CN201238201Y - 带自动平层功能的电梯专用不间断应急运行电源装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型是带自动平层功能的电梯专用不间断应急运行电源装置，包括微处理器、平层控制和逆变电源电路；平层控制电路设有平层感应器、安全回路和门锁回路，它们的一端与检测电路的输入端相连，平层感应器的另一端通过继电器J1与电源相连；安全回路和门锁回路的另一端通过继电器J4与电源相连；检测电路的输出端与微处理器相连；平层控制电路还设有继电器J2、J3，它们的常闭点和公共端分别与电梯控制柜、电梯门机相连，它们的常开点通过交流接触器M3、M4分别与三相逆变器的U、N端相连。本实用新型可以较长时间应急运行，并在线检测电池组能量的消耗情况，确保电梯在电池能量即将耗完前可以自动平层，并打开轿厢门让乘客安全走出。

Description

带自动平层功能的电梯专用不间断应急运行电源装置

技术领域

本实用新型涉及电梯的附属设备，特别是一种带自动平层功能的电梯专用不间断应急运行的电源装置。

背景技术

随着人口的增加，土地的减少，城市高楼大厦也将越来越多，电梯的利用也越来越普遍，电梯专用应急电源的发展也相当迅速，有的采用了双电源，有的采用了发电机组，有的采用了应急电源，还有的采用了平层应急电源等。以上各种应急供电方式在一般的正常停电情况下是可以发挥较大的作用，但如果发生火灾、洪灾、雪灾等灾害性情况，以上几种供电方式就显得非常不足。如：双电源，如果发生洪灾、雪灾等灾害性天气有可能整个城市的供电系统都瘫痪了，双电源是起不到应急救援的作用的。又如：柴油发电机组，柴油发电机组大都安装在大楼的底层，一旦发生火灾电线短路会自动切断市电或发电机组的供出的电源，电梯特别是消防电梯这类专用的逃生装置就无法发挥应有的作用，假如电梯内有逃离人员，电梯走到中途断电而电梯门又打不开，这些人员就很有可能有生命危险。为了电梯在关键时候的供电安全，也有很多用户选用了应急电源，应急电源虽然能够满足电梯应急运行的需要，但当电池电量耗完时，就有可能停在大楼的任一位置，给人员的安全撤离带来安全隐患。还有些用户为了电梯停电时乘客能安全的走出电梯，而选用了只给电梯的曳引机，抱闸线圈、轿箱门系统供电的电梯应急平层装置，这种装置只能保证电梯在停电时，不“关人”，而不能保证电梯在关键时刻停电后还能正常运行。

因此有必要开发一套电梯专用应急电源装置，确保在紧急情况下最大限度的保障人民生命财产安全。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种带自动平层功能的电梯专用不间断应急运行电源装置，以满足电梯在不定时停电的关键时刻还能正常运行，并且在自身电能不足的情况下，能自动就近平层并打开轿箱门及厅门，方便乘客安全离开电梯。

本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是：包括微处理器和与之相连的平层控制电路和逆变电源电路。其中：所述平层控制电路设有平层感应器、安全回路、门锁回路，平层感应器的一端通过继电器J1与电源E相连，另一端与检测电路的输入端相连；安全回路、门锁回路的一端同时通过继电器J4与电源相连，安全回路、门锁回路的另一端与检测电路的输入端相连；检测电路的输出端与微处理器相连。所述平层控制电路还设有继电器J2和J3，它们的常闭点和公共端分别与电梯控制柜、电梯门机相连，并且，J2的常开点通过交流接触器M4与逆变电源电路中的三相逆变器的U相线的输出端相连，J3的常开点通过交流接触器M3与三相逆变器的零线N端相连。

所述的逆变电源电路设有市电检测、直流检测、逆变检测电路及三相逆变器、逆变控制器、电池组组成，其中：市电检测、直流检测、逆变检测电路和逆变控制器，它们的一端与微处理器相连；市电检测电路的另一端与三相市电电源输入端相连，并且通过交流接触器M1与电梯控制柜的输入端相连；直流检测电路的另一端通过电池组与三相逆变器的直流输入端相连；逆变控制器的另一端与三相逆变器中的绝缘栅双极晶体管K1、K2的栅极相连；逆变检测电路的另一端和三相逆变器的输出端，它们的三根引线均通过交流接触器M2与电梯控制柜的输入端相连。

本实用新型与现有技术相比，其优点主要有：

其一.采用了新颖的电路设计，充分利用微处理器强大、快速的数字信号处理能力和丰富的硬件资源实现系统的全数字化智能控制，大大提高了装置的可靠性和智能化程度。

其二.由于采用了平层控制电路和逆变电源电路，从而将不间断电源技术和电梯自动平层技术完美的融合于本装置中，使得该装置在自身电量耗完前能够自动平层并打开电梯的轿箱门和厅门。

其三.可以现场供电，即专门为电梯这一特殊负载供电，避免了供电线路过长，给火灾时电梯安全供电带来的风险。当火灾发生的危急关头，电梯还能正常运行1-2小时(可设)，这样就大大地加快了人员和重要设备的撤离进度，从而为挽救国家财产和人民生命争取宝贵时间。

其四.采用了声光报警器，这样可通过声光的作用引导乘客安全地走出电梯，从而体现出高科技技术为电梯设备运行的智能化和人性化所做出的贡献。

附图说明

图1是本实用新型的系统结构框图。

图2是平层控制电路与微处理器的连接关系简图。

图3是本实用新型的原理简图。

图4是三相逆变器的内部电路原理简图

图1和图2中：1.微处理器；2.市电检测；3.充电机；4.直流检测；5.电池组；6.三相逆变器；7.逆变控制器；8.逆变检测；9.声光报警器；10.切投器；11.平层控制电路；12.电梯控制柜；13.平层感应器；14.平层告警器。

图3中：J1、J2、J3、J4是继电器，M1、M2、M3、M4分别是4个交流接触器，M是电梯门机，U、V、W是三相逆变器的输出，L1、L2、L3是市电的三相输入。E是电源，U是相线、N是零线。

图4中：K1、K2、K3、K4、K5和K6是绝缘栅双极晶体管，S1、S2、S3、S4、S5和S6是驱动信号，T2是星-三角升压变压器。

具体实施方式

本实用新型提供的带自动平层功能的电梯专用不间断应急运行电源装置，包括微处理器1和与之相连的平层控制电路和逆变电源电路。如图1和图2所示：包括微处理器1、市电检测2、充电机3、直流检测4、电池组5、三相逆变器6、逆变控制器7、逆变检测8、声光报警器9、切投器10和平层控制电路11。

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步说明。

本电源装置所设的受微处理器控制的平层控制电路，其结构如图3所示：所述平层控制电路设有平层感应器、安全回路、门锁回路，平层感应器的一端通过继电器J1与电源E相连，另一端与检测电路的输入端相连；安全回路、门锁回路的一端同时通过继电器J4与电源相连，安全回路、门锁回路的另一端与检测电路的输入端相连，检测电路的输出端与微处理器相连；电源E是三相逆变器的输出通过变压或整流等方法得到的一个与电梯自身安全回路等同的电源；J1、J4还与微处理器相连。所述平层控制电路还设有继电器J2和J3，它们的常闭点和公共端分别与电梯控制柜和电梯门机相连，J2的常开点通过交流接触器M4与逆变电源电路中的三相逆变器的U相线的输出端相连，J3的常开点通过交流接触器M3与三相逆变器的N零线的输出端相连。J2、J3和M3、M4为互锁关系。U相线、N零线的输出通过变压、整流等方法可以转换为交流或直流。

本电源装置所设的逆变电源电路，主要由市电检测、直流检测、逆变检测电路及三相逆变器、逆变控制器、电池组组成。如图3所示：市电检测、直流检测、逆变检测电路和逆变控制器，它们的一端与微处理器相连；市电检测电路的另一端与三相市电电源输入端相连，并且通过交流接触器M1与电梯控制柜的输入端相连；直流检测电路的另一端通过电池组与三相逆变器的直流输入端相连；逆变控制器的另一端与三相逆变器中的绝缘栅双极晶体管K1、K2的栅极相连；逆变检测电路的另一端的三根引线，以及三相逆变器的输出U、V、W端的三根引线，它们均通过交流接触器M2与电梯控制柜的输入端相连。

所述交流接触器M1和M2构成对电梯控制柜的供电电源进行切换的切投器。

所述三相逆变器，其壳体内装有星-三角升压变压器T2和一个由绝缘栅双极晶体管K1、K2、K3、K4、K5和K6组成的三相逆变电路。其中：T2的初级线圈的三根引线分别与K1发射极和K2集电极的连接点、K3发射极和K4集电极的连接点、K5发射极和K6集电极的连接点相连；T2的次级线圈四根引线中，其中三根是三相输出引线，另一根是零线引线；K1、K3和K5的集电极与电池组的正极相连，K2、K4和K6的发射极与电池组的负极相连；K1、K2、K3、K4、K5和K6的栅极，分别受驱动信号S1、S2、S3、S4、S5、S6控制，其中S1与S2、S3与S4、S5与S6是由微处理器产生的3组带死区时间的互补驱动信号。

所述逆变电源电路中，直流检测、逆变检测构成电池组的能量检测系统，以检测电池能量，及时将能量低信号反馈给微处理器。微处理器根据反馈的低能量信号，实时的切断本装置至电梯控制柜的输出，并启动平层控制电路对电梯进行平层，并打开轿箱门和厅门。电池组由微处理器控制的充电机充电。

所述微处理器通过数据线与声光报警器内部电路的输入端相连。声光报警器装在电梯轿箱的内部。

所述微处理器，其内部的芯片可采用美国TI公司的32位高性能DSP芯片(TMS320F2812)。

下面结合附图对本实用新型的工作原理和一些部件的功能进行说明。

市电正常时市电检测2通过内部的电压传感器和霍尔电流传感器将检测到的市电状态反馈给与之相连的微处理器1，当微处理器1检测到市电电压正常时，本装置处于待机状态，电梯控制柜12直接接受市电供电，同时微处理器1控制与之相连的充电机3，自动判断电池电压适时启动充电机3，给与之相连的电池组5自动充电，微处理器1同时还通过与之相连接的具有电池巡检功能的直流检测4检测每只电池的运行状态，此时电池组5处于蓄能模式。

当微处理器1检测到市电停电或缺相时，微处理器1控制与之相连的充电机3立即停止充电，同时微处理器1控制与之相连的切投器10，切断市电至电梯控制柜的市电输入回路，切投到由三相逆变器6，给电梯控制柜12供电。微处理器向与之相连的逆变控制器7发出正弦脉冲调制信号(SPWM波)，逆变控制器7立即驱动三相逆变器6工作，输出三相交流电，三相逆变器6与逆变检测8和切投器10相连，微处理器1可以通过与之相连的逆变检测8检测到逆变输出电压、电流及频率等信息，微处理器1通过比较检测到的实际输出值与设定值，可以得到两者的差值，微处理器1根据两者的差值采用经典的比例积分微分(PID)调节法，利用软件闭环动态调节正弦脉冲调制信号(SPWM波)，确保三相逆变器6输出高质量的交流不间断电源给电梯控制柜12提供电能，维持电梯的正常运行，此时电池组5处于放电模式。

当电池组5处于放电模式时，电池组因放电不断消耗能量导致电池组的直流电压不断降低，微处理器1通过与之相连的直流检测4适时的监控电池组5的电能消耗情况，一旦监测到电池组5的电压降至设定值时，微处理器1立即闭合继电器J1、启动与之相连的平层控制电路中的平层感应器13工作，当轿箱运行至平层位置时，平层感应器13向微处理器1反馈平层信号，一旦微处理器1接收到平层反馈信号后，微处理器1通过与之相连的切投器10立即断开本装置向电梯控制柜12的电源输出，电梯因不再有工作电源而立即停止运行，轿箱则自动停靠在平层位置，同时微处理器1闭合继电器J4，检测平层控制电路中，检测电路反馈的安全回路、门锁回路正常信号后，微处理器启动平层控制电路中的电梯门机M工作、门机自动打开轿箱门及厅门，同时微处理器1还启动与之相连的平层控制电路中的平层告警器14工作，通过声光的作用引导乘客安全的走出电梯。20秒钟后微处理器1给平层控制电路一个关门信号，声光告警、厅门及轿箱门关闭，设备自动关机，切投器10自动切投到市电模式，当市电恢复时直接为电梯提供电源，同时通过充电机3自动给电池组5充电。当本装置运行过程中，市电检测2检测到市电恢复正常，5分钟后，微处理器1通过平层控制电路检测电梯轿箱的位置，当检测到轿箱在平层位置时，微处理器1立即控制切投器10关闭本装置的输出，接通市电回路，电梯控制柜12切换至市电供电，逆变电源电路停止工作，微处理器1自动判断电池电压，适时启动充电机3自动为电池组5充电，本装置处于待机状态.

本电源装置为了提高电池组5的整体使用寿命，特别设计了具有电池巡检功能的直流检测4，直流检测4直接与微处理器1相连，微处理器1可以通过直流检测4实时的监测电池组5中各节电池的工作状态，微处理器1能对每节电池出现的故障及时通过与微处理器1相连的声光报警器9发出故障信号，提示用户及时更换故障电池，有利于提高电池组5的整体使用寿命，减少维护成本，提高系统运行的可靠性。

本电源装置中三相逆变器6输出稳频、稳压的高质量交流电，主要是采用闭环自动控制的原理实现的。微处理器1利用自带的高性能脉宽调制(PWM)模块并运用先进算法用软件可以自动产生经优化过的高质量正弦脉冲调制信号(SPWM波)，产生的正弦脉冲调制信号(SPWM波)，直接输送给与之相连的逆变控制器7，逆变控制器7驱动三相逆变器6工作，三相逆变器6输出的三相交流电源经逆变检测8将频率和幅度信息反馈给微处理器1，微处理器1通过不停的比较实际输出频率、幅度与系统设定初值的差别，根据两者差值经比例积分微分(PID)运算后自动调节正弦脉冲信号(SPWM波)，使三相逆变器输出的频率和幅度不停的进行动态调节，达到稳频、稳幅的目的。

本电源装置中，市电检测2、直流检测4、逆变检测8都是采用高精度、高稳定性的取样电路完成，目的是提高检测精度，确保反馈给微处理器1的信号准确性，提高设备的运行质量。

本电源装置中切投器10，由交流接触器M1、M2组成，切投器10与微处理器1相连接，受微处理器1控制，完成本装置与市电互锁切投功能；其中交流接触器M1和M2对电梯控制柜12的供电电源进行切换，M1、M2为互锁关系，确保不会出现因电源切换而发生短路故障。当市电正常时，M1闭合M2断开，电梯控制柜12接受市电供电；市电不正常时，M1断开M2闭合，电梯控制柜12接受本装置供电；

本电源装置中，继电器J1用来启动或停止平层感应器13的工作，当市电正常或本装置正常逆变运行时，J1处于常开，平层感应器不工作，当市电不正常或本装置运行过程中出现电池组能量不足，微处理器1将J1闭合，启动平层感应器工作，当轿箱运行至平层位置时，向微处理器1发送平层信号。微处理器1切断切投器10的输出，同时微处理器1闭合J4，平层控制电路中的检测电路，检测电梯安全回路和门锁回路的信号，其中任意一个回路出现故障，微处理器1停止向电梯门机M发送开门信号，同时立即通过与之相连的声光报警器9发出警报。若微处理器1检测到安全回路、门锁回路信号正常时，微处理器1立即向控制电梯门机的M3、M4发送开门信号，打开电梯门及厅门。

本电源装置中，J2、J3和M3、M4为互锁关系。J2、J3是市电正常和逆变时供电互锁继电器，继电器平常处于常闭，由市电为电梯门机M供电。本装置启动运行后，当电池电压降至设定值时，微处理器1将J1常开点闭合，当平层感应器检测到平层信号的同时，微处理器1控制与之相连的切投器10，切断本装置至电梯控制柜12的输出，电梯自动停在平层位置。同时M3、M4闭合J2、J3继电器常开触点闭合，由本装置为电梯门机M供电，当安全回路和门机回路故障，信号不正常时，J2、J3继电器常开触点断开，微处理器立即通过与之相连的声光报警器发出报警，提示专业技术人员检查后采用其他方式开门；平层控制电路中检测电路一旦检测到安全回路和门锁回路全部正常后，J2、J3继电器常开触点闭合，电梯门机M工作，轿箱门及厅门自动开启。M3、M4是接触器，为电梯门机M的运行供电，M3、M4与J2、J3为互锁关系，当M3、M4闭合时，J2、J3常开触点闭合，电梯门机M由本装置供电。当M3、M4断开时，J2、J3常开触点断开，常闭触点闭合，电梯门机M由市电供电。

本实用新型提供的电源装置，其工作过程如下：

市电正常时，本电源装置(简称本装置)自动选择市电给电梯控制柜提供电能，本装置处于待机自动充电和在线检测市电状态，一旦监测到市电出现缺相或停电，本装置自动切断市电供电回路，立即启动应急逆变继续给电梯控制柜提供电能，保证电梯能不间断运行。

应急运行过程中，本装置不断的监视电池组的电能消耗情况，一旦检测到自身电能不足时自动启动平层控制电路，等待平层信号的到来，接收到平层信号后会自动切断本装置至电梯控制柜的输出，不再给电梯控制柜提供电能，电梯立即停止运行停靠在平层位置，微处理器检测平层控制电路中的安全回路和门锁回路，若回路正常，自动启动平层控制电路中的电梯门机，打开轿箱门及厅门，同时平层控制系统中的声光告警器发出声光提示，通过声光的作用引导乘客安全的走出电梯，完成一个完整的应急运行过程。20秒钟后微处理器1给平层控制电路一个关门信号，声光告警、厅门及轿箱门关闭，设备自动关机，切投器10自动切投到市电模式，当市电恢复时直接为电梯提供电源，同时通过充电机3自动给电池组5充电。当本装置运行过程中，市电检测2检测到市电恢复正常，5分钟后，微处理器1通过平层控制电路检测电梯轿箱的位置，当检测到轿箱在平层位置时，微处理器1立即控制切投器10关闭本装置的输出，接通市电回路，电梯控制柜12切换至市电供电，逆变电源电路停止工作，微处理器1自动判断电池电压，适时启动充电机3自动为电池组5充电，本装置处于待机状态.

Claims (6)

1.带自动平层功能的电梯专用不间断应急运行电源装置，包括微处理器和与之相连的平层控制电路和逆变电源电路，其特征在于：

所述平层控制电路设有平层感应器、安全回路、门锁回路，平层感应器的一端通过继电器J1与电源E相连，另一端与检测电路的输入端相连；安全回路、门锁回路的一端同时通过继电器J4与电源E相连，安全回路、门锁回路的另一端与检测电路的输入端相连；检测电路的输出端与微处理器相连；

所述平层控制电路还设有继电器J2和J3，它们的常闭点和公共端分别与电梯控制柜、电梯门机相连，并且，J2的常开点通过交流接触器M4与逆变电源电路中的三相逆变器的U相线的输出端相连，J3的常开点通过交流接触器M3与三相逆变器的N零线的输出端相连。

2.根据权利要求1所述的电梯专用不间断应急运行电源装置，其特征是所述逆变电源电路主要由市电检测、直流检测、逆变检测电路及三相逆变器、逆变控制器、电池组组成，其中：市电检测、直流检测、逆变检测电路和逆变控制器，它们的一端与微处理器相连；市电检测电路的另一端与三相市电电源输入端相连，并且通过交流接触器M1与电梯控制柜的输入端相连；直流检测电路的另一端通过电池组与三相逆变器的直流输入端相连；逆变控制器的另一端与三相逆变器中的绝缘栅双极晶体管K1、K2的栅极相连；逆变检测电路的另一端和三相逆变器的输出端，它们的三根引线均通过交流接触器M2与电梯控制柜的输入端相连。

3.根据权利要求2所述的电梯专用不间断应急运行电源装置，其特征是所述直流检测和逆变检测电路，构成电池组的能量检测机构。

4.根据权利要求2所述的电梯专用不间断应急运行电源装置，其特征是所述交流接触器M1和M2构成对电梯控制柜的供电电源进行切换的切投器。

5.根据权利要求1所述的电梯专用不间断应急运行电源装置，其特征在于：所述微处理器通过数据线与声光报警器内部电路的输入端相连。

6.根据权利要求1或2或5所述的电梯专用不间断应急运行电源装置，其特征在于：所述微处理器中设有DSP芯片，DSP芯片的型号为TMS320F2812。

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