CN204271688U - 一种存储模块充放电的控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公布了一种存储模块充放电的控制系统，其涉及变频器DC BUS上原来的平滑电容、一级双向DC/DC模块、中间平滑电容、二级双向DC/DC模块、储能模块，在给容储能模块充电时，如PN电压达到一定值时，经一级双向DC/DC模块向中间平滑电容充电，在中间平滑电容电压达到一定值时，经二级双向DC/DC模块，向储能模块充电；在储能模块放电时，经二级双向DC/DC模块，向中间平滑电容充电，在中间平滑电容电压达到一定值时，经一级双向DC/DC模块，向变频器DC BUS上原来的平滑放电，该方案通过两级双向DC/DC转化，解决了双向DC/DC转换的电压比过大问题，也保证了系统的效率，降低了储能模块的电压，提高了系统的性价比。

Description

一种存储模块充放电的控制系统

技术领域

本实用新型涉及电梯控制技术领域，具体涉及电梯控制中超级电容的充放电控制技术。

背景技术

超级电容的储能性能优于传统的储能器件，但是它单体的电压低、价格高，在实际应用中系统价格高，受到很大的限制。

目前超级电容用作储能单元时，一般采用一级双向的DC/DC转化。常规的DC/DC控制方法其升压倍数有限。对于该DC/DC转化结构一般采用半桥式或隔离式。其中半桥式，在电压比为5时，效率最高，过大或过小，效率都会变差很多，故要求超级电容储能模块的电压高，为了达到高电压，就需要更多的超级电容单体串联，导致成本高可关断电子开关的电应力比较大，系统的性价比低。对于隔离式，虽然电压转换比可以提高，同样的转换效率也不好。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种存储模块充放电的控制系统，以解决现有技术中采用超级电容用作储能单元时，双向DC/DC转换的电压比过大，且系统的效率不高的问题。

为了达到上述目的，本实用新型采用如下的方案：

一种存储模块充放电的控制系统，所述控制系统包括变频器DC BUS上原来的平滑电容以及储能模块，其还包括至少两个双向DC/DC转换模块以及至少一个中间平滑电容，所述至少两个双向DC/DC转换模块之间依次通过中间平滑电容相接形成至少两级的双向DC/DC转换组，其两端分别连接变频器DCBUS上原来的平滑电容以及储能模块。

在该控制系统的优选方案中，所述双向DC/DC转换模块为半桥式DC/DC转换结构或T型DC/DC转换结构。

进一步的，所述双向DC/DC转换模块中的可关断电子开关可以为但不限于IGBT，如MOSFET等。

进一步的，所述中间平滑电容可由其它储能器件替换。

进一步的，所述储能模块可以为但不限于超级电容，如蓄电池储能模块或几种储能单元组合的模块。

进一步的，所述系统经多级的DC/DC转换和充电给容储能模块充电，电压经上级双向DC/DC转换模块转换后，向与其连接的中间平滑电容充电，在该中间平滑电容电压达到一定值时，经下一级双向DC/DC转换模块转换后，向与该级双向DC/DC转换模块连接的下一级中间平滑电容充电，由此依次进行多级DC/DC转换和充电。

进一步的，所述系统经多级的DC/DC转换和充电给储能模块放电，电压经低级双向DC/DC转换模块转换后，向与该级双向DC/DC转换模块相接的中间平滑电容充电，在该中间平滑电容电压达到一定值时，经上一级双向DC/DC转换模块转换后，向与该级双向DC/DC转换模块连接的上一级中间平滑电容充电，由此依次进行多级DC/DC转换和充电。

进一步的，在进行能量传递切换时，基于中间平滑电容的电压值由基于中间平滑电容的电流值替换。

本实用新型提供的储能模块充放电的控制方案，通过二级或多级的DC/DC转换，解决了DC/DC转换电压比低的问题，保证了转换的效率，降低了储能模块的电压，减少了储能单体的个数，降低了系统成本。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本实用新型。

图1是本实用新型的结构图。

图2是通用的半桥式双向DC/DC转化电路。

图3是通用的T型双向DC/DC转化电路。

图4是本实用新型的实施例1的系统架构图。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。

参见图1，其所是为本实例提供的存储模块充放电的控制系统的电路图。由图可知，该控制系统主要包括:变频器DC BUS上原来的平滑电容1、一级双向DC/DC转换模块2、中间平滑电容3、二级双向DC/DC转换模块4、储能模块5。

一级双向DC/DC转换模块2一端连接:变频器DC BUS上原来的平滑电容1，另一端通过中间平滑电容3连接到二级双向DC/DC转换模块4的一端，而二级双向DC/DC转换模块4的另一端连接到储能模块5。

通过一级双向DC/DC转换模块2与二级双向DC/DC转换模块4以及中间平滑电容3的相互配合，构成二级电源转换结构。

但是控制系统的电源转换结构并不限于二级，其还可以为3级、n级。根据源转换的要求，在上述的二级电源转换结构中继续增加设置相应的双向DC/DC转换模块，并通过相应的中间平滑电容按照上述的一级双向DC/DC转换模块2与二级双向DC/DC转换模块4之间的接入方式接入。

若要5级电源转换，则整个控制系统中设置一级至五级五个双向DC/DC转换模块以及对应的四个中间平滑电容，通过上述的连接方式：相邻级别的双向DC/DC转换模块之间通过对应的中间平滑电容连接，由此构成5级电源转换电路。

上述的控制系统中，双向DC/DC转换模块可以但不限于图2所示的半桥式DC/DC电路，同样也可以采用如图3所示的T型DC/DC电路等。

其中构成双向DC/DC转换模块的可关断电子开关可以但不限于IGBT，也可以采用MOSFET等。

系统中的中间平滑电容，可以但不限于电容，如其他储能器件等。

系统中的储能模块可以但不限于超级电容，如蓄电池储能模块或几种储能单元组合的模块等。

基于上述方案构成的控制系统，对储能模块的充、放电的控制过程如下：

在给容储能模块5充电时，如PN电压达到一定值时，经一级双向DC/DC转换模块2向中间平滑电容3充电，在中间平滑电容3电压达到一定值时，经二级双向DC/DC转换模块4，向储能模块5充电；

在储能模块5放电时，经二级双向DC/DC转换模块4，向中间平滑电容3充电，在中间平滑电容3电压达到一定值时，经一级双向DC/DC转换模块2，向变频器DC BUS上原来的平滑电容1放电。

其中，能量传递的切换时，可以但不限于电压达到一定值，如电流达到一定值等。

上述控制方法为进行的二级转换控制过程，若需要进行多级转换时，基于上述的二级控制原理，进行多级的DC/DC转换和充电后，对储能模块进行充电或放电。

以下通过一具体应用实例来进一步说明本实用新型提供的方案：

如图4所示，其所示为本实例中的系统架构图。由图可知，该系统中由整流1、软起2、电感3、平滑电容4、回升晶体5、回升电阻6、逆变7和电压侦测8构成通用的变频器主回路，对电梯的运行进行变频控制，由可关断电子开关10、关断电子开关11、续流二极管12、续流二极管13、电感14、中间平滑电容15、电压侦测16和电流侦测17构成一级双向DC/DC回路，依高效的降压比将变频器DC BUS的电压调低，如5倍的电压比，由可关断电子开关20、关断电子开关21、续流二极管22、续流二极管23、电感24、超级电容25、电压侦测26和电流侦测27构成二级双向DC/DC回路，依高效的降压比给超级电压25充电，如5倍的电压比。

在电梯轻载上行或重载下行或电梯减速时，电动机工作在发电机状态，电梯的势能或动能经马达及逆变转换成电能，使DC BUS的电压升高，当电压侦测8达到中间电容充电开始设定值时(输入电压不同设定值不同，下同)，通过可关断电子开关10、电感14对中间电容15进行充电，并通过电压侦测16或电流侦测17的反馈，调节可关断电子开关10的占空比，控制中间电容15的充电电压及充电电流，在电压侦测8达到中间电容充电停止设定值时，关闭可关断电子开关10，停止充电。在关闭可关断电子开关10时，通过续流二极管13续流。

进一步的，在通过电压侦测16达到超级电容充电开启设定值时，通过可关断电子开关20、电感24对超级电容25进行充电，并通过电压侦测26或电流侦测27的反馈，调节可关断电子开关20的占空比，控制超级电容25的充电电压及充电电流，在电压侦测16值低于超级电容充电停止设定值时，关闭可关断电子开关20，停止充电。在关闭可关断电子开关20时，通过续流二极管23续流。

进一步的，在超级电容25已充满或充电回路异常不能充电时，电压侦测8达到回升电阻开启设定值时，同目前通用的方法，打开回升晶体5，通过回升晶体将电梯产生的多余电能，经回升电阻6转换成热能消耗掉，或更节能的的，通过逆变送给电网，如能量回馈器或AFE等。

在电梯电动机工作在电动机状态时，当电压侦测25达到超级电容正常放电设定值时，通过电感24、可关断电子开关21和续流二极管22，对中间电容15进行充电，并通过电压侦测16或电流侦测27的反馈，调节可关断电子开关21的占空比，控制中间电容15的充电电压及充电电流，在电压侦测26值低于超级电容正常放电停止设定值时，关闭可关断电子开关21，停止放电电。在关闭可关断电子开关21时，通过续流二极管22续流。

进一步的，当电压侦测16达到中间电容放电设定值时，通过电感14、可关断电子开关11和续流二极管12，对电容4进行放电(亦即给DC BUS供电，下同)，并通过电压侦测8或电流侦测17的反馈，调节可关断电子开关11的占空比，控制对对电容4进行放电电压及放电电流，在电压侦测16值低于中间电容放电停止设定值时，关闭可关断电子开关11，停止放电。在关闭可关断电子开关11时，通过续流二极管12续流。

当电梯停电，且电梯仍需要供电时，如停电关人时，当电压侦测25达到超级电容最大放电设定值时，通过电感24、可关断电子开关21和续流二极管22，对中间电容15进行充电，并通过电压侦测16或电流侦测27的反馈，调节可关断电子开关21的占空比，控制中间电容15的充电电压及充电电流，在电压侦测26值低于超级电容最大放电停止设定值时，关闭可关断电子开关21，停止放电电。在关闭可关断电子开关21时，通过续流二极管22续流。

进一步的，当电压侦测16达到中间电容放电设定值时，通过电感14、可关断电子开关11和续流二极管12，对电容4进行放电(亦即给DC BUS供电，下同)，并通过电压侦测8或电流侦测17的反馈，调节可关断电子开关11的占空比，控制对电容4进行放电的电压及放电电流，在电压侦测16值低于中间电容放电停止设定值时，关闭可关断电子开关11，停止放电。在关闭可关断电子开关11时，通过续流二极管12续流。

对于上述方案和实例，在不影响原理情况下，通过原器件位置的调整或能量转化级数的增减，可实现将本方案的部件或单元独立于电梯现有系统外设计成部件或和应用于目前现有电梯系统内。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种存储模块充放电的控制系统，所述控制系统包括变频器DC BUS上原来的平滑电容以及储能模块，其特征在于，所述控制系统还包括至少两个双向DC/DC转换模块以及至少一个中间平滑电容，所述至少两个双向DC/DC转换模块之间依次通过中间平滑电容相接形成至少两级的双向DC/DC转换组，其两端分别连接变频器DC BUS上原来的平滑电容以及储能模块。

2.根据权利要求1所述的一种存储模块充放电的控制系统，其特征在于，所述双向DC/DC转换模块为半桥式DC/DC转换结构或T型DC/DC转换结构。

3.根据权利要求1或2所述的一种存储模块充放电的控制系统，其特征在于，所述双向DC/DC转换模块中的可关断电子开关为IGBT或MOSFET。

4.根据权利要求1所述的一种存储模块充放电的控制系统，其特征在于，所述中间平滑电容可由其它储能器件替换。

5.根据权利要求1所述的一种存储模块充放电的控制系统，其特征在于，所述储能模块为超级电容或蓄电池储能模块或几种储能单元组合的模块。

6.根据权利要求1所述的一种存储模块充放电的控制系统，其特征在于，所述控制系统在给容储能模块充电时，电压经上级双向DC/DC转换模块转换后，向与其连接的中间平滑电容充电，在该中间平滑电容电压达到一定值时，经下一级双向DC/DC转换模块转换后，向与该级双向DC/DC转换模块连接的下一级中间平滑电容充电，由此依次进行多级DC/DC转换和充电。

7.根据权利要求1所述的一种存储模块充放电的控制系统，其特征在于，所述控制系统在给储能模块放电时，电压经低级双向DC/DC转换模块转换后，向与该级双向DC/DC转换模块相接的中间平滑电容充电，在该中间平滑电容电压达到一定值时，经上一级双向DC/DC转换模块转换后，向与该级双向DC/DC转换模块连接的上一级中间平滑电容充电，由此依次进行多级DC/DC转换和充电。

8.根据权利要求6或7所述的一种存储模块充放电的控制系统，其特征在于，在进行能量传递切换时，基于中间平滑电容的电压值由基于中间平滑电容的电流值替换。