CN201478876U - 一种为电梯节电的电源装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种为电梯节电的电源装置，包括与电网连接的交流输入端、与电梯控制柜连接的直流输入端、蓄能装置、整流器、逆变器和对供电方式进行选择的控制器；所述交流输入端一方面通过第一开关连接电梯控制柜中变频器的交流接入口，另一方面通过整流器连接逆变器，进而通过逆变器的输出端连接电梯控制柜，为电梯控制柜中非变频器的交流供电系统供电；所述直流输入端连接电梯控制柜，电梯升降电机输出的电流通过电梯控制柜转换为直流电能后，通过所述的直流输入端传输至蓄能装置，以储存电能；所述蓄能装置连接所述变频器的直流接入口，并与所述逆变器的输入端相连接。该装置节电能力强、对电网无污染，安全可靠。

Description

一种为电梯节电的电源装置

技术领域

本实用新型属于电力设备技术领域，具体地说，是涉及一种电梯专用的节能电源装置。

背景技术

电梯作为承载人或者货物上下楼的输送工具，在目前的建筑设计中扮演着越来越重要的角色。现有为电梯供电的电源装置一般只能接收电网电压，将电网输出的交流电压转换成电梯控制柜中变频器和除变频器以外的交流供电系统所需要的工作电压输出，以控制电梯正常运行。

电梯在运转过程中，当负载与配重不平衡而往重量重的一端运行时，升降电机会产生并发出一些电能，有时甚至高达电机标称功率的30％以上。目前的电梯对于升降电机所发出的这部分电能一般都是通过卸载电阻白白地释放掉，造成能源的极大浪费。如果能够将这些电能有效的回收利用起来，无疑将会起到很好的节能效果。

除此之外，身处能源短缺日益严峻的今天，如果能够有效地利用太阳能、风能或者生物能等可再生资源来替代网电为电梯供电，那无疑会起到进一步节约有限能源、保护环境的积极作用。

基于以上原因，亟待需要提出一种集电能回收、可再生能源充分利用、解决停电、断电时电梯自动平层的一体化解决方案。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种能够为电梯节电的电源装置，通过对电梯升降电机在运行过程中产生的电能进行回收利用，在有效节约电力资源的基础上，保持了电网电压的纯净。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现：

一种为电梯节电的电源装置，包括与电网连接的交流输入端、与电梯控制柜连接的直流输入端、蓄能装置、整流器、逆变器和控制器；所述交流输入端一方面通过第一开关连接电梯控制柜中变频器的交流接入口，另一方面通过整流器连接逆变器，进而通过逆变器的输出端连接电梯控制柜，为电梯控制柜中非变频器的交流供电系统供电；所述直流输入端连接电梯控制柜，电梯升降电机输出的电流通过电梯控制柜转换为直流电能后，通过所述的直流输入端传输至蓄能装置，以储存电能；所述蓄能装置连接所述变频器的直流接入口，并与所述逆变器的输入端相连接；所述控制器对供电方式进行选择，当采用电网供电时，输出控制指令控制第一开关闭合，整流器运行；而当采用蓄能装置供电时，输出控制指令控制第一开关断开，整流器停止运行。

为了满足电梯控制柜中非变频器的交流供电系统对输入电压的要求，在所述蓄能装置与所述逆变器的输入端之间连接一路直流转换器，当采用蓄能装置供电时，所述控制器输出控制指令控制所述直流转换器运行，将蓄能装置输出的电压转换成逆变器所要求的输入电压幅值，输出至逆变器，进而通过逆变器逆变生成电梯控制柜中非变频器的交流供电系统所要求的输入电压幅值。

进一步的，为了对所述直流转换器的运行时序进行控制，在所述蓄能装置与所述直流转换器的输入端之间连接有第二开关，所述第二开关受控于所述的控制器，当采用蓄能装置供电时，所述控制器输出控制指令控制第二开关闭合，使直流转换器运行。

同理，为了对所述整流器的运行时序进行控制，所述交流输入端通过第三开关连接所述整流器的输入端，所述第三开关受控于所述的控制器，当采用电网供电时，所述控制器输出控制指令控制第三开关闭合，使整流器运行。

又进一步的，在所述蓄能装置与变频器的直流接入口之间连接有第四开关，所述第四开关同样受控于所述的控制器，当采用蓄能装置供电时，所述控制器输出控制指令控制第四开关闭合，通过蓄能装置输出直流电压为变频器供电。

为了使控制器能够对采用何种供电方式进行准确的选择切换，在所述蓄能装置上连接有一电池管理器，对蓄能装置的剩余电能进行检测，并将检测结果反馈至所述的控制器；所述控制器根据蓄能装置中的剩余电能确定选择何种供电方式。

再进一步的，在所述交流输入端连接有对电网电压进行检测的采样检测电路，其检测结果反馈至所述的控制器，当电网停电或者断电时，使控制器能够准确地切换至蓄能装置供电，控制电梯继续运行，自动平层。

为了充分利用可再生能源，节约有限资源，在所述电源装置上还设置有另外的多路直流输入端，分别连接太阳能光伏电池、风能发电系统或者生物能发电系统，将采集到的电能传输至所述的蓄能装置，进行电能存储。

更进一步的，所述蓄能装置通过电能优选器连接所述的各路直流输入端。

优选的，所述蓄能装置优选采用蓄电池组设计实现。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：本实用新型的电源装置通过对电梯升降电机输出的电能进行回收并加以重复利用，不仅确保了电梯在电网停电或者断电时能够继续使用，自动平层，安全放人，而且可以收集其它多种形式的可再生能源输出的电能，为电梯供电，由此可以有效节约有限资源，具有无排放、对电网无污染、安全可靠、对负载变化适应能力强等显著优势。与此同时，通过采用直流电压为电梯控制柜中的变频器供电，使得供电更加可靠，经济性更好。

结合附图阅读本实用新型实施方式的详细描述后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1是电梯供电系统的整体结构示意图；

图2是本实用新型所提出的电源装置的内部电路结构的一种实施例的电路原理框图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细地描述。

本实用新型的为电梯节电的电源装置DPS通过自备蓄能装置对电梯升降电机输出的电能进行自动回收，并对其它绿色发电系统输出的电能进行采集保存，进而在电能蓄满或者电网断电、无电、停电时重新输出给电梯，为其供电，维持电梯继续运行，从而在有效节约能源的前提下，避免了对电网的污染。

图1是采用本实用新型的电源装置DPS设计的电梯供电系统的结构示意图。所述电源装置DPS由机壳和设置在机壳内部的电路系统组成。将电源装置DPS连接在电网与电梯控制柜之间，具体可以将电源装置DPS放置在电梯控制柜的旁边，将电源装置DPS的交流输入端与电网连接，接收网电，一般需要交流380V的电网电压；将电源装置DPS的其中一路直流输入端与电梯控制柜连接，接收作为电梯负载的升降电机在运行过程中产生并反馈回来的电能，输出至电源装置DPS内部的蓄能装置储存起来；将电源装置DPS的另外各路直流输入端与其它发电系统连接，接收其它发电系统输出的电能，一并传输至蓄能装置进行储存。电源装置DPS的输出端包括两路交流输出端和一路直流输出端，其中一路交流输出端AC仅在采用电网电压供电时有输出，与电梯控制柜中变频器的交流接入口相连接，为变频器提供交流供电；另外一路交流输出端AC_UPS连接电梯控制柜中非变频器的交流供电系统，在电网断电或者停电时，仍能持续输出交流电压，为电梯控制柜中的交流供电系统供电。直流输出端DC_UPS连接电梯控制柜中变频器的直流接入口，在选择采用电源装置DPS中的蓄能装置供电时，生成变频器所述直流工作电压，控制变频器脱离电网持续运行。

本实用新型的电源装置DPS在检测到其内部的蓄能装置储存的电能已满或者电网电压消失时，自动启用蓄能装置中的电能为电梯控制柜供电，以达到节约电能和维持电梯不间断运行的设计目的。

下面通过一个具体的实施例来详细阐述所述电源装置DPS的具体设计方式及其工作原理。

实施例一，参见图2所示，本实施例的电源装置DPS主要由机壳、交流输入端、直流输入端、蓄能装置、整流器、逆变器和控制器组成。其中，交流输入端与外部电网连接，在电源装置DPS内部通过第一开关K1连接交流输出端AC，进而通过交流输出端AC与电梯控制柜中变频器的交流接入口连接。另一方面，所述交流输入端通过整流器连接逆变器，进而通过逆变器的输出端连接交流输出端AC_UPS，并通过所述交流输出端AC_UPS连接电梯控制柜中非变频器的交流供电系统，为电梯控制柜中非变频器的交流供电系统供电。

当采用网电为电梯控制柜供电时，电源装置DPS中的控制器输出控制指令至第一开关K1和整流器，控制第一开关K1闭合，整流器进入运行状态。此时，通过电源装置DPS的交流输入端引入的电网电压一方面传输至电梯控制柜，为电梯控制柜中的变频器提供交流供电，一般为380V交流供电，控制变频器上电运行；另一方面传输至整流器将交流电压整流成直流电压输出至逆变器。所述逆变器对接收到的直流电压进行逆变，生成电梯控制柜中除变频器以外的交流供电系统所需的交流电压输出，进而产生电梯控制柜中除变频器以外的各种负载所需的工作电压，控制电梯正常运行。

在电梯运行过程中，电梯升降电机输出的电流通过电梯控制柜转换为直流电能后，通过电源装置DPS的直流输入端传输至蓄能装置，进行电能的存储。当蓄能装置中的电能蓄满或者电网电压消失时，控制器输出控制指令至第一开关K1和整流器，控制第一开关K1断开，整流器停止运行。此时，蓄能装置输出直流电压，一方面通过电源装置DPS的直流输出端DC_UPS传输至电梯控制柜中变频器的直流接入口，维持变频器持续运行；另一方面输出至逆变器的输入端，通过逆变器继续生成电梯控制柜中除变频器以外的交流供电系统所需的交流电压，控制电梯摆脱电网继续运行。由此，不仅达到了节约电网电压的设计目的，而且还可以在电网断电时，控制电梯自动平层，安全放人。此外，直接用直流电为变频器供电，可以实现供电更可靠，经济性更好。

为了对所述整流器的运行时序进行控制，本实施例优选在电源装置DPS的交流输入端与整流器的输入端之间连接一路开关，即第三开关K3。当蓄能装置中的电能不足时，控制器输出控制指令，控制第三开关K3闭合，从而使整流器与电网连通，进入运行状态。在此过程中，通过电梯升降电机反馈回来的电能一直为蓄能装置充电蓄能，直到蓄满电后，控制器自动切换至蓄能装置供电，输出控制指令控制第三开关K3断开，使整流器停止运行。

此外，在蓄能装置与电源装置DPS的直流输出端DC_UPS之间也可以串联一路开关，即第四开关K4。所述第四开关K4同样受控于所述的控制器，当采用蓄能装置供电时，控制第四开关K4闭合，进而将蓄能装置输出的直流电压传输至变频器的直流接入口，使变频器在直流供电方式下继续运行。

考虑到通过电梯升降电机输出的电能毕竟有限，如果要将蓄能装置充满，需要花费很长的时间。为了充分节约电网能源，本实施例的电源装置DPS还设计了其它多路直流输入端，用于接入来自其它发电系统输出的电能，比如太阳能光伏电池、风能发电系统或者生物能发电系统等，将采集到的电能传输至蓄能装置，进行电能存储，以缩短蓄能装置的蓄能时间，增强节能效果。

作为一种优选设计方式，可以在各路直流输入端与蓄能装置之间设计一个电能优选器，如图2所示，将电能优选器的多路输入端分别电梯控制柜和各种发电系统的电能输出端对应连接，电能优选器的输出端连接蓄能装置。电能优选器对输入的电能进行比较，优选电能大的一路通过，为蓄能装置蓄能。

在本实施例中，通过蓄能装置输出的直流电压优选通过一个直流转换器进行幅值变换后，再输出至所述逆变器的输入端，如图2所示，使通过逆变器输出的交流电压参数能够满足电梯控制柜中非变频器的交流供电系统的输入要求。

为了使所述直流转换器仅在采用蓄能装置供电时进入运行状态，以进一步降低能源的消耗，可以在蓄能装置与直流转换器的输入端之间连接第二开关K2。通过控制器对第二开关K2的通断状态进行控制，使第二开关K2仅在采用蓄能装置供电时闭合，进而对直流转换器的运行时序实现控制。

为了在网电消失时，本实施例的电源装置DPS能够瞬间准确地切换至蓄能装置中的电能来为电梯持续供电，以保障电梯在一定的时间段内正常运行。本实施例在电源装置DPS的交流输入端处连接有一个可对电网电压的有无进行检测的采样检测电路。所述采样检测电路将其检测到的结果以模拟或者数字信号的形式反馈至控制器，通过控制器生成相应的控制指令输出至开关K1～K4，来实现对供电通路的准确切换。

与此同时，在本实施例的电源装置DPS中还设计了一个电池管理器，连接所述的蓄能装置，对蓄能装置的剩余电量进行检测，并将检测结果反馈至控制器，以防止蓄能装置中的电能耗尽。所述控制器工作所需的直流供电也可以通过电池管理器产生并提供。通常在蓄能装置中的电能释放到总电能的90％时，切换至电网供电。蓄能装置中留存10％的电能以备电网突然停电时电梯自动平层使用。

下面结合图2对本实施例的电源装置DPS的工作原理进行详细地阐述。

a)当电网有电时，常规状态下控制器控制开关K1、K3闭合，K2、K4断开，利用网电对电梯控制柜中的变频器和其它交流供电系统供电。

b)当有太阳能、风能或者生物能等其他形式可转换为电能的能源时，将转换输出的电能通过电能优选器首选送给蓄能装置进行储存备用。

c)当电梯运行过程中升降电机产生电能时，通过电能优选器输送给蓄能装置，将直流电能储存备用。

d)当蓄能装置电能储满时，控制器控制开关K1、K3断开，K2、K4闭合，蓄能装置中的直流电能经直流转换器和逆变器转换为交流电能，为电梯控制柜中的交流供电系统供电；当蓄能装置中的电能释放到总电能的90％时，重新切换至电网供电。

e)当电网突然停(断)电时，控制器瞬间(一般小于0.2秒)切换至蓄能装置供电，维持电梯继续正常运行。

本实施例的为电梯节电的电源装置DPS，其机壳为金属箱，在机壳前面板上可以设置LCD液晶屏，以显示输入输出电压等参数。蓄能装置可以采用蓄电池组设计实现。为了确保供电安全，开关K1/K3与K2/K4优选设计成双路互锁切换开关形式，当开关K1、K3闭合的同时，K2、K4立刻关断，以有效保护电梯安全用电。控制器可以采用数字信号处理器DSP或者其他具有信号处理能力的集成芯片实现。逆变器可以应用最新的SPWM技术采用IGBT模块进行设计，具有动态响应快，对负载变化有很强的适应能力。

本实施例的电源装置DPS既可以安装在新装的电梯上，也可以安装在正在使用的电梯上，且不需要改造电梯的原有电路。

当然，以上所述仅是本实用新型的一种优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种为电梯节电的电源装置，其特征在于：包括与电网连接的交流输入端、与电梯控制柜连接的直流输入端、蓄能装置、整流器、逆变器和控制器；所述交流输入端一方面通过第一开关连接电梯控制柜中变频器的交流接入口，另一方面通过整流器连接逆变器，进而通过逆变器的输出端连接电梯控制柜，为电梯控制柜中非变频器的交流供电系统供电；所述直流输入端连接电梯控制柜，电梯升降电机输出的电流通过电梯控制柜转换为直流电能后，通过所述的直流输入端传输至蓄能装置，以储存电能；所述蓄能装置连接所述变频器的直流接入口，并与所述逆变器的输入端相连接；所述控制器对供电方式进行选择，当采用电网供电时，输出控制指令控制第一开关闭合，整流器运行；而当采用蓄能装置供电时，输出控制指令控制第一开关断开，整流器停止运行。

2.根据权利要求1所述的为电梯节电的电源装置，其特征在于：所述蓄能装置通过一直流转换器连接所述逆变器的输入端，当采用蓄能装置供电时，所述控制器输出控制指令控制所述直流转换器运行。

3.根据权利要求2所述的为电梯节电的电源装置，其特征在于：所述蓄能装置通过第二开关连接所述直流转换器的输入端，所述第二开关受控于所述的控制器，当采用蓄能装置供电时，所述控制器输出控制指令控制第二开关闭合，使直流转换器运行。

4.根据权利要求1所述的为电梯节电的电源装置，其特征在于：所述交流输入端通过第三开关连接所述整流器的输入端，所述第三开关受控于所述的控制器，当采用电网供电时，所述控制器输出控制指令控制第三开关闭合，使整流器运行。

5.根据权利要求1所述的为电梯节电的电源装置，其特征在于：所述蓄能装置通过第四开关连接变频器的直流接入口，所述第四开关受控于所述的控制器，当采用蓄能装置供电时，所述控制器输出控制指令控制第四开关闭合，通过蓄能装置输出直流电压为变频器供电。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的为电梯节电的电源装置，其特征在于：在所述蓄能装置上连接有一电池管理器，对蓄能装置的剩余电能进行检测，并将检测结果反馈至所述的控制器；所述控制器根据蓄能装置中的剩余电能确定选择何种供电方式。

7.根据权利要求6所述的为电梯节电的电源装置，其特征在于：在所述交流输入端连接有对电网电压进行检测的采样检测电路，其检测结果反馈至所述的控制器。

8.根据权利要求7所述的为电梯节电的电源装置，其特征在于：在所述电源装置上还设置有另外的多路直流输入端，分别连接太阳能光伏电池、风能发电系统或者生物能发电系统，将采集到的电能传输至所述的蓄能装置。

9.根据权利要求8所述的为电梯节电的电源装置，其特征在于：所述蓄能装置通过电能优选器连接所述的各路直流输入端。

10.根据权利要求9所述的为电梯节电的电源装置，其特征在于：所述蓄能装置为蓄电池组。

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