CN218829232U - 一种电梯应急直流供电电路 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种电梯应急直流供电电路，包括应急电源，响应于与电梯连接的市电电源掉电，应急电源提供应急直流电压；反激电路，包括变压器和可控开关电路，变压器连接应急电源和可控开关电路；控制电路，连接可控开关电路，控制电路输出控制信号至可控开关电路以控制可控开关电路的高频通断；变压器包括原边绕组和第一副边绕组，可控开关电路包括充电开关电路和消磁开关电路，原边绕组的第一端连接应急电源，原边绕组的第二端通过充电开关电路接地，消磁开关电路连接在原边绕组的第一端与第二端之间，以解决电梯应急救援供电系统的输出电源质量低，不稳定的问题。

Description

一种电梯应急直流供电电路

技术领域

本申请的公开实施例涉及电梯供电技术领域，且更具体而言，涉及一种电梯应急直流供电电路。

背景技术

在电梯的自动救援系统当中，稳定可靠的救援驱动电源输出对于救援时候系统的正常运行发挥着重要的作用。救援系统在电网正常期间会对系统内置的锂电池进行间断式充电，当出现电网停电时，救援系统使用内置电池作为总电源。

现有的电梯应急救援供电系统，使用反激电路将内置电池的能量转换为高压电源输出至电梯及其用电设备以使电梯及其用电设备正常工作，但是，在使用反激电路进行电源转换时，存在反激电路输出电源质量低，不稳定的问题。

因此，电梯应急救援供电系统的输出电源质量低，不稳定成为目前亟待解决的问题。

实用新型内容

根据本申请的实施例，本申请提出一种电梯应急直流供电电路，以解决上述问题。

本申请公开一种实例性的电梯应急直流供电电路，包括：应急电源，响应于与电梯连接的市电电源掉电，所述应急电源提供应急直流电压；反激电路，包括变压器和可控开关电路，其中，所述变压器连接所述应急电源和所述可控开关电路，基于所述可控开关电路的高频通断，所述变压器将所述应急电源提供的应急直流电压转换成高压直流电压，为所述电梯负载进行供电；控制电路，连接所述可控开关电路，其中，所述控制电路输出控制信号至所述可控开关电路以控制所述可控开关电路的高频通断；其中，所述变压器包括原边绕组和第一副边绕组，所述可控开关电路包括充电开关电路和消磁开关电路，所述原边绕组的第一端连接所述应急电源，所述原边绕组的第二端通过所述充电开关电路接地，所述消磁开关电路连接在所述原边绕组的第一端与第二端之间。

上述方案，通过反激电路中的消磁开关电路，当充电开关电路闭合时将变压器与外部电路隔离，从而避免外部电路对变压器造成干扰，进而提高输出电源质量和稳定性。

其中，所述充电开关电路包括至少一充电开关路径，每个所述充电开关路径分别连接在所述原边绕组的第二端与地之间；所述消磁开关电路包括至少一消磁开关路径，所述至少一个消磁开关路径彼此并联，且每个所述消磁开关路径分别连接在所述原边绕组的第一端与第二端之间。

上述方案，通过充电开关路径和消磁开关路径配合，能够进一步提高输出电源的质量和稳定性。

其中，每个所述充电开关路径分别包括至少一充电开关管，所述至少一充电开关管串联在一起，且连接在所述原边绕组的第二端与地之间，每个所述充电开关管的控制端接收第一控制信号，以基于所述第一控制信号而导通或者截止；每个所述消磁开关路径分别包括至少一个消磁开关管，所述至少一个消磁开关管串联在一起，且连接在所述原边绕组的第一端与第二端之间，每个所述消磁开关管的控制端接收第二控制信号，以基于所述第二控制信号而导通或者截止。

上述方案，通过充电开关管和消磁开关管，能够提高电路的可控性以及控制的准确性，从而提高电梯应急直流供电电路的可靠性。

其中，所述充电开关路径的一端与所述消磁开关路径的一端连接；所述充电开关路径基于所述第一控制信号导通时，所述消磁开关路径基于所述第二控制信号断开，所述应急电源通过导通的所述充电开关路径向所述变压器的所述原边绕组进行充电；所述充电开关路径基于所述第一控制信号断开时，所述消磁开关路径基于所述第二控制信号导通，所述原边绕组存储的电能传递至与所述原边绕组的至少部分磁耦合的所述第一副边绕组，以使所述第一副边绕组输出所述高压直流电压，且所述原边绕组通过导通的所述消磁开关路径释放剩磁。

其中，电梯应急直流供电电路进一步包括：剩磁吸收电路，所述消磁开关电路中的每个所述消磁开关路径分别通过所述剩磁吸收电路连接在所述原边绕组的第一端与第二端之间。

上述方案，通过剩磁吸收电路，当消磁开关路径导通时吸收变压器原边绕组的剩磁，能够进一步提高输出电源的质量。

其中，所述剩磁吸收电路包括第一电阻和第一电容，所述第一电阻和所述第一电容并联，并通过所述消磁开关电路而连接在所述原边绕组的第一端与第二端之间。

上述方案，通过阻容并联电路吸收剩磁，结构简单，成本低。

其中，所述控制电路包括第一控制器，连接所述充电开关电路和所述消磁开关电路，以为所述充电开关电路和所述消磁开关电路提供所述第一控制信号和所述第二控制信号。

上述方案，通过第一控制器控制消磁开关电路以及充电开关电路，提高电路控制的自动化程度。

其中，所述控制电路进一步包括第二控制器，连接所述第一控制器，其中，所述第二控制器提供第三控制信号至所述第一控制器，所述第一控制器基于所述第三控制信号而产生所述第一控制信号和所述第二控制信号。

上述方案，通过第一控制器基于第二控制器的第三控制信号控制消磁开关电路以及充电开关电路，进一步提高电梯应急直流供电电路的输出可控性。

其中，电梯应急直流供电电路进一步包括电流采样电路，其包括第二副边绕组，其中，所述第二副边绕组与所述原边绕组的至少一部分磁耦合，基于流经所述原边绕组的电流而产生相应的采样感应电流，并将所述采样感应电流输出至所述第二控制器，使所述第二控制器基于所述采样感应电流调整所述第三控制信号。

上述方案，通过电流采样电路对输出电流的采样反馈至第二控制器，第二控制器基于采样感应电流调整第三控制信号进而调整电梯应急直流供电电路的输出参数，能够提高电梯应急直流供电电路的输出稳态调节性能。

其中，电梯应急直流供电电路进一步包括电压采样电路，其包括第三副边绕组，其中，所述第三副边绕组与所述原边绕组的至少一部分磁耦合，基于所述原边绕组的电压产生相应的采样感应电压，并将所述采样感应电压输出至所述第二控制器，使所述第二控制器基于所述采样感应电压调整所述第三控制信号。

上述方案，通过电压采样电路输出采样感应电压至第二控制器，第二控制器基于采样感应电压调整第三控制信号以调节电梯应急直流供电电路的输出参数，能够进一步提高电梯应急直流供电电路的输出稳态调节性能。

附图说明

下面将结合附图及实施方式对本申请作进一步说明，附图中：

图1是本申请电梯应急直流供电电路一实施例的结构示意图；

图2是本申请电梯应急直流供电电路另一实施例的结构示意图。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本申请的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请的技术方案做进一步详细描述。

请参照图1，图1是本申请电梯应急直流供电电路一实施例的结构示意图；具体而言，电梯应急直流供电电路包括：应急电源100，响应于与电梯连接的市电电源掉电，应急电源100提供应急直流电压；反激电路200，包括变压器T1和可控开关电路210，其中，变压器T1连接应急电源100和可控开关电路210，基于可控开关电路210的高频通断，变压器T1将应急电源100提供的应急直流电压转换成高压直流电压，为电梯负载供电；控制电路300，连接可控开关电路210，其中，控制电路300输出控制信号至可控开关电路210以控制可控开关电路210的高频通断，控制电路300输出的控制信号包括电平信号，例如，在一些实施场景中，可以输出高电平信号以控制可控开关电路210中的至少部分关断，输出低电平以控制可控开关电路210中的至少部分导通；其中，变压器T1包括原边绕组和第一副边绕组，可控开关电路210包括充电开关电路211和消磁开关电路212，原边绕组的第一端T1-1连接应急电源100，原边绕组的第二端T1-2通过充电开关电路211接地GND，消磁开关电路212连接在原边绕组的第一端T1-1与第二端T1-2之间。

当市电电源故障，电梯停电时，应急电源100开始提供应急直流电压：应急电源100输出的直流电经过变压器T1的原边绕组，当原边绕组储能时，流经充电开关电路211至地GND形成流通回路，此时充电开关电路211导通；当原边绕组释放能量时，经过消磁开关电路212释放剩磁。由第一副边绕组向电梯及其用电设备供电。

此外，值得一提的是，在变压器T1的第一副边绕组两端并联有储能电容(图1中并未示出)，该储能电容可以是直接并联在第一副边绕组两端的，也可以是设置在外接电路板上，当第一副边绕组连接至外接电路板后，储能电容并联在第一副边绕组两端，由于在第一副边绕组上设置储能电容是现有技术中的常规手段，在此不再赘述。

上述实施方式中，通过反激电路200中的消磁开关电路212，当充电开关电路211闭合时将变压器T1与外部电路隔离，从而避免外部电路对变压器T1造成干扰，进而提高输出电源质量和稳定性。

在一些可能的实施方式中，充电开关电路211包括至少一充电开关路径，每个充电开关路径分别连接在原边绕组的第二端T1-2与地GND之间，充电开关路径包括由充电开关管Q1以及地GND组成的导通回路；消磁开关电路212包括至少一消磁开关路径，至少一个消磁开关路径彼此并联，且每个消磁开关路径分别连接在原边绕组的第一端T1-1与第二端T1-2之间；其中，消磁开关路径，包括由消磁开关管Q2组成的导通回路。

请继续参照图1，在本实施方式中，充电开关电路211包括两条充电开关路径，消磁开关电路212包括两条消磁开关路径；在其他实施方式中，充电开关电路211还可以包括3条、4条等充电开关路径，消磁开关电路212还可以包括3条、4条等消磁开关路径，还可以是其他数量，本申请不作限定；此外，充电开关电路211中的充电开关路径与消磁开关电路212中的消磁开关路径的条数不限于相同数量条，例如，可以是充电开关电路211有2条充电开关路径，而消磁开关电路212中仅有1条消磁开关路径等，本申请亦不作限定。

因此，在上述实施方式中，通过充电开关路径和消磁开关路径配合，能够进一步提高输出电源的质量和稳定性。

在一些实施方式中，每个充电开关路径分别包括至少一充电开关管Q1，至少一充电开关管Q1串联在一起，且连接在原边绕组的第二端T1-2与地GND之间，每个充电开关管Q1的控制端接收第一控制信号，以基于第一控制信号而导通或者截止；每个消磁开关路径分别包括至少一个消磁开关管Q2，至少一个消磁开关管Q2串联在一起，且连接在原边绕组的第一端T1-1与第二端T1-2之间，每个消磁开关管Q2的控制端接收第二控制信号，以基于第二控制信号而导通或者截止；其中，第一控制信号和第二控制信号为电平信号。

请继续参照图1，在本实施方式中，每个充电开关路径分别包括1个充电开关管Q1，每个消磁开关路径分别包括1个消磁开关管Q2；在其他可能的实施方式中，每个充电开关路径也可以分别包括不同数量的充电开关管Q1，例如，分别包括1个和2个充电开关管Q1；每个消磁开关路径也可以包括不同数量的消磁开关管Q2，例如，分别包括1个和2个消磁开关管Q2。

请继续参照图1，在本实施方式中，消磁开关管Q2和充电开关管Q1为N型场效应管，N型场效应管可以采用耗尽型或者增强型的，本申请不作限定；在其他可能的实施方式中，消磁开关管Q2和充电开关管Q1还可以采用其他的电压型全控开关器件，例如绝缘栅双极型晶体管(IGBT)，还可以采用电流型全控开关器件，例如三极管等，本申请亦不作限定。

在一些可能的实施方式中，充电开关路径的一端与消磁开关路径的一端连接；充电开关路径基于第一控制信号导通时，消磁开关路径基于第二控制信号断开，应急电源100通过导通的充电开关路径向变压器T1的原边绕组进行充电；充电开关路径基于第一控制信号断开时，消磁开关路径基于第二控制信号导通，原边绕组存储的电能传递至与原边绕组的至少部分磁耦合的第一副边绕组，以使第一副边绕组输出高压直流电压，且原边绕组通过导通的消磁开关路径释放剩磁。

请参照图2，图2是本申请电梯应急直流供电电路另一实施例的结构示意图；在一些可能的实施方式中，电梯应急直流供电电路进一步包括剩磁吸收电路213，其中，消磁开关电路212中的每个消磁开关路径分别通过剩磁吸收电路213连接在原边绕组的第一端T1-1与第二端T1-2之间。

请继续参照图2，在本实施方式中，剩磁吸收电路包括第一电阻R1和第一电容C1，其中，第一电阻R1和第一电容C1并联，并通过消磁开关电路212而连接在原边绕组的第一端T1-1与第二端T1-2之间。

在上述实施方式中，剩磁吸收电路213中的第一电阻R1和第一电容C1的数量并不局限于图示的1个，还可以是其他数量个，本申请不作限定。

上述方案，通过剩磁吸收电路213，当消磁开关路径导通时吸收变压器T1原边绕组的剩磁，能够进一步提高输出电源的质量，通过阻容并联电路吸收剩磁，结构简单，成本低。

请继续参照图2，控制电路300包括第一控制器U1，连接充电开关电路211和消磁开关电路212，以为充电开关电路211和消磁开关电路212提供第一控制信号和第二控制信号。

在一些实施场景中，第一控制器U1可以存储现有的预设程序，在现有的预设程序的驱动下，第一控制器U1以一定的频率分别输出第一控制信号和第二控制信号至充电开关电路211和消磁开关电路212，以使充电开关管Q1以及消磁开关管Q2以一定频率开通和关断，同时控制充电开关管Q1与消磁开关管Q2的占空比，进而控制反激电路200中第一副边线圈的输出。

在一些可能的实施方式中，控制电路300进一步包括第二控制器U2，连接第一控制器U1，其中，第二控制器U2提供第三控制信号至第一控制器U1，第一控制器U1基于第三控制信号而产生第一控制信号和第二控制信号。

上述方案中，第三控制信号可以是PWM信号。

上述方案，通过第一控制器U1基于第二控制器U2的第三控制信号控制消磁开关电路212以及充电开关电路211，进一步提高电梯应急直流供电电路的输出可控性。

请继续参照图2，在一些可能的实施方式中，电梯应急直流供电电路进一步包括电流采样电路214，其包括第二副边绕组，其中，第二副边绕组与原边绕组的至少一部分磁耦合，基于流经原边绕组的电流而产生相应的采样感应电流，并将采样感应电流输出至第二控制器U2，使第二控制器U2基于采样感应电流调整第三控制信号。

在一些实施场景中，电流采样电路214包括电流互感器T2，变压器T1的原边绕组电流经过电流互感器T2转换为小电流后，输出至第二控制器U2的电流采样端CS，第二控制器U2基于采样感应电流调整第三控制信号，通过第一控制器U1调节充电开关管Q1和消磁开关管Q2的占空比，调节变压器T1第一副边绕组的输出电流。

上述方案，通过电流采样电路214对输出电流的采样反馈至第二控制器U2，第二控制器U2基于采样感应电流调整第三控制信号进而调整电梯应急直流供电电路的输出参数，能够提高电梯应急直流供电电路的输出稳态调节性能。

请继续参照图2，在一些可能的实施方式中，电梯应急直流供电电路进一步包括电压采样电路215，其包括第三副边绕组，其中，第三副边绕组与原边绕组的至少一部分磁耦合，基于原边绕组的电压产生相应的采样感应电压，并将采样感应电压输出至第二控制器U2，使第二控制器U2基于采样感应电压调整第三控制信号。

在一些实施场景中，电压采样电路215还可以包括电压采样电阻，第三副边绕组上的电流流经电压采样电阻后，进入第二控制器U2，第二控制器U2根据流经电压采样电阻的电流得到第三副边绕组的输出电压，由第三副边绕组与第一副边绕组的关系得到第一副边绕组上的输出电压，基于第一副边绕组上的输出电压调节第三控制信号，进而完成调节第一副边绕组输出电压。

请参照图2，在一些实施场景中，电压采样电路215还可以包括光耦开关K1，第三副边绕组一端接地GND，另一端经过第一二极管D1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第二电容C2以及第五电阻R5连接至第三副边绕组的输出端，第三电阻R3与第四电阻R4的串联点连接至稳压管D2的阴极，经过稳压管D2接地GND，稳压管D2的基准端经过第六电阻R6接地GND，并连接至第五电阻R5与第二电容C2的串联点；光耦开关K1的输入端并联在第三电阻R3两端以检测第三电阻R3两端的电压，基于第三电阻R3两端的电压得到第三副边绕组的输出电压，当并根据第三副边绕组与第一副边绕组的关系得到第一副边绕组的输出电压，进而根据第一副边绕组的输出电压调整第二控制器U2信号输出端OUT的输出，调节第一副边绕组的输出电压；当第三电阻R3两端的电压达到一定值时，光耦开关K1的输出端输出采样感应电压至第二控制器U2，第二控制器U2输出相应的第三控制信号，控制第一控制器U1的输出，通过第一控制器U1控制充电开关管Q1以及消磁开关管Q2的占空比，来调节第一副边绕组的输出电压。

上述方案，通过电压采样电路215输出采样感应电压至第二控制器U2，第二控制器U2基于采样感应电压调整第三控制信号以调节电梯应急直流供电电路的输出参数，能够进一步提高电梯应急直流供电电路的输出稳态调节性能。

请继续参照图2，在本实施方式中，第一控制器U1包括低电平输入端LIN、低电平输出端LO、高电平输入端HIN和高电平输出端HO，第二控制器U2包括信号输出端OUT、电流采样端CS以及电压反馈端COMP；第二控制器U2的信号输出端OUT连接至第一三极管Q3的基极，第一三极管Q3的发射极接地GND，集电极与电源VCC1连接，第二控制器U2的高电平输入端HIN连接至第一三极管Q3的集电极以电源VCC1的串联点；第二控制器U2的信号输出端OUT连接至第一控制器U1的低电平输入端LIN，第一控制器U1的低电平输入端LIN还经过电容接地GND；第二控制器U2的电流采样端CS连接至电流采样电路214，电压反馈端COMP连接至电压采样电路215，基于采样感应电压以及采样感应电流调整信号输出端OUT输出的PWM信号的占空比，PWM信号处于高电平或低电平时，控制第一三极管Q3导通或截止：当第一三极管Q3截止时，高电平输入端HIN接收电源VCC1提供的电平；当第一三极管Q3导通时，高电平输入端HIN视为有低电平输入；低电平输入端LIN的电平跟随信号输出端OUT，高电平输入端HIN电平跟随高电平输入端HIN，低电平输出端LO电平跟随低电平输入端LIN。在本实施方式中，第一三极管Q3可以采用NPN型三极管，在其他实施方式中，第一三极管Q3还可以采用PNP型三极管，只需适应性调整部分连接关系即可，本申请在此不作限定。

所属领域的技术人员易知，可在保持本申请的教示内容的同时对装置及方法作出诸多修改及变动。因此，以上公开内容应被视为仅受随附权利要求书的范围的限制。

Claims (10)

1.一种电梯应急直流供电电路，其特征在于，包括：

应急电源，响应于与电梯连接的市电电源掉电，所述应急电源提供应急直流电压；

反激电路，包括变压器和可控开关电路，其中，所述变压器连接所述应急电源和所述可控开关电路，基于所述可控开关电路的高频通断，所述变压器将所述应急电源提供的应急直流电压转换成高压直流电压，为电梯负载进行供电；

控制电路，连接所述可控开关电路，其中，所述控制电路输出控制信号至所述可控开关电路以控制所述可控开关电路的高频通断；

其中，所述变压器包括原边绕组和第一副边绕组，所述可控开关电路包括充电开关电路和消磁开关电路，所述原边绕组的第一端连接所述应急电源，所述原边绕组的第二端通过所述充电开关电路接地，所述消磁开关电路连接在所述原边绕组的第一端与第二端之间。

2.根据权利要求1所述的电梯应急直流供电电路，其特征在于，

所述充电开关电路包括至少一充电开关路径，每个所述充电开关路径分别连接在所述原边绕组的第二端与地之间；

所述消磁开关电路包括至少一消磁开关路径，所述至少一个消磁开关路径彼此并联，且每个所述消磁开关路径分别连接在所述原边绕组的第一端与第二端之间。

3.根据权利要求2所述的电梯应急直流供电电路，其特征在于，

每个所述充电开关路径分别包括至少一充电开关管，所述至少一充电开关管串联在一起，且连接在所述原边绕组的第二端与地之间，每个所述充电开关管的控制端接收第一控制信号，以基于所述第一控制信号而导通或者截止；

每个所述消磁开关路径分别包括至少一个消磁开关管，所述至少一个消磁开关管串联在一起，且连接在所述原边绕组的第一端与第二端之间，每个所述消磁开关管的控制端接收第二控制信号，以基于所述第二控制信号而导通或者截止。

4.根据权利要求3所述的电梯应急直流供电电路，其特征在于，

所述充电开关路径的一端与所述消磁开关路径的一端连接；

所述充电开关路径基于所述第一控制信号导通时，所述消磁开关路径基于所述第二控制信号断开，所述应急电源通过导通的所述充电开关路径向所述变压器的所述原边绕组进行充电；

所述充电开关路径基于所述第一控制信号断开时，所述消磁开关路径基于所述第二控制信号导通，所述原边绕组存储的电能传递至与所述原边绕组的至少部分磁耦合的所述第一副边绕组，以使所述第一副边绕组输出所述高压直流电压，且所述原边绕组通过导通的所述消磁开关路径释放剩磁。

5.根据权利要求2所述的电梯应急直流供电电路，其特征在于，进一步包括：

剩磁吸收电路，其中，所述消磁开关电路中的每个所述消磁开关路径分别通过所述剩磁吸收电路连接在所述原边绕组的第一端与第二端之间。

6.根据权利要求5所述的电梯应急直流供电电路，其特征在于，所述剩磁吸收电路包括第一电阻和第一电容，其中，所述第一电阻和所述第一电容并联，并通过所述消磁开关电路而连接在所述原边绕组的第一端与第二端之间。

7.根据权利要求3所述的电梯应急直流供电电路，其特征在于，

所述控制电路包括第一控制器，连接所述充电开关电路和所述消磁开关电路，以为所述充电开关电路和所述消磁开关电路提供所述第一控制信号和所述第二控制信号。

8.根据权利要求7所述的电梯应急直流供电电路，其特征在于，所述控制电路进一步包括第二控制器，连接所述第一控制器，其中，所述第二控制器提供第三控制信号至所述第一控制器，所述第一控制器基于所述第三控制信号而产生所述第一控制信号和所述第二控制信号。

9.根据权利要求8所述的电梯应急直流供电电路，其特征在于，进一步包括：

电流采样电路，其包括第二副边绕组，其中，所述第二副边绕组与所述原边绕组的至少一部分磁耦合，基于流经所述原边绕组的电流而产生相应的采样感应电流，并将所述采样感应电流输出至所述第二控制器，使所述第二控制器基于所述采样感应电流调整所述第三控制信号。

10.根据权利要求8所述的电梯应急直流供电电路，其特征在于，进一步包括：

电压采样电路，其包括第三副边绕组，其中，所述第三副边绕组与所述原边绕组的至少一部分磁耦合，基于所述原边绕组的电压产生相应的采样感应电压，并将所述采样感应电压输出至所述第二控制器，使所述第二控制器基于所述采样感应电压调整所述第三控制信号。

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