CN211089147U - 分布式储能电梯控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电梯分布式储能控制技术领域，提出了一种分布式储能电梯控制系统，旨在解决当前电梯运行中用电成本高及在电网负荷波峰用电波峰谷停的等问题。该系统包括：控制器、驱动装置和储能装置所述驱动装置的输入端连接电网，输出端连接到电梯设的曳引电机；所述储能装置与所述驱动装置连接，所述控制器分别与所述驱动装置和所述储能装置连接；控制器用于根据所获取到的与电梯运行相关的信息对与其连接的所述驱动装置和所述储能模块进行控制；驱动装置用于根据所述控制器的指令信息驱动电梯的曳引电机；储能装置用于根据所述控制器的指令信息进行储能或向所述驱动装置供电。本实用新型实现了电梯用户侧的削峰填谷功能以及回馈能量再利用。

Description

分布式储能电梯控制系统

技术领域

本实用新型涉及电梯控制技术领域，特别涉及一种分布式储能电梯控制系统。

背景技术

近年来，随着经济的快速增长、工业和电力产品的增加使得电力负荷快速增长，电网负荷峰谷差逐渐增大。电梯已经成为人们生活中的必备交通工具，目前，电梯市场保有量600多万台，并且还在逐年增加，用电量巨大，且具有白天用电，晚上待机的用电特点。因此，电梯系统设备是配电网用电量较大的负荷之一，也是造成局部电网负荷峰谷差的重要来源之一。

目前，解决电网调峰问题大多通过建立蓄能的水电站、火电站和集中式储能电站进行调节。其中，蓄能水电站通过把低处的水抽到高处来蓄集能量，待电网需要时再进行发电，实现削峰填谷作用；蓄能火电站通过启停部分小容量机组实现削峰填谷；集中式储能电站实在一个集中区域兴建一种电化学新能源电池储能电站。

但是，蓄能水电站需要新建大坝投入相应设备和额外的施工场地，投入资金较大；蓄能火电站需要在火电站投资建设更多的机组，增加系统的运行成本；集中式储能电站需要单独新建电池组场地以及电压变换设备等，一次性投资大。

实用新型内容

为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决当前因电梯的大量使用造成的局部电网峰谷差大，而当前削峰填谷的装置或设备大多投资大、周期长、占地面积广、需要专门的场地等问题，同时，电梯设备运行于发电模式时，不能有效利用回馈电能，只能采用制动电阻消耗回馈电能等问题。本实用新型采用以下技术方案以解决上述技术问题：

本申请提供了一种分布式储能电梯控制系统。上述系统包括：控制器、驱动装置和储能装置；上述驱动装置的输入端连接电网，输出端连接到电梯设的曳引电机；上述储能装置与上述驱动装置连接，上述控制器分别与上述驱动装置和上述储能装置连接；其中，上述控制器用于根据所获取到的与电梯运行相关的信息对与其连接的上述驱动装置和上述储能模块进行控制；上述驱动装置用于根据上述控制器的指令信息驱动电梯的曳引电机；上述储能装置用于根据上述控制器的指令信息进行储能或向上述驱动装置供电。

进一步地，上述驱动装置包括可控整流模块和逆变模块，其中，上述可控整流模块的交流端与电网连接，上述可控整流模块的直流端与上述逆变模块的直流端通过直流母线连接，上述逆变模块的交流端与上述曳引电机连接；上述可控整流模块用于对来自电网的交流电进行整流，得到直流电，或对上述直流母线的直流电可逆整流得到交流电；上述逆变模块用于对直流端输入的直流电进行逆变转化，得到设定频率的交流电。

进一步地，上述储能装置包括DC-DC模块和储能电池箱，上述DC-DC模块的两个电压转换连接端分别连接到上述直流母线和上述储能电池箱；上述DC-DC模块是一种将不同规格电压值的直流电进行电压转换的模块。

进一步地，上述驱动装置包括不可控整流模块和逆变模块，其中，上述不可控整流模块的交流端与电网连接，上述不可控整流模块的直流端与上述逆变模块的直流端通过直流母线连接，上述逆变模块的交流端与上述曳引电机连接；上述不可控整流模块用于对来自电网的交流电进行整流，得到直流电；上述逆变模块用于对直流端输入的直流电进行逆变转化，得到设定频率的交流电。

进一步地，上述储能装置包括DC-DC模块、DC-AC模块和储能电池箱，上述DC-DC模块的两个电压转换连接端分别连接到上述直流母线和上述储能电池箱其中，上述DC-DC模块是一种将不同规格电压值的直流电进行电压转换的模块；上述DC-DC模块的电压转换的直流端连接上述储能电池箱，电压转换的交流端连接到安全回路的供电端，其中，上述DC-AC模块是一种将直流电转换为交流电的模块。

进一步地，上述直流母线的正负母线之间设有母线支撑电容。

进一步地，上述分布式储能电梯控制系统还包括输入，上述输入滤波器的输入端与上述电网连接，上述输入滤波器的输出端与上述可控整流模块的交流端连接。

进一步地，上述分布式储能电梯控制系统还包括接触器，上述接触器连接于上述电网和上述输入滤波器之间，用于根据上述控制器指令接通或断开上述电网与上述驱动装置之间的电连接，在上述接触器接通时，根据上述控制器指令指示上述电网为上述驱动设备、上述安全装置提供电力，并通过上述DC-DC模块对上述储能电池箱充电；在上述接触器断开时，上述储能电池箱根据上述主控器的指令通过上述DC-DC模块经上述直流母线向上述逆变模块和上述可控整流模块供电。

进一步地，上述分布式储能电梯控制系统还包括对重，上述储能电池箱设置于上述对重中，通过随行电缆将上述DC-DC模块与上述储能电池箱连接。

本申请提供的分布式储能电梯控制系统，根据控制器预先设置的工作模式运行时段，在电力负荷为波谷时，电网对储能装置的电池箱充电；在电力负荷波峰时，储能装置对电梯曳引电机供电；避免在用电高峰时段、高负荷时段使用电网电能，实现在用户侧削峰填谷功能；在电梯的轿厢满载上行或者空载下行时，电梯曳引电机的回馈电能通过逆变模块、经DC-DC模块向储能电池箱充电，存储回馈电能的能量，实现无损能量回馈。将传统电梯控制系统中被制动电阻通过发热消耗的回馈电能存储后再利用，降低电梯的能量损耗，节约了能源。因此，实现了电梯用户侧削峰填谷，减少集中式电站处理的系统成本和土地成本；实现电梯无损耗回馈能量，节能减排；有效利用负荷峰谷电价差异，实现电梯用户经济效益最大化；相比传统电梯系统，减少制动电阻箱等部件，降低电梯成本。

附图说明

图1是现有的电梯控制系统的常用结构配置方式示意图；

图2应用本申请的分布式储能电梯控制系统的实施例的示例性结构示意图；

图3应用本申请的分布式储能电梯控制系统的实施例的示例性又一结构示意图；

图4本申请的分布式储能电梯控制系统的示例性系统架构图；

图5本申请的分布式储能电梯控制系统的另一实现方式的示例性系统架构图；

图6实施例中分布式储能电梯控制系统在储能时段的电力流向示意图；

图7本实施例中分布式储能电梯控制系统在供电时段的电力流向示意图；

图8本实施例中分布式储能电梯控制系统的能量回馈电力流向示意图。

具体实施方式

下面参照附图来描述本实用新型的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本实用新型的技术原理，并非旨在限制本实用新型的保护范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

参考图1，图1示出了目前电梯控制系统的常用配置方式。如图1所示的电梯控制系统中，电梯在制动时通过制动电阻箱将回馈能量以热能形式白白浪费，并且，电梯运行时段主要集中在白天的用电高峰期，增加了用电成本。

继续参考图2，图2示出了可以应用本申请的分布式储能电梯控制系统的实施例的示例性结构图。如图2所示，分布式储能电梯控制系统包括：控制器、驱动装置和储能装置；上述驱动装置的输入端连接电网，输出端连接到电梯设的曳引电机；上述储能装置与上述驱动装置连接，上述控制器分别与上述驱动装置和上述储能装置连接。其中，上述控制器用于根据所获取到的与电梯运行相关的信息对与其连接的上述驱动装置和上述储能模块进行控制；上述驱动装置用于根据上述控制器的指令信息驱动电梯的曳引电机；上述储能装置用于根据上述控制器的指令信息进行储能或向上述驱动装置供电。

进一步，参考图3，可以应用本申请的分布式储能电梯控制系统的实施例的示例性又一结构图。上述驱动装置包括整流模块和逆变模块，上述整流模块和上述逆变模块构成变频设备，上述整流模块与电网连接，上述逆变模块与电梯的驱动设备连接，实现对电网提供电源的频率变换。在本实施例中，上述整流模块可以是可控整流模块和不可控整流模块。

具体地，当上述整流模块为可控整流模块时，上述可控整流模块的交流端与电网连接，上述可控整流模块的直流端与上述逆变模块的直流端通过直流母线连接，上述逆变模块的交流端与电梯的驱动设备连接；上述储能装置连接到上述可控整流模块与上述逆变模块之间直流母线上。

其中，上述可控整流模块与上述逆变模块组合为变频设备，根据控制器的指令信息实现对电网或存储装置所提供电源的频率进行变换。

上述驱动装置用于驱动上述电梯的曳引电机，例如，可以是驱动电梯垂直运行的曳引电机，可以为曳引同步电机或者异步电机。

具体地，上述控制器用于对电梯的运行进行控制，使电梯能够安全正常运行。上述控制器可以是按照预定顺序改变主电路或控制电路的接线和改变电路中电阻值来控制电动机的启动、调速、制动和反向的主令装置。还可以是由程序计数器、指令寄存器、指令译码器、时序产生器和操作控制器组成，完成协调和指挥整个计算机系统的操作装置。具体地，上述控制器可以是具有微处理器的控制系统，例如单片机控制系统、微机控制系统、plc控制系统等。

在上述控制器预先设置控制逻辑中，根据电梯系统一般运行规律，按时间段划分电梯运行逻辑为供电时段和储能时段。例如，供电时段设置为早8点到晚10点，储能时段设置为晚10点到早8点。在供电时段，储能装置向分布式储能电梯控制系统供电，在储能时段，电网向储能装置充电，存储电能。

本实施例中，上述控制器根据所获取到的与电梯运行相关的信息对与其连接的可控整流模块、逆变模块和储能装置进行控制。其中，上述与电梯运行相关的信息可以是：电梯预设的控制逻辑信息、电梯的外呼信息、电梯的开关门信息、电梯运行楼层信息等。

通过网络在上述控制器与可控整流模块、逆变模块和储能装置之间提供通信链路。可以通过有线、无线通信链路或者光纤电缆等方式将信息在控制器、可控整流模块、逆变模块和储能装置之间进行传输以实现对电梯的控制。

继续参考图4，作为示例，图4示出了本申请的分布式储能电梯控制系统的示例性系统架构。如图4所示，上述可控整流模块用于对来自电网的交流电进行整流，得到直流电；上述逆变模块用于对直流端输入的直流电进行逆变转化，得到设定频率的交流电；其中逆变模块直流端输入的直流电可以是上述可控整流模块对电网提供的交流电整流得到的直流电，还可以是储能模块提供的直流电。可以理解，上述可控整流模块和逆变模块可以组成变频装置，用于对电网提供的电源进行频率转换，将转换频率后的交流电提供给电梯曳引电机。上述储能装置，用于在设定时间段，为电梯的曳引电机和安全装置提供电力。上述储能模块还可以作为应急电源使用。上述安全装置可以是与电梯安全运行相关的安全装置，如电梯安全回路，门锁装置、门机、抱闸等装置。

本实施例中，上述可控整流模块与上述逆变模块之间通过直流母线连接，即，上述直流母线将上述可控整流模块的输出端与上述逆变模块的输入端连接。从而，电网提供的交流电经上述可控整流模块整流，输出直流电，经直流母线将该直流电输入到上述逆变模块的直流输入端，经该逆变模块逆变后得到预设频率或控制器指定频率的交流电。需要说明的是，上述可控整流模块可以对电源进行逆变变换，即，在满足设定条件下，可以将直流端的直流电逆变为交流电经交流端输出。在上述直流母线之间设有母线支撑电容。其中，上述母线支撑电容用于稳定上述直流母线之间的母线电压。

进一步地，本实施例中，上述储能装置包括储能电池箱和DC-DC模块，上述DC-DC模块的电压转换连接端分别与上述储能电池箱、直流母线连接。这里，DC为Direct Current的简称，表示直流电；上述DC-DC模块为将不同电压幅值的直流电进行电压转换的装置或设备。

该系统还包括输入滤波器，该输入滤波器的输入端与电网连接，滤波输出端与可控整流模块的交流端连接。这里，上述输入滤波器主要作用消除变频器中的谐波。

上述分布式储能电梯控制系统还包括接触器，上述接触器设置于上述电网与滤波器之间，用于分断变频装置与上述电网之间的连接。在储能装置的储能时段，接触器闭合，电网为整个变频装置供电，并向储能单元中的电池箱充电，在储能装置的供电时段，上述接触器断开电网与该变频装置的连接，同时，使储能装置的供电回路与电网断开。

在本实施例中，在储能装置的储能时段，电网向储能模块供电时，上述可控整流模块整流后得到的直流电，通过上述DC-DC模块对上述储能装置的储能电池箱充电；在储能装置的供电时段，上述储能电池箱经过上述DC-DC模块经上述直流母线向上述逆变模块和上述可控整流模块供电。这里，通过上述DC-DC模块对上述储能电池箱充电时，上述DC-DC单元可以将上述直流母线上的直流电进行电压转化，转换为与上述储能电池箱电压匹配的直流电；上述储能电池箱对上述直流母线供电时，上述DC-DC模块将上述储能电池箱输出的直流电进行电压转换，将储能电池箱提供的固定电压的直流电转换为预设电压值的直流电。

参考图5，图5示出了分布式储能电梯控制系统的另一种实现方式的示例性系统架构。如图5所示，当整流模块为不可控整流模块，上述储能装置包括DC-DC模块、DC-AC模块和储能电池箱，上述DC-DC模块的两个电压转换连接端分别连接到上述直流母线和上述储能电池箱；其中，上述DC-DC模块是一种将不同规格电压值的直流电进行电压转换的模块；上述DC-AC模块的电压转换的直流端连接上述储能电池箱，电压转换的交流端连接到安全回路的供电端，其中，上述DC-AC模块是一种将直流电转换为交流电的模块。

这里，在电网向上述储能装置充电时，上述不可控整流模块对电网提供设的交流电整流后得到的直流电，通过上述DC-DC模块对上述储能装置的储能电池箱充电。在储能装置向曳引机及安全回路供电时，上述储能电池箱经过上述DC-DC模块向上述逆变模块供电，以驱动上述曳引机；同时，上述储能电池箱经过上述DC-AC模块将储能电池箱提供的直流电转换为交流电后向电梯控制系统的安全装置供电，如向门机、抱闸和安全回路等供电。

作为示例，参考图6，图6示出了本实施例中分布式储能电梯控制系统在储能时段的电力流向示意图。如图6所示，在储能时段，电网电力负荷处于波谷时段，电网为整个系统供电，电网提供的交流电，一部分为电梯曳引机、门机、抱闸和安全回路供电，第二部分经转换装置转换后向储能模块供电，对储能电池箱进行充电。具体为：电网电源经上述可控整流模块整流后得到直流电，连接到上述直流母线的DC-DC单元变换电压后向储能电池箱充电，如图6中虚线箭头所示。

参考图7，图7示出了本实施例中分布式储能电梯控制系统在供电时段的电力流向示意图。如图7所示，在电网电力负荷处于波峰时段，轿厢满载上行或者空载下行时处于电动模式，电机消耗功率由储能模块提供，即储能电池箱通过DC-DC模块提供电力。其电流流向具体为，作为储能单元的储能电池箱通过DC-DC模块连接到直流母线上，直流母线的直流电通过逆变模块的逆变变换后向电梯曳引电机供电，如图7中虚线箭头所示。

进一步地，参考图8，图8示出了本实施例中分布式储能电梯控制系统的能量回馈电力流向示意图。如图7所示，在电梯的轿厢满载上行或者空载下行时，电梯分布式储能控制系统处于回馈模式，电梯曳引电机的回馈电能通过逆变模块、经DC-DC模块向电池箱充电，无损能量回馈，如图7中虚线箭头所示。储能装置将传统电梯控制系统中被制动电阻通过发热消耗的回馈电能存储后再利用。

进一步地，上述储能装置中，将电池箱设置于电梯的对重中，作为电池对重块，上述电池对重块与上述DC-DC模块通过随行电缆连接。

至此，在本实施例中，储能装置在储能时段，电网向变频装置供电，驱动曳引电机，同时还向储能装置的电池箱充电以存储电能；储能装置在供电时段，上述储能装置向电梯驱动装置、供电门机、抱闸和安全回路供电。

与现有技术相比，本申请的分布式储能电梯控制系统具有如下技术效果：

充分利用储能装置的充放电能力，在电力负荷为波谷时，电网对储能装置的电池箱充电；在电力负荷波峰时，储能装置对电梯曳引电机供电；避免在用电高峰时段、高负荷时段使用电网电能，实现在用户侧削峰填谷功能。

储能装置中电池箱经过DC-DC转单元连接到可控整流模块与逆变模块之间的直流母线上，无需经过AC-DC变换，降低了系统的复杂性。

储能装置可以作为应急电源使用，在电网故障时可以直接使用储能装置的电池箱供电，减少了应急电源及其附属设备。

分布式电梯控制系统实现了电梯用户侧削峰填谷，减少集中式电站处理的系统成本和土地成本。

因此，本申请中分布式储能电梯控制系统，实现电梯用户侧削峰填谷，减少国家电站集中式处理的系统成本和土地成本；实现电梯无损耗回馈能量，节能减排；有效利用负荷峰谷电价差异，实现电梯用户经济效益最大化；减少电梯系统中制动电阻箱等部件。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本实用新型的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本实用新型的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本实用新型的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种分布式储能电梯控制系统，其特征在于，所述系统包括：控制器、驱动装置和储能装置；所述驱动装置的输入端连接电网，输出端连接到电梯设的曳引电机；所述储能装置与所述驱动装置连接，所述控制器分别与所述驱动装置和所述储能装置连接；其中，

所述控制器用于根据所获取到的电梯运行信息对与其连接的所述驱动装置和所述储能装置进行控制；

所述驱动装置用于根据所述控制器的指令信息驱动电梯的曳引电机；

所述储能装置用于根据所述控制器的指令信息进行储能或向所述驱动装置供电。

2.根据权利要求1所述的分布式储能电梯控制系统，其特征在于，所述驱动装置包括可控整流模块和逆变模块，其中，所述可控整流模块的交流端与电网连接，所述可控整流模块的直流端与所述逆变模块的直流端通过直流母线连接，所述逆变模块的交流端与所述曳引电机连接；

所述可控整流模块用于对来自电网的交流电进行整流，得到直流电，或对所述直流母线的直流电可逆整流得到交流电；

所述逆变模块用于对直流端输入的直流电进行逆变转化，得到设定频率的交流电。

3.根据权利要求2所述的分布式储能电梯控制系统，其特征在于，所述储能装置包括DC-DC模块和储能电池箱，所述DC-DC模块的两个电压转换连接端分别连接到所述直流母线和所述储能电池箱；所述DC-DC模块是一种将不同规格电压值的直流电进行电压转换的模块。

4.根据权利要求3所述的分布式储能电梯控制系统，其特征在于，所述驱动装置包括不可控整流模块和逆变模块，其中，所述不可控整流模块的交流端与电网连接，所述不可控整流模块的直流端与所述逆变模块的直流端通过直流母线连接，所述逆变模块的交流端与所述曳引电机连接；

所述不可控整流模块用于对输入到来自电网的交流电进行整流，得到直流电；

所述逆变模块用于对直流端输入的直流电进行逆变转化，得到设定频率的交流电。

5.根据权利要求4所述的分布式储能电梯控制系统，其特征在于，所述储能装置包括DC-AC模块，所述DC-DC模块的两个电压转换连接端分别连接到所述直流母线和所述储能电池箱其中，所述DC-DC模块是一种将不同规格电压值的直流电进行电压转换的模块；所述DC-DC模块的电压转换的直流端连接所述储能电池箱，电压转换的交流端连接到安全回路的供电端，其中，所述DC-AC模块是一种将直流电转换为交流电的模块。

6.根据权利要求5所述的分布式储能电梯控制系统，其特征在于，所述直流母线的正负母线之间设有母线支撑电容。

7.根据权利要求6所述的分布式储能电梯控制系统，其特征在于，所述分布式储能电梯控制系统还包括输入滤波器，所述输入滤波器的输入端与所述电网连接，所述输入滤波器的输出端与所述可控整流模块的交流端连接。

8.根据权利要求7所述的分布式储能电梯控制系统，其特征在于，所述分布式储能电梯控制系统还包括接触器，所述接触器连接于所述电网和所述输入滤波器之间，用于根据所述控制器指令接通或断开所述电网与所述驱动装置之间的电连接，在所述接触器接通时，根据所述控制器指令指示所述电网为所述驱动装置、所述安全回路中的装置提供电力，并通过所述DC-DC模块对所述储能电池箱充电；在所述接触器断开时，所述储能电池箱根据所述控制器的指令通过所述DC-DC模块经所述直流母线向所述逆变模块和所述可控整流模块供电。

9.根据权利要求8所述的分布式储能电梯控制系统，其特征在于，所述分布式储能电梯控制系统还包括对重，所述储能电池箱设置于所述对重中，通过随行电缆将所述DC-DC模块与所述储能电池箱连接。

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