CN114362311A - 一种直流双向储能电梯的电源系统 - Google Patents
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Abstract
一种直流双向储能电梯的电源系统，涉及电梯电源技术领域，包括全波整流单元、设于所述全波整流单元输出端的第一母线、设于所述第一母线输出端的单向DC‑DC单元、与所述单向DC‑DC单元输出端相连的第二母线和储能单元、与所述第二母线的输出端相连的双向DC‑DC单元、第三母线、设于第三母线上的变频PWM单元和曳引机；本发明实用性强，使用起来方便，不但电源适用范围广，外界电源波动不影响电梯正常运行，停电时电源无缝切换，而且可以势能回收存储再利用，具有削峰填谷功能，低碳环保。
Description
【技术领域】
本发明涉及电梯电源技术领域，尤其是涉及一种直流双向储能电梯的电源系统。
【背景技术】
公知的,目前国内电梯的基本电气配置一般都采用外部电源为380VAC和220VAC这两种电源，当遇到国外的配电系统与国内电压不一致或配电系统不稳的情况时，需要在电梯供电前端加变压或稳压的设备，不仅增加了设备损坏的风险点，还增加了电梯系统的成本降低了电梯产品的市场竞争力。当电梯在空载上行和满载下行时，由于重力势能做功的因素，曳引机会变成一个发电机，但是产生的电能通过制动电阻被发热消耗掉，电能没有及时得到回收和存储，用户的经济效益大打折扣。
由于国内市电220V的供电，对340V曳引机和变频器的性能有较大的要求，在同等输出功率的前提下，系统输出电流势必会增大，对曳引机和变频器的散热、能效和成本等方面有着不利的影响；当用户需要采用能源再生装置对势能进行回收时，能源再生装置也只能做到回馈到电网的前端，仅是给供电电网提供了电力能源，用户实际上并未从中享受到能源回馈装置带来的任何实惠，该方案既投入了高昂的设备，又会影响前端电网的供电质量，对用户来说并不是一个很好的解决方案。
【发明内容】
为了克服背景技术中的不足，本发明公开了一种直流双向储能电梯的电源系统，本发明通过在全波整流单元上设置第一母线，第一母线上设置单向DC-DC单元，单向DC-DC单元上设置第二母线和储能单元，第二母线上设置双向DC-DC单元，双向DC-DC单元上设置第三母线，第三母线上设置变频PWM单元，变频PWM单元上设置曳引机，储能单元和电器负载之间设有单向DC-AC单元/单向DC-DC单元，以达对电梯势能回收再利用，确保电梯在停电后能够继续正常运行的目的。
为了实现所述发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种直流双向储能电梯的电源系统，包括全波整流单元、设于所述全波整流单元输出端的第一母线、设于所述第一母线输出端的单向DC-DC单元、与所述单向DC-DC单元输出端相连的第二母线和储能单元、与所述第二母线的输出端相连的双向DC-DC单元、第三母线、设于第三母线上的变频PWM单元和曳引机，所述双向DC-DC单元通过正向电源变换将所述第二母线的电压转换为第三母线，当曳引机处于发电机的工作状态时，曳引机发电产生的能量导致第三母线电压不断升高使得双向DC-DC单元进行逆向电源变换，通过双向DC-DC单元将曳引机发电产生的电能回收存储在所述储能单元中。
所述曳引机牵引电梯轿厢上下运行，当电梯轿厢在空载上行和满载下行时曳引机处于发电状态。
所述全波整流单元由整流桥堆及电容器件组成，全波整流单元使用输入端电源为三相AC380V或三相AC220V或单相AC220V或单相AC110V中之一，全波整流单元将输入端电源转换为初级直流电源进行输出为第一母线。
所述第一母线为直流电源，第一母线工作电压范围为DC150V～DC540V。
所述单向DC-DC单元将第一母线的初级直流电源变换为可供储能单元所承受的直流电源便于储能单元进行能源存储，单向DC-DC单元输出电源为第二母线，第二母线作为稳定的直流电源向双向DC-DC单元、单向DC-AC单元/单向DC-DC单元和储能单元三个单元同时供电。
所述单向DC-AC单元/单向DC-DC单元设置在第二母线与储能单元的输出端，单向DC-AC单元/单向DC-DC单元的输出端设有电器负载，所述电器负载至少包括制动器、安全回路、门锁回路、检修回路、照明回路、对讲机回路、风扇和门机。
所述双向DC-DC单元由DC-DC转换模块一、母线电压检测控制模块、控制阀和DC-DC转换模块二构成，所述曳引机正常耗电时，DC-DC转换模块一通过正向电源变换将第二母线的电压转换为标称直流电压DC540V的第三母线，第三母线为变频PWM单元输送稳定的高压直流电源；
曳引机发电时，DC-DC转换模块二将第三母线转变为第二母线，母线电压检测控制模块实时检测第三母线的电压，第三母线的电压大于DC690V时母线电压检测控制模块使控制阀打开进行直流电源逆变，逆变后的电流通过第二母线进入储能单元中。
所述变频PWM单元变频后将电流输送给曳引机正常耗电使用，所述变频PWM单元在曳引机耗电时把第三母线的DC540V电源转变成AC340V交流电源提供给曳引机使用，在曳引机发电时通过反向并接在IGBT/IPM模块上的二极管将曳引机侧产生的交流电变成直流电回馈给第三母线。
所述储能单元由若干磷酸铁锂动力电池或超级电容构成，储能单元用于存储备用电能和回收曳引机产生的电能。
本发明所述的一种直流双向储能电梯的电源系统，通过全波整流单元输出端设置第一母线，第一母线输出端设置单向DC-DC单元，单向DC-DC单元输出端设置第二母线和储能单元，第二母线的输出端设置的双向DC-DC单元，双向DC-DC单元上设置第三母线，第三母线上设置变频PWM单元和曳引机，以达对电梯势能回收再利用，确保电梯在停电后能够继续正常运行的目的；本发明实用性强，使用起来非常的方便，不但电源适用范围广，外界电源波动不影响电梯正常运行，停电时电源无缝切换，而且可以势能回收存储再利用，具有削峰填谷功能，低碳环保。
【附图说明】
图1为直流双向储能电梯电源控制系统组成框图；
图2为储能稳压工作模式框图；
图3为正常运行工作模式框图；
图4为势能回收再利用工作模式框图；
图5为停电应急救援工作模式框图；
图6为双向DC-DC单元组成框图；
图7为电梯运行控制逻辑框图；
图中：1、全波整流单元；2、第一母线；3、单向DC-DC单元；4、第二母线；5、双向DC-DC单元；6、第三母线；7、变频PWM单元；8、曳引机；9、电器负载；10、单向DC-AC单元/单向DC-DC单元；11、储能单元。
【具体实施方式】
通过下面的实施例可以详细的解释本发明，公开本发明的目的旨在保护本发明范围内的一切技术改进。
结合附图1～7一种直流双向储能电梯的电源系统,包括全波整流单元1、设于所述全波整流单元1输出端的第一母线2、设于所述第一母线2输出端的单向DC-DC单元3、与所述单向DC-DC单元3输出端相连的第二母线4和储能单元11、与所述第二母线4的输出端相连的双向DC-DC单元5、第三母线6、设于第三母线6上的变频PWM单元7和曳引机8，所述双向DC-DC单元5通过正向电源变换将所述第二母线4的电压转换为第三母线6，当曳引机8处于发电机的工作状态时，曳引机8发电产生的能量导致第三母线6电压不断升高使得双向DC-DC单元5进行逆向电源变换，通过双向DC-DC单元5将曳引机8发电产生的电能回收存储在所述储能单元11中。
所述曳引机8牵引电梯轿厢上下运行，当电梯轿厢在空载上行和满载下行时曳引机8处于发电状态。
所述全波整流单元1由整流桥堆及电容器件组成，全波整流单元1使用输入端电源为三相AC380V或三相AC220V或单相AC220V或单相AC110V中之一，所述全波整流单元1将输入端电源转换为初级直流电源后输出为第一母线2。
所述第一母线2为直流电源，第一母线2工作电压范围为DC150V～DC540V。
所述单向DC-DC单元3可将所述第一母线2的初级直流电源变换为可供储能单元11所承受的直流电源，所述单向DC-DC单元3的输出电源为第二母线4，所述第二母线4作为稳定的直流电源可向双向DC-DC单元5、单向DC-AC单元/单向DC-DC单元10和储能单元11三个单元同时供电。
所述单向DC-AC单元/单向DC-DC单元10设置在第二母线4与储能单元11的输出端，单向DC-AC单元/单向DC-DC单元10的输出端设有电器负载9，所述电器负载9至少包括制动器、安全回路、门锁回路、检修回路、照明回路、对讲机回路、风扇和门机。
所述双向DC-DC单元5由DC-DC转换模块一51、母线电压检测控制模块52、控制阀53和DC-DC转换模块二54构成，所述曳引机8正常耗电时，DC-DC转换模块一51通过正向电源变换将第二母线4的电压转换为标称直流电压DC540V的第三母线6，第三母线6为变频PWM单元7输送稳定的高压直流电源；
曳引机8发电时，DC-DC转换模块二54将第三母线6转变为第二母线4，母线电压检测控制模块52实时检测第三母线6的电压，第三母线6的电压大于DC690V时母线电压检测控制模块52控制控制阀53打开进行直流电源逆变，逆变后的电流通过第二母线4进入储能单元11中。
所述变频PWM单元7变频后将电流输送给曳引机8正常耗电使用，所述变频PWM单元7在曳引机8耗电时把第三母线6的DC540V电源转变成AC340V交流电源提供给曳引机8使用，在曳引机8发电时通过反向并接在IGBT/IPM模块上的二极管将曳引机8侧产生的交流电变成直流电回馈给第三母线6。
所述储能单元11由若干磷酸铁锂动力电池或超级电容构成，储能单元11用于存储备用电能和回收曳引机8产生的电能。
实施例所述的一种直流双向储能电梯的电源系统，使用时将电源与全波整流单元1，全波整流单元1将输入端电源三相AC380V、三相AC220V，单相AC220V和单相AC110V转换为初级直流电源进行输出为工作电压范围为DC150V～DC540V的第一母线2，该方案使电梯拥有可用电源范围广的优势，便于加装旧梯改造、适用于海外不同规格的电网环境，让电梯的适用范围更加广泛，单向DC-DC单元3将第一母线2的初级直流电源变换为可供储能单元11所承受的直流电源，便于11进行能源存储，如图1所示，单向DC-DC单元3输出的第二母线4连接双向DC-DC单元5，双向DC-DC单元5的在曳引机8耗电工作时正向电源变换将第二母线4的电压转换为标称直流电压DC540V，为变频PWM单元7提供稳定的高压直流电源，即第三母线6，变频PWM单元7把第三母线6的DC540V电源，转变成AC340V交流电源，提供给曳引机8使用，使得曳引机8牵引电梯轿厢上下垂直运行，在曳引机发电时，通过反向并接在IGBT/IPM模块上的二极管，将曳引机8侧产生交流电变成直流电回馈给第三母线6，使得第三母线6电压不断升高，此时，双向DC-DC单元5进行逆向电源变换，自动进入势能回收工作模式，将多余的电能进行回收，存储在储能单元11中，将势能回收再利用，当电梯遇到电网停电时，电梯处于停电应急救援工作模式，储能单元11作为唯一的备用电源，同时向双向DC-DC单元5和单向DC-AC单元/单向DC-DC单元10两个单元供电，分别用于曳引机8的驱动、电梯控制系统及其他电器负载9的供电，从而实现了电源的无缝切换，确保电梯在停电后能够继续正常运行，避免了停电造成电梯关人这种恶性事情的发生，电梯控制系统通过母线电压检测控制模块52的实时检测第三母线6电压U的数值，根据电压U的值数来判断电梯进入对应的工作模式；当490≤U＜690V，电梯进入正常运行工作模式；当U＜490V，电梯进入停电应急救援工作模式；当U≥690V时，电梯控制系统启动控制阀53，进入势能回收再利用工作模式。
本发明未详述部分为现有技术，尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，具体实现该技术方案方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种直流双向储能电梯的电源系统，包括全波整流单元(1)、设于所述全波整流单元(1)输出端的第一母线(2)、设于所述第一母线(2)输出端的单向DC-DC单元(3)、与所述单向DC-DC单元(3)输出端相连的第二母线(4)和储能单元(11)、与所述第二母线(4)的输出端相连的双向DC-DC单元(5)、第三母线(6)、设于第三母线(6)上的变频PWM单元(7)和曳引机(8)，其特征在于：所述双向DC-DC单元(5)通过正向电源变换将所述第二母线(4)的电压转换为第三母线(6)，当曳引机(8)处于发电机的工作状态时，曳引机(8)发电产生的能量导致第三母线(6)电压不断升高使得双向DC-DC单元(5)进行逆向电源变换，通过双向DC-DC单元(5)将曳引机(8)发电产生的电能回收存储在所述储能单元(11)中。
2.根据权利要求1所述的一种直流双向储能电梯的电源系统，其特征是：所述曳引机(8)牵引电梯轿厢上下运行，当电梯轿厢在空载上行和满载下行时曳引机(8)处于发电状态。
3.根据权利要求1所述的一种直流双向储能电梯的电源系统，其特征是：所述全波整流单元(1)由整流桥堆及电容器件组成，全波整流单元(1)使用输入端电源为三相AC380V或三相AC220V或单相AC220V或单相AC110V中之一，所述全波整流单元(1)将输入端电源转换为初级直流电源后输出为第一母线(2)。
4.根据权利要求3所述的一种直流双向储能电梯的电源系统，其特征是：所述第一母线(2)为直流电源，第一母线(2)工作电压范围为DC150V～DC540V。
5.根据权利要求3所述的一种直流双向储能电梯的电源系统，其特征是：所述单向DC-DC单元(3)可将所述第一母线(2)的初级直流电源变换为可供储能单元(11)所承受的直流电源，所述单向DC-DC单元(3)的输出电源为第二母线(4)，所述第二母线(4)作为稳定的直流电源可向双向DC-DC单元(5)、单向DC-AC单元/单向DC-DC单元(10)和储能单元(11)三个单元同时供电。
6.根据权利要求5所述的一种直流双向储能电梯的电源系统，其特征是：所述单向DC-AC单元/单向DC-DC单元(10)设置在第二母线(4)与储能单元(11)的输出端，单向DC-AC单元/单向DC-DC单元(10)的输出端设有电器负载(9)，所述电器负载(9)至少包括制动器、安全回路、门锁回路、检修回路、照明回路、对讲机回路、风扇和门机。
7.根据权利要求5所述的一种直流双向储能电梯的电源系统，其特征是：所述双向DC-DC单元(5)由DC-DC转换模块一(51)、母线电压检测控制模块(52)、控制阀(53)和DC-DC转换模块二(54)构成，所述曳引机(8)正常耗电时，DC-DC转换模块一(51)通过正向电源变换将第二母线(4)的电压转换为标称直流电压DC540V的第三母线(6)，第三母线(6)为变频PWM单元(7)输送稳定的高压直流电源；
曳引机(8)发电时，DC-DC转换模块二(54)将第三母线(6)转变为第二母线(4)，母线电压检测控制模块(52)实时检测第三母线(6)的电压，第三母线(6)的电压大于DC690V时母线电压检测控制模块(52)使控制阀(53)打开进行直流电源逆变，逆变后的电流通过第二母线(4)进入储能单元(11)中。
8.根据权利要求7所述的一种直流双向储能电梯的电源系统，其特征是：所述变频PWM单元(7)变频后将电流输送给曳引机(8)正常耗电使用，所述变频PWM单元(7)在曳引机(8)耗电时把第三母线(6)的DC540V电源转变成AC340V交流电源提供给曳引机(8)使用，在曳引机(8)发电时通过反向并接在IGBT/IPM模块上的二极管将曳引机(8)侧产生的交流电变成直流电回馈给第三母线(6)。
9.根据权利要求1～8任一项所述的一种直流双向储能电梯的电源系统，其特征是：所述储能单元(11)由若干磷酸铁锂动力电池或超级电容构成，储能单元(11)用于存储备用电能和回收曳引机(8)产生的电能。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116961201A (zh) * | 2023-07-28 | 2023-10-27 | 联桥科技有限公司 | 一种电梯外置势能回收系统及方法 |
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2022
- 2022-01-11 CN CN202210026554.3A patent/CN114362311A/zh active Pending
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| CN116961201A (zh) * | 2023-07-28 | 2023-10-27 | 联桥科技有限公司 | 一种电梯外置势能回收系统及方法 |
| CN116961201B (zh) * | 2023-07-28 | 2024-03-08 | 联桥科技有限公司 | 一种电梯外置势能回收系统及方法 |
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