CN203624785U - 一种缓能型无对重电梯系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种缓能型无对重电梯系统，包括曳引机、轿厢、单向功率变换器、双向功率变换器和辅助电制动单元；单向功率变换器与双向功率变换器通过电储能单元相连；其中：单向功率变换器交流侧与电网相连，直流侧与双向功率变换器直流侧和电储能单元相连；双向功率变换器交流侧与曳引机相连，直流侧与电储能单元和辅助电制动单元相连。本实用新型具有占用轿厢井道空间小的优点，解决了曳引机对电网供电容量要求高的问题，可以解决传统的具有能量回馈功能的电梯直接将全部回馈的能量直接注入到电网由此对电网造成强冲击的问题，可以有效解决传统电梯系统能耗大、效率低的问题，提高能源利用率，达到节能的目的。
Description
技术领域
本实用新型涉及电梯领域，特别涉及一种缓能型无对重电梯系统。
背景技术
随着国民经济的发展和生活水平的不断提高，紧缩式高层住宅和独栋式低层私人住宅的需求量与日俱增，电梯作为垂直载人运货的工具，已是建筑领域不可分割的一部分，其普及度也越来越高。电梯是一种位能性负载，为使电梯系统所需的功率最小，传统的解决方案是为电梯系统中的每台电梯配备对重装置。通常只有当轿厢载重量为50%时轿厢和对重装置才基本处于质量平衡状态，否则，两者存在质量差，当质量较重的一方上行时，电梯曳引机电机吸收电网电能；当质量较重的一方下行时，电梯曳引机电机将机械能转变为电能，这些电能可以反馈回电网或储能装置，或经由电阻以热能的形式消耗掉。这种带对重装置的电梯系统占用轿厢井道空间大、消耗电能多，在独栋式或单户型私人住宅电梯系统中往往不实用；同时，若将电梯制动产生的电能以热能的形式消耗，不仅造成巨大的能量浪费，耗能电阻的发热还会使电梯环境温度升高，增大了故障率，更增加了降温设备的成本；而将电梯制动能量实时反馈回电网，难以保证其与交流电网的频率和相位保持一致，高频成分的回馈会对电网的稳定性产生一定的冲击，无法保证电能质量。
在诸如独栋式私人住宅等相对狭小的电梯空间中，往往应用无对重强驱型曳引机来驱动轿厢以简化机构，节省空间；而相对有对重电梯的曳引机电机来说，无对重强驱型曳引机电机功率较大，能耗较高，对家用场合来说，对电网供电容量要求高，对电网冲击大。
公开号为CN102241353A的中国专利公开了一种家用电梯，包括竖直设置的导向装置，上下滑动设置于导向装置的轿厢吊架，设置于导向装置顶部的强制驱动，两端分别连接于轿厢吊架的顶部和卷扬驱动装置的动力输出轴的连接装置，该导向装置包括两个用于承重的导轨，分别位于轿厢吊架的两侧。该强制驱动的无对重电梯是对于传统带对重装置的电梯系统占用空间大等缺点的可行解决方案之一，虽不需要对重装置且占地面积小、结构简单，但只是做了机械结构上的改进和简化，并未考虑对电网电能的有效利用及其对电网的影响。
公开号为CN101633456A的中国专利公开了一种低功率电梯系统，包括电梯控制系统、第一功率单元、至少一个无配重电梯系统和一个使能单元，该发明在未加平衡重电梯系统中可以抑制电网谐波，通过发电机、飞轮和储能单元这种机械储能形式来回收能量，减小系统额定功率；但机械储能装置体积大，结构复杂。
发明内容
针对现有技术的以上问题，本实用新型提供了一种缓能型无对重电梯系统，利用电储能装置对曳引机供电及储存回馈的电能，有效减少储能装置的体积，同时电网只在需要时被投入使用，最大程度减少了电梯系统与电网的直接能量联系。
一种缓能型无对重电梯系统，包括曳引机、轿厢、单向功率变换器和双向功率变换器；所述的单向功率变换器与双向功率变换器通过电储能单元相连；其中：
所述的单向功率变换器交流侧与电网相连，直流侧与双向功率变换器直流侧和电储能单元相连；单向功率变换器用于将电网的交流电能转化为直流电能；
所述的双向功率变换器交流侧与曳引机相连，直流侧与电储能单元相连；双向功率变换器用于将单向功率变换器输出的直流电能或电储能单元存储的直流电能转化成交流电能以为曳引机供电，使其对轿厢进行牵引；此外双向功率变换器还将曳引机产生的交流电能转换为直流电能；
所述的电储能单元用于存储单向功率变换器产生的直流电能以及双向功率变换器产生的直流电能。
优选地，所述的双向功率变换器的直流侧还连接有辅助电制动单元，所述的辅助电制动单元用于在电储能单元饱和状态下消耗双向功率变换器产生的直流电能或将双向功率变换器产生的直流电能经DC-AC（直流-交流）变换回馈至电网。所述的辅助电制动单元可以防止电储能单元的过度充电，延长电储能单元的使用寿命。
所述的辅助电制动单元采用电阻器或DC-AC变换器。
所述的曳引机包括依次连接的电机、机械装置和牵引滑轮；所述的电机与双向功率变换器交流侧相连，所述的轿厢通过钢索悬挂于牵引滑轮上。
所述的单向功率变换器采用AC-DC（交流-直流）变换器。
所述的双向功率变换器采用PWM换流器。
所述的电储能单元采用蓄电池或超级电容组或两者的结合。
在轿厢上行的过程中，曳引机对轿厢进行向上牵引，此时电机的交流电能转化为机械能，同时双向功率变换器将电储能单元存储的直流电能转化成交流电能，供曳引机上的电机使用；当轿厢重载时，若电储能单元电量不足，则通过单向功率变换器由电网辅助供电，单向功率变换器将交流电能转换为直流电能，该直流电能通过双向功率变换器转化成交流电能供曳引机上的电机使用；在轿厢下行的过程中，轿厢的势能通过电机转换为交流电能，这些交流电能通过双向功率变换器转换为直流电能并向电储能单元充电；若电储能单元充电不足，则单相功率变换器把电网交流电能转换成直流电能，向电储能单元辅助充电；若电储能单元处于饱和状态，则双向功率变换器将曳引机电机发出的交流电能转换成直流电能并传递至辅助电制动单元，由辅助电制动单元消耗多余的电能，从而有效防止电储能单元的过度充电，延长电储能单元的使用寿命。辅助电制动单元可以把电能消耗在电阻上，成本低且结构简单，也可以通过DC-AC变换器将电能回馈到电网，提高系统效率，但是结构复杂、成本较高且对电网造成一定的冲击。
本实用新型的有益效果为：
（1）本实用新型具有占用轿厢井道空间小的优点，解决诸如独栋式私人住宅等电梯空间相对狭小的应用场合的电梯系统结构问题；
（2）本实用新型可以解决无对重强驱型曳引机对电网供电容量要求高的问题，在诸如独栋式私人住宅等电网供电容量有限的场合仍可使用，而无需为无对重强驱型电梯专门增大电网供电容量；
（3）本实用新型可以解决传统的具有能量回馈功能的电梯直接将全部回馈的能量直接注入到电网由此对电网造成强冲击的问题；本实用新型在绝大多数情况下把回馈的能量注入到储能单元，对电网无冲击，只有在储能单元已经饱和的特殊情况下，若电辅助单元采用电阻器，也不会对电网造成冲击，若电辅助单元采用DC-AC变换器，才把少量的回馈能量注入到电网，但只有很小的冲击；
（4）本实用新型可以有效解决传统电梯系统能耗大、效率低的问题，提高能源利用率，达到节能的目的。
附图说明
图1是本实用新型的缓能型无对重电梯系统的结构示意图。
具体实施方式
为了更为具体地描述本发明，下面结合附图及具体实施方式对本实用新型的技术方案及其相关原理进行详细说明。
如图1所示，一种缓能型无对重电梯系统，包括曳引机、轿厢、单向功率变换器、双向功率变换器、电储能单元和辅助电制动单元；单向功率变换器的交流侧与电网相连，直流侧与双向功率变换器的直流侧和电储能单元相连；双向功率变换器的交流侧与曳引机相连，直流侧与电储能单元和辅助电制动单元相连；其中，曳引机包括依次连接的电机、机械装置和牵引滑轮，电机与双向功率变换器的交流侧相连，轿厢通过钢索悬挂于牵引滑轮上。
本实施方式中，单向功率变换器采用AC-DC变换器；双向功率变换器采用PWM换流器；电储能单元采用蓄电池或超级电容组或两者的结合。
本实用新型的工作方式如下：
在轿厢上行的过程中，曳引机对轿厢进行向上牵引，此时电机的交流电能转化为机械能，同时双向功率变换器将电储能单元存储的直流电能转化成交流电能，供曳引机上的电机使用；当轿厢重载时，若电储能单元电量不足，则通过单向功率变换器由电网辅助供电，单向功率变换器将交流电能转换为直流电能，该直流电能通过双向功率变换器转化成交流电能供曳引机上的电机使用；在轿厢下行的过程中，轿厢的势能通过电机转换为交流电能，这些交流电能通过双向功率变换器转换为直流电能并向电储能单元充电；若电储能单元充电不足，则单相功率变换器把电网交流电能转换成直流电能，向电储能单元辅助充电；若电储能单元处于饱和状态，则双向功率变换器将曳引机电机发出的交流电能转换成直流电能并传递至辅助电制动单元，由辅助电制动单元消耗多余的电能，从而有效防止电储能单元的过度充电，延长电储能单元的使用寿命。辅助电制动单元可以把电能消耗在电阻上，成本低且结构简单，也可以通过DC-AC变换器将电能回馈到电网，提高系统效率，但是结构复杂、成本较高且对电网造成一定的冲击。
本实施方式的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本实用新型。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本实用新型不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本实用新型的揭示，对于本实用新型做出的改进和修改都应该在本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种缓能型无对重电梯系统，包括曳引机、轿厢、单向功率变换器和双向功率变换器；其特征在于：所述的单向功率变换器与双向功率变换器通过电储能单元相连；其中：
所述的单向功率变换器交流侧与电网相连，直流侧与双向功率变换器直流侧和电储能单元相连；单向功率变换器用于将电网的交流电能转化为直流电能；
所述的双向功率变换器交流侧与曳引机相连，直流侧与电储能单元相连；双向功率变换器用于将单向功率变换器输出的直流电能或电储能单元存储的直流电能转化成交流电能以为曳引机供电，使其对轿厢进行牵引；此外双向功率变换器还将曳引机产生的交流电能转换为直流电能；
所述的电储能单元用于存储单向功率变换器产生的直流电能以及双向功率变换器产生的直流电能。
2.根据权利要求1所述的缓能型无对重电梯系统，其特征在于：所述的双向功率变换器的直流侧还连接有辅助电制动单元，所述的辅助电制动单元用于在电储能单元饱和状态下消耗双向功率变换器产生的直流电能或将双向功率变换器产生的直流电能经DC-AC变换回馈至电网。
3.根据权利要求2所述的缓能型无对重电梯系统，其特征在于：所述的辅助电制动单元采用电阻器或DC-AC变换器。
4.根据权利要求1所述的缓能型无对重电梯系统，其特征在于：所述的曳引机包括依次连接的电机、机械装置和牵引滑轮；所述的电机与双向功率变换器交流侧相连，所述的轿厢通过钢索悬挂于牵引滑轮上。
5.根据权利要求1所述的缓能型无对重电梯系统，其特征在于：所述的单向功率变换器采用AC-DC变换器。
6.根据权利要求1所述的缓能型无对重电梯系统，其特征在于：所述的双向功率变换器采用PWM换流器。
7.根据权利要求1所述的缓能型无对重电梯系统，其特征在于：所述的电储能单元采用蓄电池或超级电容组。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104909245A (zh) * | 2015-06-25 | 2015-09-16 | 国新电梯科技有限公司 | 一种智能辅助驱动电梯 |
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2013
- 2013-12-17 CN CN201320833036.9U patent/CN203624785U/zh not_active Expired - Lifetime
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