CN116534692A - 一种电梯停电应急平层系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电梯停电应急平层系统及其控制方法，涉及电梯技术领域，包括电源、检测模块和控制器；所述电源包括充放电模块、检测模块和主接触器；主接触器设置在电网上并控制所述电网的通断；充放电模块包括充电电路、放电电路、蓄电池和辅助电源；充电电路和所述放电电路分别设置在所述主接触器的上游和下游且均与所述蓄电池并联；所述蓄电池的正极设有空气开关；放电电路上设有继电器开关用于控制所述放电电路上的通断；辅助电源两端分别与所述蓄电池的正极和负极连接；辅助电源与所述蓄电池的正极之间设有辅助开关。本发明电梯停电应急平层系统电路连接简易，运行逻辑简单，易于操作。

Description

一种电梯停电应急平层系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及电梯技术领域，具体是一种电梯停电应急平层系统及其控制方法。

背景技术

电梯停电应急平层系统是专为提高电梯的安全性能而设计，是针对电梯意外停电时，通过给电梯系统提供电能达到自动救援的一种安全装置。若电梯运行过程中遭遇电网异常导致电梯断电，导致人员或物品被困在轿厢内，被困人员容易产生恐慌情绪，造成安全事故。因此，电梯中通常设置有电梯停电应急救援装置，电梯停电应急救援装置具有应急电源，可以在电梯断电时为电梯控制系统应急供电，让电梯运行至就近平层，并释放被困人员。

申请号为CN202110745603.4的中国专利提供了一种电梯停电应急救援装置、控制方法、电梯及介质，电梯停电应急救援装置包括控制模块、采样模块、H桥模块、应急电源及变压模块。在电网正常供电时，控制H桥模块工作在整流模式，以对应急电源充电，避免应急电源长期闲置因自然放电导致电量不足的问题，提高了电梯停电应急救援装置的可靠性。且利用现有的电梯停电应急救援装置中的H桥模块，让其工作在整流模式，对应急电源充电，无需增加额外的充电模块，降低了电梯停电应急救援装置的物料成本和维护成本。在电网异常导致电梯断电时，及时为电梯控制系统供电，电梯控制系统驱动电机M运行，以便轿厢运行至最接近的平层，释放被困的乘梯人员，提高了乘梯安全性。

申请号为CN201220185566.2的中国专利提供了一种电梯停电应急平层电路，不间断电源UPS分别与接触器UPC1、UPC2、KZQ和KXX连接；该专利应用于变频调速电梯中，当电梯电源出现故障或停电时，使用一个普通的UPS和两个接触器能够实现停电应急平层功能，电路简单，所用元器件为常规器件，购买容易，生产、调试和维修简便易行，运行可靠，成本低，达到了用较低成本实现电梯停电应急平层的目的。

现有的电梯停电应急平层装置电路连接复杂，需要提供一种新的电梯停电应急平层系统及其控制方法。

发明内容

基于以上问题，本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种电梯停电应急平层系统及其控制方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种电梯停电应急平层系统，包括电源、检测模块和控制器；所述控制器用于控制所述电源；所述检测模块用于检测电网和所述电源的运行状态；

所述电源包括充放电模块、检测模块和主接触器；

所述主接触器设置在电网上并控制所述电网的通断；

所述充放电模块包括充电电路、放电电路、蓄电池和辅助电源；

所述充电电路和所述放电电路分别设置在所述主接触器的上游和下游且均与所述蓄电池并联；其中所述蓄电池的正极设有空气开关；

所述放电电路上设有继电器开关用于控制所述放电电路上的通断；

所述辅助电源两端分别与所述蓄电池的正极和负极连接；所述辅助电源与所述蓄电池的正极之间设有辅助开关。

优选地，所述充电电路的两端分别与所述电网的零线和C相线连接，所述放电电路的两端分别与所述电网的A相线和C相线连接；

其中所述蓄电池的正极通过所述充电电路与所述电网的C相线连接且通过所述放电电路负极与所述电网的A相线连接；所述蓄电池的负极通过所述充电电路与所述电网的零线连接且通过所述放电电路负极与所述电网的C相线连接。

优选地，所述充电电路上设有AC/DC转换器，所述放电电路上设有DC/AC转换器；

所述辅助电源与所述蓄电池之间设有DC/DC转换器。

优选地，在所述辅助开关和所述蓄电池之间还设有手动开关。

优选地，所述检测模块包括电网电压检测单元和电池检测单元；

所述电网的A相线、B相线、C相线均与所述电网电压检测单元连接。

优选地，所述控制器包括一体化控制器和微控制单元，所述微控制单元用于控制所述电源，所述一体化控制其用于控制电梯轿厢并将其牵引至平层。

优选地，所述电梯停电应急平层系统还包括电梯抱闸和门机，所述一体化控制器控制所述电梯抱闸制动，且通过控制门机控制电梯门的打开与关闭。

本发明还提供一种电梯停电应急平层系统的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：闭合空气开关和手动开关，检测电网是否达到电梯正常工作的电压，若未达到，则断开主接触器及继电开关，若达到，充电电路为辅助电源供电；

步骤二：辅助电源供电正常，进行充电准备；

步骤三：检测是否满足辅助开关闭合条件，若满足则闭合辅助开关，蓄电池充电，电梯停电应急平层系统进入待机状态；

步骤四：监测电网状态，若电网正常，则闭合主接触器，断开继电器开关，电源进入充电状态，

若出现电网异常，则判断蓄电池电压是否大于可救援电压，进入下一步骤；

步骤五：若蓄电池电压大于可救援电压，则自检电梯停电应急平层系统自身是否发生故障；

若无故障，则断开主接触器，闭合继电器开关，电源进入放电状态，控制器控制救援行动，直至救援完成，回到待机状态；若存在故障，则回到待机状态；

若蓄电池电压小于可救援电压，则不可救援故障置位，断开主接触器和继电器开关，辅助电池为蓄电池充电，判断是否满足电梯停电应急平层系统正常运行条件，若不符合，则断开辅助开关，若符合则回到待机状态。

优选地，在步骤一中，检测模块每隔固定时间T判断电网是否正常，若正常，则闭合主接触器，断开继电器开关，并延时t，若在延时t范围内出现电网异常或故障现象，则断开主接触器，闭合继电器开关，否则，等待电源满足辅助开关闭合条件。

优选地，在步骤四中，若无故障，电源进入放电状态，电机相序短接标志置位，救援输出置位，控制器控制救援行动；在救援期间持续进行自检，判断电梯停电应急平层系统自身是否发生故障及是否救援完成；

若救援完成，则断开主接触器、继电器开关和辅助开关，传递救援完成信号，回到待机状态；

若未接收到救援完成的信号，则直至放电5分钟结束，断开主接触器、继电器开关和辅助开关，传递救援完成信号，回到待机状态；

若电梯停电应急平层系统自身发生故障，清救援输出，关闭电源输出，清电机相序短接标志，恢复电网与变频器的正常电网连接，回到待机状态。

与现有技术相比，本发明有以下优势：

本发明设计了一种电梯停电应急平层系统及其控制方法，当在进行的电梯突然遇到供电系统故障停电、缺相，该装置将自动切换投入工作,接管电梯全部控制权,输出电梯所需电能，将电梯运行至平层位置，打开轿门让乘客安全走出电梯。以高性能微处理器，操作系统为控制核心，结合功率器件，接触器，继电器等组合外围控制及切换系统，控制方便，灵活简便的操作方式,安全可靠。

附图说明

图1是本发明提供的一种电梯停电应急平层系统的电路结构示意图；

图2 是本发明提供的一种电梯停电应急平层系统在充电状态时的示意图；

图3是本发明提供的一种电梯停电应急平层系统在放电状态时的示意图；

图4是本发明中一种电梯停电应急平层系统控制方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。

在本发明的描述中，需要理解的是，指示的方位或位置关系的术语均基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。

图1所示为本发明提供的一种电梯停电应急平层系统的电路结构示意图，电梯停电应急平层系统与电网相连接，在电梯正常运行的过程中，由电网直接向电梯进行供电，电梯停电应急平层系统一直处于待机状态，当电梯在运行过程中遇到停电或电力系统故障时，导致电梯无法正常运行时，电梯停电应急平层系统自动投入工作，供给电梯交流电源，凭借电梯原有控制系统使电梯轿厢往轻载方向缓慢运行到就近站平层位置，打开轿厢门和厅门，确保乘客第一时间安全离开轿厢。其中电网为三相电路，具体包括火线PE、零线N、三相之A相线R（图示为L1线）、三相之B相线S（图示为L2线）、三相之C相线T（图示为L3线）；三相交流电为常见的电能输送方式。

电梯停电应急平层系统包括电源、检测模块和控制器。

其中控制器用于控制所述电源和电梯的运动。

具体的，控制器包括一体化控制器和微控制单元，微控制单元具体使用MCU板对电源进行控制，所述微控制单元用于控制所述电源，电源设有一次侧和二次侧之分，其中一次侧和二次侧所连接的电路处于电气隔离状态，具体的通过光电耦合器件进行光耦隔离，阻止电路性耦合产生的电磁干扰。微控制单元与电源之间存在DI信号、DO信号和CAN信号，其中CAN信号为总线差分信号，用于实现微控制单元与电源之间的信号传输及数据传输，DI信号和DO信号分别为数字输入信号和数字输出信号，用于微控制单元向电源发送指令及电源反馈信号至微控制单元中。

所述一体化控制其用于控制电梯轿厢并将其牵引至平层。电梯停电应急平层系统还包括电梯抱闸和门机，所述一体化控制器控制所述电梯抱闸制动以实现电梯轿厢的迁移，且通过控制门机控制电梯门的打开与关闭。

所述电源包括充放电模块、检测模块和主接触器；

所述检测模块用于检测电网和所述电源的运行状态，检测模块包括电网电压检测单元和电池检测单元；电网的A相线R、B相线S、C相线T均与所述电网电压检测单元连接，因此电网电压检测单元可以有效的检测到电网的通断以及电网上传输的电压值。

其中主接触器K1设置在电网上并控制所述电网的通断；主接触器K1同时控制A相线R、B相线S、C相线T的通断，当主接触器K1闭合时，A相线R、B相线S、C相线T接通，当主接触器K1断开时，A相线R、B相线S、C相线T断开。

所述充放电模块包括充电电路、放电电路、蓄电池和辅助电源；所述充电电路和所述放电电路分别设置在所述主接触器K1的上游和下游且均与所述蓄电池并联；所述充电电路的两端分别与所述电网的零线和C相线T连接，所述放电电路的两端分别与所述电网的A相线R和C相线T连接；其中所述蓄电池的正极通过所述充电电路与所述电网的C相线T连接且通过所述放电电路负极与所述电网的A相线R连接；所述蓄电池的负极通过所述充电电路与所述电网的零线连接且通过所述放电电路负极与所述电网的C相线T连接。

充电电路上设有AC/DC转换器，所述放电电路上设有DC/AC转换器；辅助电源与所述蓄电池之间设有DC/DC转换器。

所述蓄电池的正极设有空气开关K5；当空气开关K5断开时，充电电路和放电电路均无法接通。

所述放电电路上设有继电器开关K2用于控制所述放电电路上的通断；继电器开关K2为电源输出与变频器RT输入之间的继电器开关，当继电器开关K2断开，放电电路为断路。

所述辅助电源两端分别与所述蓄电池的正极和负极连接；所述辅助电源与所述蓄电池的正极之间设有辅助开关K3。在所述辅助开关和所述蓄电池之间还设有手动开关K4，其中手动开关K4是辅助电源手动船型开关，位于机箱外部，由于设备内部不变之间进行操作，因此若控制系统出现问题而导致无法控制颞部开关通断时，可以通过机箱外部的手动开关K4及空气开关K5来控制充电电路及放电电路的通断，提供了多一重的安全保障。

根据上述内容及图2-图3中的电路结构图所示，充电电路始终给辅助电源供电，在接线完毕之后，可以在系统装备外侧闭合空气开关K5和手动开关K4；

如图2所示，在辅助开关K3闭合后，充电电路连通，电网正常时，此时电流依次经过C相线T、AC/DC转换器、辅助开关K3、手动开关K4、空气开关K5、蓄电池并接入零线N，期间流经蓄电池为蓄电池进行充电，即ARD电源则从市电（电网）取电向蓄电池充电，充电完成后，改为浮充模式，即当蓄电池充满电后，充电电路依然处于连通状态，不会停止充电，但仍会向蓄电池提供恒定的浮充电压和少量的浮充充电电流，因为一旦充电电路停止充电，蓄电池自然会释放电能，所以采用浮充模式来平衡这种自然放电；

电网出现故障后，通过电电网电压检测单元可以迅速检测电网是否发生故障，如图3所示，ARD电源确认电网故障后，断开主接触器K1，闭合继电器开关K2，向一体化控制器提供单相380V交流电，放电电路接通，开始输出RT两相交流电进行应急救援；一体化控制器以预设救援速度将轿厢牵引至平层，打开轿门和厅门，完成应急救援任务后，停止输出电能，断开K2，闭合K1，等待电网恢复正常；

应急救援结束后维持一段时间，MCU发出指令断开继电器开关K2和辅助开关K3，ARD电源关机，等待电网恢复正常，期间使用网电压检测单元对电网电压进行检测。

图4为本发明中一种电梯停电应急平层系统控制方法的流程图；

其工作原理为：

电网正常时，此装置待机，此时继电器开关K2断开，主接触器K1、辅助开关K3、手动开关K4、空气开关K5闭合，为蓄电池进行充电，同时一直监测电网状态，一旦检测到电网掉电4个电网周期后，ARD电源切断电网与变频器的电气连接，即切断主接触器K1，延时约10s后ARD电源给电梯系统发送应急运行信号和相序短接信号，继电器开关K2闭合，并给电梯系统提供交流电源，电梯系统开启应急救援模式，慢速牵引轿厢到平层位置，并打开轿厢门和厅门。救援完成后，电梯系统给ARD电源反馈信号，ARD电源接受此信号后停止输出（若无此信号，ARD电源将持续运行5分钟后自动停止）并恢复电网与变频器的电网连接。在救援时，若电网来电，ARD电源救援在持续20s后，关闭输出并恢复电网与变频器的电网连接。

该系统内部存在多个信号判断位点，至少包括：相序短接标志位点、救援输出位点、不可救援故障位点等；

电网出现断电或者缺相故障时，若电机相序短接标志置位，此时关闭电网与变频器的正常电网连接，A相线R和C相线T直接连接，输出RT两相交流电，更方便电梯停电应急平层系统独立进行救援，若电网未出现电网出现断电或者缺相故障，则清相序短接标志，不需要进行短接，恢复电网与变频器之间正常的电网连接，即RST三相连接；

同样的，清救援输出表示电源接受此信号后停止输出，此时未处于应急救援状态，电源未输出电压，救援输出置位表示此时处于应急救援状态，电源输出电压；

不可救援故障置位，说明此时电源内的蓄电池电压不足以实现救援，清不可救援故障即说明当前不需要救援或者当前蓄电池电压可以满足救援需求，电梯停电应急平层系统自身不存在不可救援故障。

其中具体的控制方法为：

步骤一：初始状态下，整个装置处于上电欠压状态，此时电梯未达到工作电压，处于停止运行状态，闭合手动开关K4和空气开关K5，检测模块每隔固定时间4s判断电网是否正常，即检测电网是否达到电梯正常工作的电压，若未达到，则认为电网异常，则保持主接触器K1和继电开关K2断开，若电网达到电梯正常工作的电压，电梯可在此电网电压下正常运行，则认为电网正常，充电电路中电网可以直接为辅助电源供电；进入下一步骤；

步骤二：辅助电源供电正常，进行充电准备；

若电网正常，则闭合主接触器K1，断开继电器开关K2，并延时t，一般t选2秒，若在延时t范围内出现电网异常或故障现象，则保持主接触器K1和继电开关K2断开，若无电网异常或故障现象，则等电路处于空载稳压状态下，等待电源满足辅助开关K3闭合条件；辅助开关K3闭合条件一般为辅助开关K3两端电压低于最低电压阈值，通常为1V，说明此时蓄电池的电量严重不足；

步骤三：检测是否满足辅助开关K3闭合条件，若满足则闭合辅助开关K3，电梯停电应急平层系统进入待机状态，待机状态下，继电器开关K2断开，主接触器K1、辅助开关K3、手动开关K4、空气开关K5闭合，此时充放电路的切换依靠继电器开关K2及主接触器K1的通断来实现；

步骤四：待机状态下监测电网状态，若电网正常，则维持继电器开关K2断开，主接触器K1闭合，此时不需要进行救援，因此清不可救援故障信号；

系统自检，判定蓄电池电压是否大于可救援电压，即检测蓄电池的电量，若大于，则回到待机状态；若发现蓄电池电压低于可救援电压，则可能为蓄电池储存的电能不足，进入充电数据准备，等待缓冲时间后，进入充电状态，期间持续进行监测，监测电网是否出现异常或者电梯停电应急平层系统是否出现故障，若无，则维持充电状态，若发现存在，则迅速回到待机状态；

若出现电网异常，说明电网发生故障或者可能发生缺相故障，导致电梯无法正常运行，则开启救援运行，则判断此时蓄电池电压是否大于可救援电压，进入下一步骤；

步骤五：若蓄电池电压大于可救援电压，则系统自检电梯停电应急平层系统自身是否发生故障；

若无故障，则说明电梯停电应急平层系统可以正常实施紧急救援，则断开主接触器K1，闭合继电器开关K2，电源进入放电状态，电机相序短接标志置位，救援输出置位，控制器控制救援行动；在救援期间持续进行自检，判断电梯停电应急平层系统自身是否发生故障及是否救援完成；若在短时间内救援完成，此时断开主接触器K1、继电器开关K2和辅助开关K3，传递救援完成信号，回到待机状态；若未接收到救援完成的信号，则直至放电5分钟结束，此时断开主接触器K1、继电器开关K2和辅助开关K3，传递救援完成信号，回到待机状态；若发现电梯停电应急平层系统自身发生故障，即在放电状态中发现蓄电池电压不足，难以维持电梯抱闸制动以实现电梯轿厢的迁移和门机的开闭，此时清救援输出，关闭电源输出，清电机相序短接标志，恢复电网与变频器的正常电网连接，迅速回到待机状态；

若自检电梯停电应急平层系统自身存在故障，则迅速回到待机状态，防止电梯停电应急平层系统在故障状态下运行而进一步造成安全风险；

若电网异常且电源内蓄电池的电压小于可救援电压，此时电梯停电应急平层系统运行过程中也存在极大安全风险，则不可救援故障置位，断开主接触器 K1和继电器开关K2，完全切断电梯与电网及电梯停电应急平层系统中电源的连接，电梯处于停止状态，此时清相序短接标志，恢复电网与变频器之间正常的电网连接，且清救援输出，电源内蓄电池不输出电压，此时电梯停电应急平层系统处于不救援状态；但不救援状态状态下辅助电池仍可以为蓄电池充电，若不救援状态超过2分钟或者蓄电池电压低于28V，则说明辅助电池仍然不足以给蓄电池提供足够的电量以维持电梯停电应急平层系统正常运行，则断开辅助开关K3，停止辅助电池充电；若辅助电池为蓄电池充电使其短时间内（例如2分钟内）达到可救援电压，则电源迅速回到待机状态，返回步骤四和步骤五进行救援工作。

以上仅为本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种电梯停电应急平层系统，其特征在于：

包括电源、检测模块和控制器；所述控制器用于控制所述电源；所述检测模块用于检测电网和所述电源的运行状态；

所述电源包括充放电模块、检测模块和主接触器；

所述主接触器设置在电网上并控制所述电网的通断；

所述充放电模块包括充电电路、放电电路、蓄电池和辅助电源；

所述充电电路和所述放电电路分别设置在所述主接触器的上游和下游且均与所述蓄电池并联；其中所述蓄电池的正极设有空气开关；

所述放电电路上设有继电器开关用于控制所述放电电路上的通断；

所述辅助电源两端分别与所述蓄电池的正极和负极连接；所述辅助电源与所述蓄电池的正极之间设有辅助开关。

2.如权利要求1所述的一种电梯停电应急平层系统，其特征在于：

所述充电电路的两端分别与所述电网的零线和C相线连接，所述放电电路的两端分别与所述电网的A相线和C相线连接；

其中所述蓄电池的正极通过所述充电电路与所述电网的C相线连接且通过所述放电电路负极与所述电网的A相线连接；所述蓄电池的负极通过所述充电电路与所述电网的零线连接且通过所述放电电路负极与所述电网的C相线连接。

3.如权利要求1所述的一种电梯停电应急平层系统，其特征在于：

所述充电电路上设有AC/DC转换器，所述放电电路上设有DC/AC转换器；

所述辅助电源与所述蓄电池之间设有DC/DC转换器。

4.如权利要求1所述的一种电梯停电应急平层系统，其特征在于：

在所述辅助开关和所述蓄电池之间还设有手动开关。

5.如权利要求1所述的一种电梯停电应急平层系统，其特征在于：

所述检测模块包括电网电压检测单元和电池检测单元；

所述电网的A相线、B相线、C相线均与所述电网电压检测单元连接。

6.如权利要求1所述的一种电梯停电应急平层系统，其特征在于：

所述控制器包括一体化控制器和微控制单元，所述微控制单元用于控制所述电源，所述一体化控制其用于控制电梯轿厢并将其牵引至平层。

7.如权利要求6所述的一种电梯停电应急平层系统，其特征在于：

所述电梯停电应急平层系统还包括电梯抱闸和门机，所述一体化控制器控制所述电梯抱闸制动，且通过控制门机控制电梯门的打开与关闭。

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的一种电梯停电应急平层系统的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：闭合空气开关和手动开关，检测电网是否达到电梯正常工作的电压，若未达到，则断开主接触器及继电开关，若达到，充电电路为辅助电源供电；

步骤二：辅助电源供电正常，进行充电准备；

步骤三：检测是否满足辅助开关闭合条件，若满足则闭合辅助开关，蓄电池充电，电梯停电应急平层系统进入待机状态；

步骤四：监测电网状态，若电网正常，则闭合主接触器，断开继电器开关，电源进入充电状态，

若出现电网异常，则判断蓄电池电压是否大于可救援电压，进入下一步骤；

步骤五：若蓄电池电压大于可救援电压，则自检电梯停电应急平层系统自身是否发生故障；

若无故障，则断开主接触器，闭合继电器开关，电源进入放电状态，控制器控制救援行动，直至救援完成，回到待机状态；若存在故障，则回到待机状态；

若蓄电池电压小于可救援电压，则不可救援故障置位，断开主接触器和继电器开关，辅助电池为蓄电池充电，判断是否满足电梯停电应急平层系统正常运行条件，若不符合，则断开辅助开关，若符合则回到待机状态。

9.根据权利要求8中所述的一种电梯停电应急平层系统的控制方法，其特征在于：

在步骤一中，检测模块每隔固定时间T判断电网是否正常，若正常，则闭合主接触器，断开继电器开关，并延时t，若在延时t范围内出现电网异常或故障现象，则断开主接触器，闭合继电器开关，否则，等待电源满足辅助开关闭合条件。

10.根据权利要求8中所述的一种电梯停电应急平层系统的控制方法，其特征在于：

在步骤四中，若无故障，电源进入放电状态，电机相序短接标志置位，救援输出置位，控制器控制救援行动；在救援期间持续进行自检，判断电梯停电应急平层系统自身是否发生故障及是否救援完成；

若救援完成，则断开主接触器、继电器开关和辅助开关，传递救援完成信号，回到待机状态；

若未接收到救援完成的信号，则直至放电5分钟结束，断开主接触器、继电器开关和辅助开关，传递救援完成信号，回到待机状态；

若电梯停电应急平层系统自身发生故障，清救援输出，关闭电源输出，清电机相序短接标志，恢复电网与变频器的正常电网连接，回到待机状态。