所述输入检测单元193的输入端连接于所述输入控制单元190的输出端，所述输入检测单元193的输出端与所述控制单元180的第二输入端连接。所述输入检测单元193用于检测所述输入控制单元190的输出端的电流。所述控制单元180还用于根据所述输入控制单元190的输出端的电流和所述高频整流单元160的输出端的电流，确定是否存在过流，并在过流时控制所述输入控制单元190停止交流电输入。
在一个实施例中，所述应急电源供电电路10还进一步包括高频滤波单元191。所述高频滤波单元191接入主回路，用于滤除高频噪声。具体的，所述高频滤波单元191的输入端与所述输入控制单元的输出端连接，所述高频滤波单元191的输出端与所述AC/DC整流单元110的输入端连接。所述高频滤波单元191可以但不限于为EMI滤波单元。所述EMI滤波单元采用两级共模滤波电路滤除共模干扰信号，采用两级差模滤波电容滤除高频差模干扰信号。本实施例中，通过设置所述高频滤波单元191，能够滤除所述交流电中的高频噪声，提高所述应急电源供电电路10供电的效果。
在一个实施例中，所述应急电源供电电路10还包括软启动单元192。所述软启动单元192的输入端与所述AC/DC整流单元110的输出端连接，所述软启动单元192的输出端与所述高频DC/AC逆变单元120的输入端连接，所述软启动单元192的控制端与所述控制单元180的第三输出端连接。所述软启动单元192可以包括时间继电器和软启动电阻，在整流初期经软启动电阻充电，继电器计时预设时长(如，可以为2s)后，切除软启动电阻直接对后级充电。所述控制单元180用于向所述软启动单元192发送软启动信号，以使所述软启动单元192启动，将所述直流电接入所述高频DC/AC逆变单元120。本实施例中，通过设置所述软启动单元192，利用所述控制单元180控制所述软启动单元192实现对主回路的软启动，提高向所述超级电容20供电的稳定性。
在一个实施例中，所述谐振单元140的振荡频率大于或等于40kHz，所述驱动单元130提供的驱动信号的死区时间大于所述高频DC/AC逆变单元120的开关管(所述开关管VT1、所述开关管VT2、所述开关管VT3和所述开关管VT4)的导通信号的时间宽度，所述高频DC/AC逆变单元120的开关管的开关频率小于或等于20kHz，这样，所述谐振单元140中的电流断续，可以实现所述高频DC/AC逆变单元120中开关管的软开通和软关断，减小开关损耗。
在一个实施例中，所述应急电源供电电路10还包括通讯单元194。所述通讯单元194与所述控制单元180的第四输出端连接。所述通讯单元194可以与外界其他装置通过光纤等通信连接，用于实现所述应急电源供电电路10与外界其他装置的通信连接。
在一个实施例中，所述应急电源供电电路10还包括辅助电源195。所述辅助电源195的输出端与所述控制单元180电连接，用于向所述控制单元180供电。所述辅助电源195可以为蓄电池，也可以为供电电路，所述辅助电源195的输入端可以与外界交流电源连接，将交流电转换为所述控制单元180工作需要的电压。可以理解，所述辅助电源195也可以与其他电路单元直接或间接的电连接，以实现向其他电路单元供电。
以下结合实施例对所述应急电源供电电路10的工作过程进行说明：
S10、所述控制单元180向所述输入控制单元190发出供电信号，所述输入控制单元190接入三相380V交流电，该交流电经所述高频滤波单元191滤波，并经过所述AC/DC整流单元110整流，得到直流电；
S20、所述控制单元180向所述软启动单元192发出软启动信号，所述软启动单元192启动，将所述直流电压接入所述高频DC/AC逆变单元120；
S30、所述控制单元180发出驱动信号给所述驱动单元130，所述驱动单元130发出相应的信号驱动所述高频DC/AC逆变单元120中的IGBT高频率的通断变化，将所述直流电变化为高频交流电；
S40、所述高频交流电经过所述谐振单元140维持高频率的谐振，将高频变化的电压和电流馈送到所述高频隔离调压单元150；
S50、所述高频隔离调压单元150将较高的电压通过所述高频隔离变压器T将电压调整至目标值电压，经调整后的高频交流电压经所述高频整流单元160给所述超级电容20充电；
S60、充电过程中，所述输入检测单元193检测所述输入控制单元190的输出端的电压，并发送至所述控制单元180，所述输出检测单元170检测所述高频隔离调压单元150的输出端的电压和电流，并发送至所述控制单元180；
S70、所述控制单元180根据所述输入控制单元190的输出端的输入电压、所述高频隔离调压单元150的输出端的电压和电流确定是否出现过压和过流，若出现过压和/或过流，所述控制单元180输出停止供电信号给所述驱动单元130，所述驱动单元130停止对所述高频DC/AC逆变电路120的驱动；同时所述控制单元180发出停止输入信号给所述输入控制单元190，所述输入控制单元190控制停止交流电源接入；
S80、若未出现过压和/或过流，所述输出检测单元170检测到所述超级电容20充满电时，将信号反馈给所述控制单元180，所述控制单元180输出停止供电信号给所述驱动单元130，所述驱动单元130停止对所述高频DC/AC逆变电路120的驱动，并发出停止输入信号给所述输入控制单元190，停止交流电源接入。
以下结合实施例和附图对所述高频DC/AC逆变单元120的开关周期内的谐振过程，以及开关周期内所述超级电容20的充电过程。
请参见图4，在一个实施例中，所述控制单元180启动所述驱动单元130后，所述高频DC/AC逆变单元120的整个开关周期Ts时间段内的谐振过程分为6个阶段：
在0到T0/2阶段，所述驱动单元130向所述高频DC/AC逆变单元120发出驱动信号VVT1VT4，所述高频DC/AC逆变单元120中的开关管VT1和开关管VT4导通；
T0/2到T0阶段，谐振电流Ir反向，开关管VT1和开关管VT4对应的二极管D1和D4反向续流；
T0到Ts/2阶段，所述高频DC/AC逆变单元120停止工作，完成半个开关周期的谐振过程；
Ts/2到T1阶段，所述驱动单元130发出驱动信号VVT2VT3，所述高频DC/AC逆变单元120中的开关管VT2和开关管VT3导通；
T1到T2阶段，谐振电流Ir反向，开关管VT2和开关管VT3对应的二极管D2和D3反向续流；
T2到Ts阶段，所述高频DC/AC逆变单元120停止工作，完成整个开关周期Ts的谐振过程。
所述AC/DC整流单元110采用高频单相桥式全波整流电路，向所述超级电容20充电电流Io均为正电流，如图4所示。
所述应急电源供电电路10在单个周期内的充电电流平均值均相等，因此可以实现在相同时间内充电电压相等，即LC谐振等台阶充电。所述超级电容20在开关周期内的每个阶段的电压增量均相同，且每个开关周期的电压增量也相同。在所述超级电容20充电过程中，如出现过流和过压现象，所述输出检测单元170将信号反馈至所述控制单元180，所述控制单元180发出停止供电信号。当所述超级电容20充电电压达到额定值(即所述超级电容20充满电)后，所述控制单元20发出停止供电信号以及停止输入信号，所述超级电容20充满电进入待机状态。
本申请一个实施例还提供一种应急电源。所述应急电源包括如上述实施例所述的应急电源供电电路10和超级电容20。所述超级电容20的输入端与所述高频整流单元160的输出端连接。所述应急电源包括所述应急电源供电电路10，因此具有所述应急电源供电电路10的所有有益效果，在此不再赘述。
本申请一个实施例还提供一种电梯系统，所述电梯系统包括如上所述的应急电源。所述电梯系统还包括检测保护电路，所述检测保护电路用于检测电梯是否失压，电梯的主电源是否失电。若所述检测保护电路检测到电梯失压，则将失压信号经所述通讯单元194传输至所述控制单元180，所述控制单元180所述超级电容20向电梯供电。当电梯主电源恢复供电后，所述控制单元180发出充电信号重复以上S10-S80过程，实现启动对所述超级电容20的充电，以实现对电梯的快速充电。所述电梯系统包括所述应急电源，因此具有所述应急电源所有的有益效果，在此不再赘述。
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申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (11)

1.一种应急电源供电电路，其特征在于，用于向超级电容充电，所述应急电源供电电路包括：
AC/DC整流单元，用于将交流电转换为直流电；
高频DC/AC逆变单元，所述高频DC/AC逆变单元的输入端与所述AC/DC整流单元的输出端连接，用于将所述直流电转换为高频交流电；
驱动单元，与所述高频DC/AC逆变单元的控制端连接，用于驱动所述高频DC/AC逆变单元工作；
谐振单元，所述谐振单元的输入端与所述高频DC/AC逆变单元的输出端连接，用于维持所述高频交流电的高频率谐振；
高频隔离调压单元，所述高频隔离调压单元输入端与所述谐振单元的输出端连接，所述高频隔离调压单元用于调整所述高频交流电的电压至目标电压值，并隔离所述超级电容的充电和放电；
高频整流单元，所述高频整流单元的输出端与所述高频隔离调压单元的输出端连接，所述高频整流单元的输出端与所述超级电容的输入端连接，所述高频整流单元用于将目标电压值的高频交流电转换为目标电压值的直流电。
2.根据权利要求1所述的应急电源供电电路，其特征在于，所述高频隔离调压单元包括高频隔离变压器，所述高频隔离变压器的初级绕组与所述谐振单元的输出端连接，所述高频隔离变压器的次级绕组与所述高频整流单元的输入端连接。
3.根据权利要求2所述的应急电源供电电路，其特征在于，所述谐振单元包括串联的电容Cr和电感Lr，所述电容Cr的第一端和所述电感Lr的第一端与均所述高频DC/AC逆变单元的输出端连接，所述电容Cr的第二端与所述高频隔离变压器的初级绕组的第一端连接，所述电感Lr的第二端与所述高频隔离变压器的初级绕组的第二端连接。
4.根据权利要求2所述的应急电源供电电路，其特征在于，所述高频隔离变压器的功率大于10kW。
5.根据权利要求1所述的应急电源供电电路，其特征在于，还包括：
输出检测单元，所述输出检测单元的输入端与所述高频整流单元的输出端连接，用于检测所述高频隔离调压单元输出端的电流和电压；
控制单元，所述控制单元的第一输入端与所述输出检测单元的输出端连接，所述控制单元的第一输出端与所述驱动单元的控制端连接，所述控制单元用于在所述高频隔离调压单元的输出端的电流超过预设电流阈值，和/或所述高频隔离调压单元的输出端的电压超过预设电压阈值时，向所述驱动单元发送停止供电信号，以使所述驱动单元停止对所述高频DC/AC逆变单元的驱动。
6.根据权利要求5所述的应急电源供电电路，其特征在于，还包括：
输入控制单元，所述输入控制单元的输入端连接交流电，所述输入控制单元的输出端与所述AC/DC整流单元的输入端连接；
所述控制单元的第二输出端与所述输入控制单元的控制端连接，所述控制单元还用于在所述高频隔离调压单元的输出端的电流超过预设电流阈值，和/或所述高频隔离调压单元的输出端的电压超过预设电压阈值时，向所述输入控制单元发送停止输入信号，以使所述输入控制单元停止交流电的输入。
7.根据权利要求6所述的应急电源供电电路，其特征在于，还包括：
高频滤波单元，所述高频滤波单元的输入端与所述输入控制单元的输出端连接，所述高频滤波单元的输出端与所述AC/DC整流单元的输入端连接，所述高频滤波单元用于滤除高频噪声。
8.根据权利要求5至7任一项所述的应急电源供电电路，其特征在于，还包括：
软启动单元，所述软启动单元的输入端与所述AC/DC整流单元的输出端连接，所述软启动单元的输出端与所述高频DC/AC逆变单元的输入端连接，所述软启动单元的控制端与所述控制单元的第三输出端连接，所述控制单元用于向所述软启动单元发送软启动信号，以使所述软启动单元启动，将所述直流电接入所述高频DC/AC逆变单元。
9.根据权利要求1至7任一项所述的应急电源供电电路，其特征在于，所述高频DC/AC逆变单元包括开关管，所述谐振单元的振荡频率大于或等于40kHz，所述驱动单元输出的驱动信号的死区时间大于所述开关管的导通信号的时间宽度，所述开关管的开关频率小于或等于20kHz。
10.一种应急电源，其特征在于，包括：
如权利要求1至9任一项所述的应急电源供电电路；
超级电容。
11.一种电梯系统，其特征在于，包括如权利要求10所述的应急电源。
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