TW421905B - Electric power converter system and elevator control system using said electric power converter system - Google Patents

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經濟部中央橾準局工消费合作社印装 4 公1 9 Ο 5 ^ ____ B7___ 五、發明説明（) 1 發明背景 本發明有關一種電力轉換系統及使用此電力轉換系統 之電梯控制系統以供應電力至使甩一轉換器及一VVVF (變壓變頻）反向器之交流馬達，尤係具太陽能電池之電 梯控制系統。 已有各式技術思想應用太陽能電池至電梯系統》首先 ’日本專利公開申請2 — 1 0 0 9 7 3號揭示之系統中提 供一電池（二次電池），而當中止電梯運轉時太陽能電池 所生能量則充入二次電池。 習知技術在於太陽能電池取用性不良，因此節省電力 效果有效。 此外，二次電池充電量隨環境溫度等而變，及其充放 電狀態（電壓及電流値）亦然，相同充電條件及狀況下經 常不能貯存太陽能電池之能量。 此外因二次電池充電量隨時間而變，系統經常有維修 檢視之麻煩。 其次，日本專利公開申諝案5 9 - 1 5 3 7 7 8號掲 示之系統中，運轉電梯所需電力平均量由一交流電源或太 陽能電池（主電池）供應，而加速或減速時波動電力則由 貯能裝置供應。 此習知技術亦爲太陽能電池取用性不良，故節省電力 效果有限》即當充足時貯存裝置不能接受太陽能電池之能 量。當再生能量經當返至貯能裝置之電梯系統尤其嚴重。 電梯加速時間一般延續數分鐘以下。爲於加減速時由太陽 本紙張又度逍用中固國家梯準（CNS) Α4规格< 210Χ297公釐) (請先S讀背*之注意事項再填窝本3f>

••IT -ο· -4· 421905 A7 B7 經濟部中夬搮準扃貝工消費合作杜印裝 五、發明説明（） 2 能電池供應波動電力，太陽能電池所生能量必須充至貯能 裝置。反之，因太陽能電池電力產生率每次隨太陽光強度 而變，無常經常保證於此短時間內供應足夠所需能量。 此外，因使用如鉛酸電池二次電池爲貯能裝置，此技 術均如前述習知技術須保養檢視。 再者，另一例系統掲示於日本專利公開申請案6 1 — 1 2 5 7 9號，其使用一太陽能電池及一商用電力以驅動 電力。此系統中當太陽能電池輸出電壓降低後使用商用電 力。 習知技術中*因切換具不同輸出特性之不同電力（太 陽能電池及商用電池7，切換時電壓.瞬變致力矩產生振盪 而劣化電梯舒適性。 此外，因太陽能電池所生能量一次存入電池中，即有 電池保養之問題。 上述各系統均使用電池，引起以下共同問題。即電池 充電容量隨狀況而變，因電池利用化學反應貯存電力》因 此，電池不能於電梯加減速時數分鐘內充入太陽能電池瞬 間產生之能量》僅太陽能電池所生平均能量可存入電池中 〇 此外，電池過量充電狀態時幾乎不能再充電》若電池 於此狀態下強制持續充電，將使電池快速劣化。再者，處 於高或低溫安裝環境下電池基本功能之貯能量.大幅劣化。 使用電池充電特性隨各條件而變之電池爲貯能機構以貯存 輸出特性隨太陽光強度而變之太陽能電池所生能置，由貯 (請先聞讀背面之注意^項再填寫本頁) " 0. 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4规格（210X297公漦） -5- 經濟部4-央橾準局貝工消费合作社印装 42 1 90 B A7 ._B7______五、發明説明（） 3 能效率來看並非有效率。 再者，因電池固有特性隨時間劣化，故須保養電池， 故應用電池至數十年壽命以上之電梯系統即有麻煩。同時 ，當使用電池爲電能貯存裝置時一般使用使用多數電池， 因個別電池特性差異致生另一可靠度問題。 發明槪述 本發明一目的提供一種電力轉換系統，尤係電梯控制 系統可有效使用太陽能電池所生電力。 本發明一特性在於一電力轉換系統，尤係一電梯控制 系統，包含一轉換器以轉換電源之交流電力至直流電力； 一電容器連接至轉換器之一輸出側：一反向器供轉換電容 器之直流電力成變壓變頻交流電力；及一馬達受供反向器 電力而驅動負荷，尤使電梯車向上及向下；另包含一太陽 能電池；一機構輸入太陽能電池所生電力至電容器：及一 機構控制轉換器而回收電容器電力至電源β 本發明另一特性在於轉換控制機構包含一電壓控制系 統以保持電容器電壓於預定電壓範圍內，及電梯控制系統 另包含一機構可逆地控制轉換器而切換於電力由電源輸入 至電容器之狀態與電容器電力可根據電容器電壓反向流至 電源之狀態間。 本發明另一特性在於除轉換器之直流側中提供濾波電 容器外，電梯控制系統另包含一電力電容器，其電容可吸 收太陽能電池之瞬間輸出電力，並位於太陽能電池輸出側 ，及一轉換器供轉換電力電容器之電力成可輸入濾波電容 本紙張尺度速用中國國家搮準（CNS ) Α4规格（ 210X297公釐） (請先聞讀背面之注意事項再填窝本頁) 訂 Λ> Γ • 6- 4 2 1 9 Ο 5」切 A1 ______B7_ 五、發明説明（） 4 器之電力條件。 圖式簡要說明 圖1爲本發明一例系統結構圖； 圖2爲圖1電力轉換系統操作流程； 圖3爲自太陽能電池取出最大瞬間電力之方法； 圖4爲太陽能電池系統中操作流程： 圖5爲圖1轉換控制器控制方塊圖； 圖6爲圖_1反向器控制器控制方塊圖； 圖7爲太陽能電池能量使用一轉換器輸入多數電梯系 統一例方塊圖： 圖8爲圖7電力系統管理系統流程；及 圖9爲太陽能電池能量供應至多數電梯驅動系統一例 方塊圖。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央揉準局貝工消費合作社印製 主要元件對照表 10 系統電源 2 0 電表 3 0 銷售電表 3 1 接觸器 3 2 接觸器 3 3 接觸器 4 0 變換器 15 0 轉換器控制器 本紙張尺度適用中國國家標率（〇«)八4規格（210父297公«)

421 ⑽ S A7 B7 經濟部中央橾準局貝工消费合作社印裝 五 、 發明説明。 5 ) 1 6 0 反向器控制器 7 0 轉換器 5 0 電壓感應器 6 1 電流感應器 6 2 電流感應器 6 3 電流感應器 8 1 電壓偵測器 8 0 濾波電容器 9 0 P W Μ反向器 1 1 0 感應馬達 1 0 1 電流感應器 1 0 2 電流感應器 1 0 3 電流感應器 1 0 4 速度偵測器 1 4 0 車廂 1 2 0 滑車輪 1 3 0 平衡重量 1 7 0 太陽能電池模組 4 0 0 電壓放大機構 2 0 0 隔離機構 1 8 0 電容器 1 8 1 電流感應器 1 9 0 反應器 3 0 0 切換機構 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4说格（210X297公釐） 421905 A7 B7 經濟部中央梂準局貝工消費合作社印装 五 發明説明（6 ) 2 1 0 二極體 3 1 0 濾波電容器 4 0 1 判定機構 4 0 2 判定機構 4 1 0 計葶機構 4 2 0 計算機構 4 4 0 電流控制機構 4 5 0 «τ ϋΆ St算稷稱 1 5 1 電壓控制機構 1 5 2 產生機構 1 5 8 減除器 1 5 3 控制機構 1 5 6 • 比較機構 1 5 7 形成機構 1 5 5 產生機構 1 5 4 偵測機構 1 6 0 b 產生機構 1 6 0 C 產生機構 1 6 1 減除器 1 6 0 e 控制機構 1 6 1 f 二 控制機構 1 6 0 g ' 計算機構 1 6 0 k 偵測機構 1 6 0 j 計算機構 本紙張尺度逋用中國國家揉準（CNS ) A4说格（210X297公釐） (請先聞讀背面之注$項再填寫本I)

-9- 421905 A7 B7 五、發明説明（7 ) 1 6 0 h 計亭櫬構 1 6 0 i 決定機構 1 6 0 h 計算機構 1 6 0 1 控制機構 1 6 1 e 添加器 1 6 0 P 產生機構 1 6 0 a 修正機構 9 0 A 電梯驅動系統 9 0 B 電梯驅動系統 9 0 C 電梯顆動系統 5 0 0 A jhaff |/f. bb 轉換器 6 0 0 管理系統 ,-- L)- -----------C-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -訂_ 經濟部中央標準局貝工消費合作社印装 較佳實施例詳細說明 電梯控制系統包含一瞬間電力貯存機構，如大電容電 力電容器，可貯存瞬間能量於太陽能電池之輸出端子中。 接著，提供一輸出電壓偵測機構供偵測大電容電力電 容器之輸出電壓値，及一輸出電流偵測機構供偵測太陽能 電池之輸出電流値，並提供一太陽能電池瞬間電力計算機 構以計算目前太陽能電池中所生瞬間電力値，根據所測電 壓與所測電流之乘稹，以隨時取得可甶太陽能電池取出蕞 大電力之條件/ 然後，提供一太陽能電池電力產生狀態判定機構供判 定太囁能電池中電力產生狀態，及一太陽餌電池能量貯存 -ο 本紙張尺度逋用中國國家揉準（CNS ) A4规格（21〇><297公釐） -10- i, 經濟部中央搮準局®:工消费合作社印裝 ^21905 A7 B7 _______五、發明説明（8 ) ' ’ 量判定機構以計算目前瞬間電力貯存機構貯存多少能量（ 電力量），並判定能量是否使用作爲電梯緊急電源。 上述機構可貯存太陽能電池之能量並使用太陽能電池 之最大能·量。 瞬間電力貯存機構所存能量輸入於聯接於轉換器輸出 側之濾玻電容器。如此’系統包含以下機構β 即，上述瞬間電力貯存機構，乃本發明中大電容電力 電容器爲一具大電容之電力用電容器’不同於一般電容器 ，其電容大於數法拉第（F) ’並可傳導低電壓（約數十 伏特）之大電流（數十安培以上）°此電容器可吸收瞬間 電力，並不會於電梯壽命期間隨時間惡化。 -般，太陽能電池未由單—電池胞構成，而係由多數 電池胞之模組構成。因此，可隨意組合單元電池胞而構成 太陽能電池》但因單元胞之輸出電壓小，即使電池胞成爲 模組，太陽能電池電壓輸出仍低達數十伏特。 反之，瞬間電力貯存機構必須具大電容以貯存相當於 電池容量之電力，即瞬間電力貯存機構之電容必須大於數 十法拉第。因電容器之特性不易具高耐壓，因此其具低電 壓之大電容特性。目前，此市面上電容器種類乃爲電雙層 式電容器》 具大電夸之電力電容器與太陽能電池二者具相同低電 壓特性•可輕易‘彼此連接。因此，電力電容器可m於瞬間 電力貯存機構》 如此結構後，太陽能電池之模組電壓約相同於瞬間電 —；-----------Ί.I,—fr------or - . (請先Μ讀背面之注意事項再填窝本頁> 本紙張尺度通用中國國家標率（CNS > A4规格（210X297公釐） -11 - 趣濟部中央揉準局貝工消费合作社印製 42190 5 Α7 Β7 五、發明説明（） 、 9 力貯存機構之輸出電壓並低於濾波電容器之電壓。因此 ,爲連續輸入存於瞬間電力貯存機構之瞬間能量於濾波電 容器中，-間電力貯存機構之輸出電壓水準須增於濾波電 容器輸出電壓以上。因此提供一電壓放大機構於瞬間電力 貯存機構之輸出側》 濾波電容器電壓因電梯加減速運轉狀態，負荷條件， 商用電源波動而經常改變β爲保持瞬間能量連續流入濾波 電容器而不論濾波電容器輸出電壓之波動’必須提供一機 構隔離濾波電容器與電壓放大機構（逆流防止機構）於雷 壓放大機構之輸出側以防止任何時候能量由濾波電容器側 逆流至電壓放大機構側。雖可考慮各種隔絕機構，二極體 爲有效之最簡單機構。如此，太陽能電池所生瞬間能量可 自動單方向流向濾波電容器而貯存，即利用電壓放大機構 執行放大操作而增加電壓經常高於濾波電容器之電壓水準 0 當濾波電容器電壓如此增至預定電壓（可用電壓放大 機構放大電壓.），乃自動停止電壓放大機構之操作。 如此，轉換器啓動將太陽能電池所生能量返至商用電 源側。因此太陽能電池所生能量可允許逆流向電源側。太 陽能電池所生瞬間能量於電壓放大機構停止操作時連續貯 存於瞬間電力貯存機構中〇 - 電壓放大機構所作僅欲單方輸入能量至濾波電容器。 反之，不論電壓放大機構之操作，轉換器可自由供應太陽 能電池之能量至負荷側*並監控濾波電容器電壓而將電量 本紙張尺度通用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） II[---C —— (诸先S讀背面之注$項再填寫本頁) 訂 -ο. -12- 421905 A7 ____B7___ 五、發明説明（1(J) '， 返至商用電源側（逆流）。 此外，爲使用太陽能電池能量，太陽能電池作爲緊急 電源，太陽能電池所生能量未經常允許浪費地流至濾波電 容器，但，能量輸入條件有限制。 亦即提供一太陽能電池電力產狀態判定機構及一太陽 能電池能量貯存量判定^構’而根據二機構输出決定電壓 放大機構之能量是否輸入至濾波電容器。換言之*以太陽 能電池電力產生狀態判定機構及太陽能電池能量貯存判定 機構經常判定瞬間電力貯存機構中所存用於緊急電源之能 量。並檢視移動電梯至少至最近樓層之能量是否存於瞬間 電力貯存機構。結果，若移動電梯至少至最近樓層之能量 未貯存，乃停止輸入能量由電壓放大機構至濾波電容器， 直至瞬間電力貯存機構累積足夠作爲緊急電力之量爲止。 如此，緊急用能量經常存於瞬間電力貯存機構，故不 須提供裝設於習知系統之緊急電源^ 經濟部中央揉準局貞工消费合作社印装 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 現在說明具上述特性之控制機構以控制電壓放大機構 '太陽能電池輸出特性（電壓對電流）隨時視太陽光照射 太陽能電池之強烈而變。因此，上述電壓放大機構之設計 使太陽能電池所生能置穩定取出並對應太陽光強度以最大 效率輸入至濾波滬容器，即使太陽能電池輸出電力如上述 變化》 - — 因此於電壓~放大機構中提供一電流感應器以偵測太陽 能電池輸出電流及一電壓感應器以偵測瞬間電力貯存機構 之電壓輸出，並以微電腦軟體執行操作太陽能電池電力產 本紙張尺度通用中國國家標準（CNS ) A4说格（210X297公釐} •13- A7 B7 經濟部中央標準局負工消费合作社印装 五、發明説明（） '，’ 11 生狀態判定機構，太陽能電池能量貯量判定機構及如太陽 能電池瞬間輸出電力計算機構，電流命令計算機構，電流 控制機構，及傅導率計算機構等。 太陽能電池電力產生狀態判定機構有一功能判定任何 時候太陽光強度變化下太陽能電池中電力産生狀態當太 陽能電池電力產生狀態判定機構判定太陽能電池產生電力 大於預定値，且太陽能電池能量貯量判定機構判定緊急能 量存於瞬間電力貯存機構中，能量則經電壓放大機構輸入 至濾波電容器 當由太陽能電池之電力產生狀態判定太陽能電池產生 電力小於預定値，完全停止能量輸入濾波電容器，而能量 僅積入瞬間電力貯存機構。結果，當太陽能電池之電力產 生能力喪失時所存能量可作爲能量源，如夜晚或雨天緊急 電源。_ 操作使太陽能電池能量輸入濾波電容器之執行如下。 首先，不論太陽光強度儘量經常取出太瘍能電池能量 ，可由太陽能電池取出之輸出電流條件，即使用太陽能電 池瞬間輸出電力計算機構決定電流命令。換言之，太陽能 電池瞬間電力計算機構中，目前瞬間電力計算根據太陽能 電池輸出電流及瞬間電力貯存機構之電壓輸出。然後，由 瞬間電力之時間變化成分之符號（極性）找尋產生最大瞬 間電力之條件，’結果傳送至電流命令計算機構，而電流命 令計算機構決定目前最佳電流命令，電流控制機構藉操作 太陽能電池之輸出電流符合電流命以以控_一切換機構。 ----hl·——---ο ! (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 m -ο. 本紙珉尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（210X297公釐> -14- ____Β7____ 五、發明説明（12 ) . ’ 傳導率計算機構根據操作値決定傳導率，並控制切換 機構之傳導角以輸入能量至濾波電容器。 如上述，太陽能電池所生能量經常以最髙效率傅至濾 波電容器。原則上於電容器間傳送能量，故無耗失。 因此，太陽能電池所生能量全部積於濾波電容器中。 因以轉換器自由選擇濾波電容器是否回收至電源側或用於 負荷側，因此可刪除習知系統所用二次電池》 此外，於驅動系統開始利用轉換器及反向器操作電壓 放大機構而使用太陽能電池能量最初充電濾波電容器，可 防止開啓時湧入電流至轉換器及反向器系統中之濾波電容 器》結果，轉換器可短時內安全達到可操作狀態。 圖1顯示本發明一例。此例包含一轉換器可本身轉換 減速時多餘能量至電源，一太陽能電池提供至一裝置以驅 動電梯，藉由轉換轉換器之輸出電壓（直流電壓）至變電 變頻電力之交流電，能童作爲驅動電源及緊急電源，進一 步多餘電力回收（允許逆流）至電源側。 首先說明圖1中電路結構及操作》 經濟部中央揉準局負工消费合作社印裝 {請先閲讀背面之注f項再填寫本頁} 雖然圖1系統可傳琴及接收三現電源之電力，當然有 系統可傳送及接收單現電源之電力。如此，本例稍後所述 變壓器及轉換器之結構僅改變成單現電力型式。因此，本 發明基本要g不變，不消說本發明可應用於單現電力系統 9因此略此說明本例僅說明傳送及接收之現電源之電力 系統、 一建立之電源由一建築物內接線之系統電源10引至 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4規格（2丨0X297公釐> -15- 42[^〇B A7 B7 五、發明説明（0) 13 (請先Η讀背面之注意事項再填窝本頁) 一分m盤（未示）。此分電盤中，指示由系統電源消費電 能累値（kwh )之消費電表2 0之輸入側及指出回復電 力至系統電源1 0側累値（fcwh)之銷售電力3 0電表 之輸出側連接至系統電源10。 消費電表2 0之輸出側與銷售電表3 0之輸入側連接 至接觸器31，32，33之輸入端子，而接觸器3 1， 3 2，3 3之輸出端子連接至變壓器4 0主側。對接觸器 之中斷訊號由一轉換器控制器15 0及一反向器控制器 16 0傳送》當發生故障時於轉換器側及反向器側由控制 器1 5 0輸出中斷訊號，及電梯驅動系統中發生緊急情況 時，如中斷系統電源1 0等。 經濟部中央標牟局月工消费合作社印装 此處，安裝變壓器4 0以電氣隔離電梯驅動系統側於 消費電表2 ·0及銷售電表3 0，即系統電源10。使用屏 蔽結構式變壓器4 0以防止連接至變壓器4 0以側之轉換 器7 0操.作所生高次方調諧分量漏入變壓器4 0主側，即 至系統電源1 0。如此，建立系統電源1 0 (接觸器3 1 ，32，30)與轉換器70間隔離，並消除調諧電流漏 出以防止接觸器31，32，33錯誤操作。 變壓器4 0主側連接至轉換器7 0。雖然變壓器4 0 與轉換器7 0間需要一交流電反應器以控制功率因數爲1 ，本例省略反應器。反應器結構可傾斜於變壓器4 0中夂 轉換器7 0_具功率切換元件結合一自由輪二極體*如 功率電晶體IGBT(絕緣閘極雙極電晶體）等具六臂， 並爲通用之電力轉換器，故不贅述其結構， -16 - 經濟部中央標率局貝工消f合作社印製 42l9〇5 _B7___ 五、發明説明（14 ) 轉換器7 0由轉換器控制器1 5 0所控制。使用電壓 感應器5 0由變壓器次側所測電源之電壓’以電流感應器 6 1，6 2，6 3所測電源之電流及以濾波電容器之電壓 偵測器8 1所測濾波電容器之電壓’控制器5 0藉控制轉 換器內功率切換元件使電源之電流相位符合電源之電壓相 位，使功率因數成爲1。此控制待後述。 濾波電容器80連接至轉換器70之輸出端子及 PWM反向器9 0之輸入端子。以濾波電容器8 0濾波藉 轉換器7 0由交流電流轉換成直流電壓之電壓。以PWM 反向器將濾波電容器8 0濾波之直流電壓轉換成變壓變頻 交流電壓。 PWM反向器9 0連接至一感應馬達1 1 0，而變壓 變頻交流電壓供至感應馬達1 1 0，以交流電源變速地驅 動感應馬達1 10。以反向器控制器60對感應馬達 1 1 0執行變速控制。執行控制時，反向，器控制器1 6 0 抓住流動於感應馬達1 1 0主圈中之相交流電，藉由電流 感應器101，102，103，及比例於轉子轉速以連 接至感應馬達之轉子之速度偵測器1 0 4所產生之脈波β 反向器控制器1 6 0中*利用所得脈波計算感應馬達 轉速》使用所計算轉速而建立一速控系統。考慮電梯舒適 性而決定所用速控系統之速度命令。由速控系統輸出一力 矩命令或滑移頻率，並根據此値進行向量計算。以向量計 算出激發電流及力矩«流，並由電流値產生主電流命令。 主電流命令爲一基準値供主電流傳導至感應馬達1 1 0主 <請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

本紙乐尺度通用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -17- 經濟部中央樣準局男工消费合作社印裝 A7 B7_ 五、發明説明（15 ) 圈。 電流控制系統中，主電流跟隨主電流命令。電流控制 系統產生一調變波成產生於PWM反向器9 0中電壓之基 準値，而此調變波與一載波（三角波）相比而計算一 PWM訊號，此PWM訊號加至構成PWM反向器9 0之 六功率切換元件》 如此操作，以感應馬達產生跟隨電梯速度命令値之力 知。上述控制方法待後述。 感應馬達'1 1 0產生之力矩經一齒輪傳送至一滑車輪 1 2 0，齒輪直接連接至感應馬達1 1 0之轉子以上下移 動一車廂1 4 0及一平衡重量1 3 0供平衡連接至捲繞滑 車輪120之繩二端之車廂。 一通用電梯系統中，可經轉換器7 0及PWM反向器 9 0轉換由系統電源1 0所得商用電源成變頻交流電源而 得所需電力，並以使用電力之感應馬達1 1 0所生力矩使 車廂140上下行動^ 本發明特徵在於太陽能電池所生瞬間能量輸入置於轉 換器7 0輸出側之濾波電容器8 0 · 現在說明輸入太陽能電池所生瞬間能量至濾波電容器 8 0之結構。 太陽能電池模組1 7 0置於可接收許多太陽光之戶外 位置。太陽能電池模組1 7 0所生電力之輸出電壓低達約 3 0 V。可建立更多數單元電池胞之模組而增加至更高値 。如此則太陽能電池變大。亦可預期改善單元電池胞之特 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4現格（2〖0Χ297公釐）_ 18 _ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) k. .I訂 '421 A7 ___B7__' 五、發明説明（16 ) 性增加太陽能電池胞所産生之輸出電壓。但電壓最大時可 數倍於現在太陽能電池胞。 但無論如何，太陽能電池模組1 7 0所生輸出電壓約 爲轉換器7 0中整.流電路所得直流電壓之1/1 0，轉換 器7 0由具非並聯之自由輪二極體之功率切換元件構成。 例如，若爲整流2 0 0V之相交流電壓所得直流電壓，濾 波電容器8 0之端子中產生近3 Ο Ο V之直流電壓》除非 輸出電壓高於上述整流電壓，否則轉換器7 0不能操作。 因此本發明中，爲使太陽能電池模組1 7 0所生瞬間 能量經常流向濾波電容器，條件爲濾波電容器之端子電壓 數倍於太陽能電池模組1 7 0所得輸出電壓，必須放大太 陽能電池模組1 7 0所得输出電壓高達上述整流電壓以上 。爲此，提供一電壓放大機構4 0 0於太陽能電池模組 1 7 0之輸出側。 經濟部中央標準局負工消费合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 此外，提供一隔離機構2 0 0於電壓放大機構4 0 0 與濾波電容器8 0之間，故一旦太陽能電池模組1 7 0所 生瞬間能量輸入濾波電容器8 0，能量不會逆流由濾波電 容器8 0側至太陽能霪池模組1 7 0側。 濾波電容器8 0之電壓經常受電梯運轉加減速時系統 電源1 0波動及能量供應及接受往返濾波電容器8 0而改 變。當濾波電容器8 0電壓因電壓波動暫時超過放大機構 4 0 0之輸出電壓，太陽能電池模組1 7 〇所生瞬間能量 已輸入濾波電容器可能逆流由濾波電容器8 0側至放大機 構4 0 0側。隔離機構2 0 0防止此狀態發生’並爲有效 冢紙張尺度適用中國國家樣率（CNS ) Α4規格（2丨0X297公釐i~~· 421905 A7 B7 五、發明説明（17 ) 使用用$陽能電池能量之必須機構。 藉提供隔離機構2 0 0，放大機構4 0 0可連續單側 地輸入太陽能電池模組1 7 0所生瞬間能量至濾波電容器 8 0°, 最簡單隔離機構之一爲二極體，此例所用即是二極體 211。當然可更隔離放大器來隔離。 根據上述太陽能電池系統結構，太陽能電池模組 1 7 0所得能量經常存於濾波電容器。以轉換器7 0決定 能量之使用。’亦即直至濾波電容器之電壓落於藉整流系統 電源1 0電壓高之預定電壓範圍後，太陽能電池所得能量 • _ · 供至負荷側作爲驅動馬達之電源。 當濾波電容器電壓高於預定電壓，轉換器7 0使用濾 波電容器所存能量逆流至系統電源1 0，直至濾波電容器 電壓成預定電壓爲止。逆流電力累積於銷售電表3 0而銷 售至電力供應商。 因此，使用者支付電表2 0及銷售電表3 0間差額至 電力供應茼》 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 由上述可知本發明結構中，因太陽能電池所得能量逆 流至系統電源1 0側或供至負荷側作爲鼋源，一旦貯存太 陽能電池所生能量，即不需習知系統所用之二次電池。 太陽能電池模組1 7 0之輸出側中，增加一瞬間電力 貯存機構以貯存目前所生瞬間電力。 此處，使用低電壓低電容之電容器1 8 0爲瞬間電力 貯存機構。 -20- (請先S讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國困家標準（CNS ) A4说格（210X297公釐） 42 Ibqb . Α7 __Β7___ 五、發明説明（18 )_ 爲貯存太陽能電池所生瞬間電力，電容器1 8 0須爲 具數法拉第大電容之大電容電力電容器，並可傳導數十安 培以上之電流•電容器欲貯存瞬間電力.全部，此電力隨時 視太陽光強度而變。一般，此類大電容電力電容器爲低耐 壓，故因高耐壓實屬不易，故此電容器爲電雙層式電容器 〇 另者，因太陽能電池模組電壓極低，太陽能m池模組 匹配彼此關連之大電容電力電容器大電容電力電容器 1 8 0之輸出’電壓輸入至放大機構400。 下述放大機構400之結果。 大電容電力電容器1 8 0之輸出端子連接至電流感應 器1 8 1 —端子，電流感應器1 8 1另一端子連接至反應 器1 9 0 —端子。反應器1 9 0另一端子連接至切換機構 3 0 0_端子，通常使用如I GBT·(絕緣閘極式雙極電 晶體）或功率MO S F Ε Τ等高速功率切換元件爲切換機 構300，以執行ΙΟΚΗζ以上之切換動作》 切換機構3 0 0之端子連接至反應器1 9 0二極體 經濟部t央橾準局貝工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填疼本頁) 2 1 0之陽極側，陽極端子連接至一濾波電容器3 1 0 » 滅波電容器3 1 0另一端子連接至切換機構3 0 0另一端 子及大電容電力電容器1 8 0另一端子》 上述結構之放大機構4 0 0以下述控制機構控制’並 由微電腦執行。 控制機構包含一太陽能電池電力產生狀態判定機構 4 0 1，一太陽能電池能量貯存量判定機構4 0 2 ’ 一太 本紙張尺度適用中國國家捸隼（CNS ) A4说格（210X297公釐） -21 - 經濟部中央標準局貞工消费合作社印製 A7 _. ___B7 五、發明説明（19 ) 陽能電池瞬間輸出電力計算機構4 1 0，一電流命令計算 機構4 2 0，一電流控制機構4 4 0及一傳導率計算機構 4 5 0 ° 起初，太陽能電池電力產生狀態判定機構4 0 1以電 流感應器3 0 0偵測太陽能電池模組1 7 0之輸出電流。 當偵測電流値小於預定値，一切換停止訊號傳送至傳導率 計算機構4 5 0以節流一傳導角停止切換機構3 0 0之操 作。 停止切換機構4 5 0操作之理由爲太陽能電池電力產 生狀態判定機構4 0 1已判定此條件下，太陽能電池模組 1 7 0不具足夠電力產生容量以放大操作輸入能量至濾波 電容器8 0。此並非意指太陽能電池完全未產生電力* 因此，爲使用太陽能電池所有產生能量，所生能量持 續存入大電容電力電容器1 8 0，同時太陽能電池產生電 力。如此，太陽能電池所生所有能量可貯存。 如此所存能量可作爲緊急電源。太陽光強度早上至曰 間漸增，而至晚上漸減。結果，經常於日間爲低電力產生 狀態，並經常於執行貯存緊急用能量至大電容電力電容器 1 8 0後執行能量輸入至濾波電容器8 0。即經常確保緊 急用能量β 此方诖優點爲大電容電力電容器1 8 0所存能量即使 系統電力失誤亦可使用，因經常確保緊急用能置於大電容 電力電容器1 8 0後方執行能量輸入至濾波電容器8 0 » 太陽能電池電力產生狀態判定機構4 0 1之判定結果 1^1 1^1 —^1 1 {請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 本紙張尺度適用中國國家樣率（CNS > A4規格（210X297公釐） -22- 42ί 905 Α7 Β7 五、發明説明（20 ) 傅至轉換器控制器1 5 0作爲電力產生狀態判定訊號。使 用此訊號調整決定濾波電容器電壓大小之電壓命令値。即 當太陽能電池之能量未輸入，乃增加電壓命令値以供應系 統電力1 0之能量。反之，當由太陽能電池供應能量，電 壓命令値降低而發生逆電流。 太陽能電池能量貯存量判定機構4 0 2計算目前太陽 能電池所生太陽能電池瞬間能量Ps，根據電流感應器 3 0 0所測電流I s與電壓感應器3 0 1所測電壓E s之 乘積（I s · E s )。此外，太陽能電池能量貯存量判定 機構4 0 2亦計算目前大電容電力電容器1 8 0所存能量 P ( = CEs2/2 * C :電容〔F〕）》計算判定緊急 用最小能量是否確保。即當太陽能電池能置貯存判定機構 4 0 2判定緊急用最小能量未確保，一切換停止訊號傳至 傳導率計算機構4 5 0以停止放大機構4 0 0操作，並停 止輸入太陽能電池能量至轉換器輸出側之濾波電容器8 0 〇 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 如此，太陽能電池所生所有能量存於大電容電力電容 器1 8 0。因此，緊急電源之最小能量可確保。此處，最 小能量意指可移動電梯至最近樓層。 除切換停止訊號外 > 太陽能電池能量貯存量判定機構 4 0 2傳送所存量偵測訊號至轉換器控制器1 5 0以告知 轉換器控制器所存能量。 如此，轉換器控制器1 5 0經常知道作爲緊急電源之 能量。 本紙張尺度適用中國國家標準{ CNS 規格（210X2?7公釐） •23· 905 A7 _________^_B7____ 五、發明説明（21) 以下說明太陽能電池瞬間輸出電力P s計算機構 4 1 0之操作》太陽能電池瞬間電力P s計算機構可自太 陽能電池楔組1 7 0取出能量並經常以最大效率輸入至濾 波電容器8 0，而不論太陽光強度。以電流偵測器3 0 0 偵測流自太陽能電池模組1 7 0之電流及以電壓感應器 3 0 1偵測大電容電力電容器1 8 0之端子電壓，太陽能， 電池瞬間输出電力P s計算機構取得目前太陽能電池所生 瞬間輸出電力Ps，爲感應器所測電流I s與電壓Es之 乘積 Is><Es。 此機構計算瞬間輸出電力値P s及其微分d P s/ dt，再將其包含符號（dPs/dt客0，dPs/ dt*〇)輸入電流命令計算機構420。 如使，可決定瞬間輸出電力P s最大値。 電流命令計算機構4 2 0計算之電流命令値可據以取 出能量，根據太陽能電池瞬間輸出電力P s計算機構得最 大效率。電流命令値爲太陽能電池模組1 7 0負荷電流之 命令値。 經濟部中央樣準局貞工消费合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 若微分符號爲正，電流命令比例於瞬間輸出電力P s (Ps)而增加其大小II。反之，微分符號爲負或零 時，電流命令大小I 1停止增加》 I 1 - K X P s ，K爲比例常數 ( 1 ) I R = I / ( 1 + τ 1 X s ) ( 2 ) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS } A4規格（210X297公釐） -24- 經濟部中央標率局負工消費合作社印製 21 9〇5 ^ A7 ___B7_ 五、發明説明（22 ) 亦即電流命令計算機構420中，根據等式（1)， 電流增加對應瞬間輸出電力P s之大小，而時間常數T 1 値之決定對應所用太陽能電池之輸出回應之時間常數。換 言之，當太陽光射及太陽能電池，由輸出電力之回應特性 決定常數T 1 * 若產生之電流命令値跟隨回應特性，無法ή太陽能電 池模組1 7 0穩定取出所生瞬間输出電力。因此，選定時 間常數τ 1値使回應慢於瞬間輸出電力之回應（通常時間 爲瞬間輸出電'力之回應時間常數3至5倍）。 計算等式（1 )及（2 )時，當由瞬間輸出電力P s 之時間變異找出最大値P s時決定電流命令値以經常取出 最大値之瞬間輸出電力，待後述。 操作電流控制機構4 4 0，使電流感應器1 8 1所測 大電容電力電容器1 8 0跟隨電流命令計算機構4 2 ◦所 得電流命令。電流控制機構4 4 0由Ρ 1 (比例+積分） 補償器構成。由補償器之訊號輸出乃輸入至傅導率計算機 構 4 5 0 » 傳導率計算機構4 5 0中，產生一脈波訊號（PWM 訊號），訊號之傳導率（脈波寬度）正比於由電流控制機 構輸出之訊號大小，脈波訊號再加至切換機構3 0 0。當 開啓切換機構3 0 0，存於大電容電力電容器1 8 0之能 量乃成一電流流過反應器1 9 0，切換機構3 0 0與大電 容電力電容器1 8 0構成之迴路而貯存能量於反應器 19 0° ^紙張尺度通用中國國家梯準（CNS ) Α4说格（210X297公釐>_ 2g _ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

經濟部中央樣準局員工消費合作社印製 五、發明説明（23 ) 當開關切換機構3 0 0 ’反應器1 9 0所存能量成一 電流流過由大電容電力電容器1 8 0 ’反應器1 9 0 ’二 極體2 1 〇 ’濾波電容器3 1 〇及大電容電力電容器 1 8 〇構成之迴路，能量則存於濾波電容器3 1 〇中。 因太陽能電池模組所存能量藉重複切換機構3 0 0之 開關操作而存於濾波電容器3 10 ’嫌波電容器3 1 0之 端子電壓漸增。結果’當濾波電容器3 1 0端子電壓上升 高於濾波電容器8 0之端子電壓’太陽能電池之能量輸入 至濾波電容器8 0。如此輸入’太陽能電池能量移至轉換 器70側及PWM反向器90。 如此重複輸入後，濾波電容器8 0電壓漸增。 當濾波電容器8 0之電壓仍介於使用二極體整流商用 電源所得値至一預定値間（一般’此値根據構成PWM反 向器90之一切換元件之抵抗電壓而定），不論此能量輸 入，此輸入能量有效用於負荷側。 如此，輸入至減波電容器8 0之能量利用PWM反向 器9 0轉換成變壓變頻交流電源，此電力供至馬達1 1 0 產生驅動力以作爲車廂上下行動之能量。 反之，當濂波電容器電壓高於預定電壓，其意指負荷 側不需符合輸入操作之能童》如此，轉換器7 0回復多餘 能量至系統電源1 0，其中，回復能量累計於銷售電表 3 0。 當然，回復能量包含以車廂1 4 0上下行動由馬達 1 1 0回收者並回收至濾波電容器8 0而增加濾波電容器 --,-------- {請先閲讀背面之注意事項再填湾本頁) 訂 h- !»» OT. 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4规格（210X297公釐） -26- 421905 A7 __ B7 五、發明説明（24 ) 8 0電壓高於預定値* 即回復能量與由太陽能電池輸入之能量之回收能置返 至系統電源1 0。 圖2顯示由太陽能《池能量輸入操作之結合及管理因 負荷側之反向器驅動馬達之濾波電容器電壓波動之方法。 起初，說明轉換器與反向器系統之啓動。 啓動轉換器前，接觸器31，32，33爲關閉狀態 。啓動轉換器時*接觸器3 1，32，33未開啓，但於 程序5 0 0中檢視PWM反向器之輸入電壓（濾波電容器 8 0電壓）是否高於商用電源全波整流所得之値（預定値 )。 由結果若確定預定値，接觸器31，32，33開啓 而連接至商用電源側。如此，因濾波電容器8 0處於商用 電源全波整流所得電壓，由商用電源至濾波電容器之湧入 電流不會損及轉換器中二極體。 經濟部中央樣準局員工消费合作社印製 {請先閱讀背面之注意事項再填窩本頁) 反之，若濾波電容器電壓低於預定値，使用太陽能電 池中所生能童充電濾波電容器》爲執行此程序，程序 510中先判定太陽能電池之電力產生狀態。 若判定太陽能電池未生電力，經由程序5 3 1及 5 2 0接收茼用電源之能量而對濾波電容器8 0充電。 若判定太陽能電池產生電力，檢視大電容電力電容器 1 8 0是否充足能量以充電電濾波電容器8 0而增加電壓 達預定値。 若足夠能量存於大電容電力電容器1 8 0，執行程序 本紙乐尺度逋用中國國家摞準（CNS > A4規格（210X297公釐） -27- 421 Α7 ____Β7__ 五、發明説明（25 ) 5 4 2及5 7 0。如此，操作放大機構輸入太陽能電池能 量至濾波電容器8 0，直至濾波電容器電壓抵上述預定値 爲止。 若大電容電力電容器1 8 0中未存足夠能量，執行程 序5 3 1及5 2 0由商用電源充電濾波電容器8 0。此情 況偶爾發生，如當電梯啓動時，早晚之太陽光強度強，而 大電容電力電容器1 8 0未存足夠能量。 由上可知當太陽能電池處於電力產生狀態，而足夠能 量存於大電容’電力電容器1 8 0中，太陽能電池能量輸入 濾波電容器80，然後接觸器3 1，32，33開啓而連 接轉換器7 0至商用電源。 反之，當太陽能電池未產生電力，或太陽能電池產生 電力但大電容電力電容器1 8 0未貯存足夠能童以增加濾 波電容器電壓達全波整流所得電壓値，可由商用電源接收 能置操作轉換器70而充電濾波電容器。 完成濾波電容器8 0充電程序後，執行控制轉換器 7 0。此處說明控制槪要，後述其詳1 經濟部中央標率局貞工消費合作社印«. <請先閱讀背面之注意事項再填3ξ本頁) 程序5 3 3中，根據以轉換器控制器5 0由電壓感應 器5 0所得電壓大小及濾波電容器8 0之電壓大小，判定 系統電源有無異常。即若以電壓感應器5 0所測之相交流 電壓爲0或異常低，或當濾波電容.器之電壓低於預定値， 則判定系統電源1 〇發生異常並執行程序5.3 2及5 3 5 〇 此時’轉換器一閘極訊號中斷，並關閉接觸器3 1， 本紙ϋ度ϋί國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐)~ 經濟部中央標準局貝工消费合作社印製 421 905 A7 ____B7___ 五、發明説明（26 ) 3 2 * 3 3而切斷轉換器於系統電源1 0。然後，一切換 操作訊號傳送至太陽能電池系統而操作放大機構4 0 0。 視此例爲緊急情況，電梯利用大電容電力電容器中能 量作爲緊急能置而移至最近樓層，而不論太陽能電池之電 力產生狀態，車廂鎖定後，中斷反向器之閘極訊號。若程 序5 3 3中系統電源1 0測無異常，則執行程序5 5 0、 560及590。即步驟550中，控制濾波電容器電壓 而成轉換器控制器150所指定之電壓命令値。 如此，持續由太陽能電池側輸入能量，只要滿足上述 條件（細節後述），而不論轉換器控制。 步驟5 6 0中，只要濾波電容器電壓低於電壓命令値 ，則能量由商用電源與太陽能電池貯存入濾波電容器*結 果，濾波電容器所存能量作爲經反向器9 0驅動馬達 1 1 0之動力。 當馬達1 1 0加減速產生回收能量，且濾波電容器電 壓高於上述電壓命令値，多餘電力返至系統電源1 0。雖 然能量持續由太陽能電池側輸入，以轉換器控制操作執行 電力供至負荷側及電力返至系統電源側β因此，可供應符 合負荷側所需能童，若能量有剩餘，則自動返回系統電源 側。因此，不須準備習知系統所需用於貯存能量之.二次電 池。 下述太陽能電池系統之控制》 圖3顯示根據太陽光強度找尋目前太陽能電池模組 1 70中所生瞬間輸出電力Ps之最大値之方法。根據瞬 表紙張尺度適用中国國家揉準（CNS > A4規格（2丨0X297公釐)~_ (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁)

經濟部中央橾準局貝工消费合作社印裝 421 905 A7 ___B7______ 五、發明説明（27 ) 間輸出電力P s之時間微分d P s/d t判定由太陽能電 池模組1 7 0取出之輸出電流及輸出電力，並以電流命令 計算機構4 2 0瞬間決定一電流命令値，使瞬間輸出電力 隨時經常爲最大値P 1»«* ’ P ，…，即使太陽光 強度改變。 上述方法決定電流命令値，故可由太陽能電池模組 1 7 0得到最大輸出電力，即使太陽光強度改變8 上述由太陽能電池模組1 7 0取得最大輸出電力之方 法乃根據瞬間輸出電力P s之時間微分d P s/d t。 由圖3可見可取得最大輸出電力之輸出電壓幾乎固定 而爲太陽能電池之固有特性。因此，可取用輸出電壓爲電 壓命令値取代上述電流命令而構成電壓控制系統，並控制 放大機構4 0 0中切換機構3 0 0之傳導率，使大電容電 力電容器1 8 0之輸出電壓跟隨於電壓命令値。 圖4顯示太陽能電池系統中程序。 程序4 6 0可判定太陽能電池模組之電力產生狀態。 以圖2機構401，402執行程序。因太陽能電池 模組1 7 0電力產生狀態對應太陽光強度而欒，以太陽能 電池電力產生狀態判定機構4 0 1及太陽能電池能量貯存 量判定機構4 0 2判定太陽能電池模組1 7 0輸出電流是 否低於預定値（I m i η )或太陽能電池模組1 7 0輸出 電力是否低於預定値（Pm in)。 當判定結果顯示輸出電流或輸出電力低於預定値 （ .1 m i η或Pm i η)，執行程序4 6 1。如此檢視是否 --.-------- (請先閲讀背面之注$項再填寫本頁) .LI Η 訂 I. f 本紙伕尺度速用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X29.7公釐） -30 經濟部中央棟準局员工消費合作社印装 4 21 9 0 5 at ______B7__ 五、發明説明（28 ) 由控制器1 5 0送出切換操作訊號而判定系統電源1 0中 有否異常。 .當結果顯示系統電源側異常，執行程序4 6 3及 4 6 4。如此切換操作訊號傳送至放大機構4 0 0上傳導 率計算機構4 5 0，並執行程序4 6 3 »亦即放大機構 4 0 0運轉時，切換機構3 0 0根據傳導率計算機構 4 5 0執行開關操作而輸入作爲緊急電源用大電容電力電 容器180中所存能量至濾波電容器80。 如此輸入之能量用於緊急時移動電梯，如上述。 當程序4 6 1判定系統電源無異常，執行程序4 6 2 。如此，判定太陽能電池處於產生不足電力狀態，乃停止 放大機構4 0 0操作，而太陽能電池所生電力存於大電容 電力電容器1 8 0以確保作爲緊急電源之能量。 以上程序經程序4 6 0判定太陽能電池所生能量少於 預定値》 當程序4 6 0判定太陽能電池所生能量大於預定値， 執行程序4 6 4以放大機構4 0 0輸入太陽能電池模組 1 7 0所生能量至濾波電容器8 0 » 由上述可知已使用太陽能電池所生所有能量。 太陽能電池能量先使用爲緊急電源，其次作爲供至負 荷之能量。當有第一及第二能源用途以外之多餘能量，則 返至系統電源爲第三用途。因此，太陽能電池可經常以最 大效率使用，且不須使用習知二次電池- 圖5方塊圖顯示上述轉換器控制圖。下述轉換器控制 ^張尺度適用中國國家揉準（〇阳）六4规格（2】0><297公釐)~_ 31 _ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

421905 A7 ____I__B7 _ 五、發明説明（29 ) 系統大綱。 設定轉換器基準電壓E d·。此電壓値大於完全整流 商用電源而得電壓，並由反向器側所用功率元件之抵抗電 壓而定。以減除器1 5 7產生基準電壓E d*與電壓感應 器8 1所測濾波電容器8 0之電壓E d之差，將此差輸入 電壓控制機構151。 以電壓控制機構1 5 1決定電源電流I ·之大小，使 濾波電容器8 0電壓E d符合基準電壓E d+。電源電流 I *之大小輸入至三相交流電命令產生機構1 5 2。三栢 衮流電命令產生機構1 5 2由電壓感應器5 0所測電源電 壓計算電源電壓之相位，並產生電源電流I -•之相位及大 小及三相交流電命令値i u *，i v *，i w * (圖中僅示 U相位命令値）。 經濟部中央橾準局員工消费合作杜印製 電流感應器6 1，62，63所測各三相交流電（電 源電流）與三相交流電命令各對應値之差由一減除器 1 5 8產生，而三相電源電流控制機構1 5 3中產生三相 調變波E. u*，Ev*，Ew*。三相調變波與載波產生機 構1 5 5所生載波（三角波）比較，利用一三相調變波/ 載波比較機構1 5 6以產生三相PWM訊號》 以閘極訊號形成機構1 5 7用於轉換器7 0而於轉換 器7 0之功率元件所加閘極訊號中形成之相PWM訊號。 藉上述轉換器控制，濾波電容器8 0電壓保持於基準 電壓E d·。即當濾波電容器8 0電壓低於基準電壓E d* ，電壓控制機構151接收供自商用電源之能量並考慮由 -32- 本紙張尺度適用中國國家樣车（CNS ) A4規格（210X297公嫠） 經濟部中央樣準局員工消費合作社印裝 42]905 A7 __ B7_____ 五、發明説明（30 ) 太陽能電池輸入之能置而供應負荷側所消耗能暈’並增加 濾波電容器8 0電壓以符合基準電壓E 9 反之，當濾波電容器8 0電壓高於基準電壓E d * ’ 藉返回太陽能電池之能量與·負荷側回復能量之總能.量至系 統電源10作爲多餘能量而使電壓控制機構151減少減 波電容器8 0電壓，使濾波電容器電壓符合基準電壓 E d* *藉由上述，藉由三相交流電命令產生機構1 5 2 使電源電流流動符合電源電壓之相位。亦電力傳收於系統 電源之功率因數狀態爲1。除此，轉換器控制系統包含— 電源異常偵測機構1 5 4應付系統電源1 〇異常情況。電 源異常偵測機構1 5 4偵測濾波電容器電壓異常降低（如 相位中斷而發生），及電源異常，如電壓感應器5 0所測 •三相交流電壓大小之瞬間服務中斷。 若以電源異常偵測機構1 5 4判定系統電源1 〇發生 異常，爲保護轉換器及反向器，首先傳送一轉換器閘極訊 號中斷訊號以停止轉換器，並關閉電源側接觸器3 1， 3 2，3 3使轉換器7 0分離於系統電源。之後，亦傳送 一電源異常偵測訊號至反向控制器1 5 0，而反向器控制 器使用此訊號爲啓動訊號，利用濾波電容器8 0所存能量 移動電梯至最近樓層》 此外，當以電源異常偵測機構1 5 4判定系統電源有 異常，一切換操作訊號傳至放大機構4 0 0而啓動輸入太 陽能電池之能量至濾波電容器8 0，並操作放大機構 400中切換機構300。 (請先閲請背面之注意事項再填疼本頁) h.:. 本紙張尺皮適用中國國家梂準（CNS )々4说格（210X297公釐） -33 - 經濟部中央橾準局貝工消费合作社印製 421 90 5 Α7 ____ _Β7_ 五、發明説明（31 ) 當夜晚太陽能電池未生鼋力時此操作有效，當太陽能 電池正常產生電力，因如所定執行輸入來自太陽能電池之 能量，故無問題。 因此，切換操作訊號有一重要角色輸入緊急用大電容 電力電容器1 8。所存能量於太陽能電池未於晚上產生電 力時進入濾波電容器。 圖6方塊圖顯示PWM反向器側控制以驅動馬達 110。 起初，說明正常操作。加速命令式樣產生機構 1 6 0 b中產生一加速命令α· ·積分加速命令α·以速度 命令產生機構1 6 0 c形成一速度令命wR。爲使速度偵 測器1 1 1所測馬達轉速ω Μ符合速度命令ω R，以減除 器1 6 1取得馬達轉速ωΜ與速度命令wR之差，並操作 使差爲0而以速度控制機構1 6 0 e決定一力矩命令r R 〇 爲使馬達1 1 0所生力矩2·符合力矩命令rR，以加 減器1 6 1 b取得力矩r與力矩命R之差，而力矩控 制機構1 6 0 f決定力矩命令r*之操作量使差爲0。此 處，力矩計算機構1 6 0 g由下式計算目前馬達1 1 〇所 生力矩τ。 r = 3*P· (M/Lr) · I t ·Φ2 > (3) 其中P :極數 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS > A4規格（210X297公釐）_从_ (請先閲讀背面之注$項再填寫本頁) 訂_ 421905 Α7 Β7 五、發明説明（32 ) Μ:激發電感

Lr=M+I2，I2:二次漏電感 其中，藉執行電流感應器101，102，103所 測三相交流主電流於r — 5軸執行座標轉換轉動反向器角 頻率ω 1而由激發電流/力矩電流偵測機構1 6 0 k得到 力矩電流I t値。使用激發電流/力矩儷流偵測機構 1 6 0 k所得激發電流I m由以下等式於二次磁通量計算 機構1 6 0 j得到二次磁通量Φ2。 - Ί.· I -I— n ^ I (诗先閲讀背面之注意事項再填寫本頁j Φ 2 = Μ · / Τ 2 · S ) (4 ) T2 = Lr/R2，R2二次時間常數 接著，由下式以力矩電流命令計算機構1 6 0 h得到 力矩電流命令I +R ^ 訂 "Γ 3 經濟部中央榡準局貝工消費合作社印製 I+R = K· τ*/Φ2· 其中Κ=ίΓ/(3·Ρ·Μ) 根據力矩電流命令/激發電流命令率決定機構 1 60 i所定比率肩而決定激發電流命令ImR，使馬達 效率最大於力矩命令之操作量r * »可使用曰本專利公開 申請案8 — 4 0 9 1 6號掲示方法於決定激發電流命令 I m R。不再赘述。 爲使激發電流/力矩電流偵測機構1 6 0 k所得力矩 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) A4規格（210XM7公釐） -35- 經濟部中央橾準局負工消费合作社印製 421905 A7 ____；_____Β7___ 五、發明説明（33 ) 電流I t與激發電流符合上述操作所定力矩電流命令I + R及激發電流命令ImR，以減除器1 6 1 c，1 6 1 d 取得個別電流差，而以力矩電流控制機構1 6 〇m及激發 電流控制機構1 6 0 1決定對應個別電流命令之操作量 Im*，I t·，使差異爲〇· 使用反向器角頻率ω 1以干涉消除機構16 0。由電 流命令im*，I t·取得軸上主側電壓命令Vr* * V δ * - 可使用上述日本公開專利案8 - 4 Ο 9 1 6號揭示方 法用於此計算方法》 其中，以滑動頻率計算機構1 6 0 η由以下等式（6 )取得滑動角頻率ω s而得反向器角頻率ω 1，再以增加 器161e由下式（7)執行加法計算。 〇)s=(M/T2)*ItR/d>2 (6) ω1=ω$+ωΜ C 7 ) PWM訊號產生機構1 6 Ο P中，轉換電壓命令 Vr*，V5·成之相主電壓命令Vu·，Vv·，Vw*而 得調變波，並比較三相主電壓命於一三角波（載波）而形 成PWM訊號，再根據FWM訊號形成一閘極訊號。閘極 訊號再加至構成PWM反向器9 0之功率元件之閘極，並 藉以驅動馬達1 1 0。 連串程序後，由馬達有效產生根據加速命令《·之力 <請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 本紙張尺度逍用中國國家橾準（CNS ) Α4規格（210XW7公嫠） -36- 經濟部中央揉準局貝工消费合作社印製_ 421905 A7 .__.________B7___ 五、發明説明（34 ) 矩。 上述爲正常電梯操作中反向器控制β 如圖5所示，當系統電源1 〇發生異常’進行修正加 速命令α*。當反向器控制器1 6 0中加速修正機構 1 6 0 a自轉換器控制器1 5 0接收系統電源異常偵測訊 號，加速修正機構以測重器1 4 1偵測車廂內含乘客重量 ，並計算至平衡重童1 3 0之未平衡重量，並計算移動未 平衡重量一層所需負荷力矩。 加速電梯‘或固定行走時，加速命令下降’同時監 控濾波電容器8 0電壓。如此，回收能童返至濾波電容器 〇 其中，回收能量及由太陽能電池所存緊急用能置輸入 濾波電容器。如此經常偵測濂波電容器中所存能暈，並持 續減少加速命令α·，直至濾波電容器所存能量足夠產生 相當於負荷力矩之馬達力矩。 當等量能量存於濾波電容器中，於一層之速度移動電 梯而停止。 若回收能置僅可供應移動電梯至最近樓層之能量，即 不須使用太陽能電池系統中緊急用大電容電力電容器 1 8 0所存能量。 其中最大負荷條件時移動電梯一餍之能量存於大電容 電力電容器1 8 0中，當不能使用回收能量時電梯可移至 最近樓層。 此例中，所有能量存於轉換器輸出側中濾波電容器， 本紙張尺度適用中國國家樣準（CNS ) Α4規格（210 X 297公釐）_ ^ _ —.------r裝— (锖先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) .h 1- 421905 A7 B7 _ 五、發明説明（35 ) (請先聞讀背面之注意事項再填耗本頁) 並判定濾波電容器電壓是否介於上述預定範圍而控制能量 流動，及是否電力傳送至負荷側或電力返至系統電源側。 因此，太陽能電池所生能量可有效使用。 此外，使用此系統結構可平順啓動轉換器· 再者，因系統包含大電容（約數法拉第）之電容器而 可貯存太陽能電池所生瞬間電力，此能量可於系統電源服 務中斷時作爲負荷側緊急電源。因此，不須提供如習知系 統所裝緊急用二次電池。因此，因不須保養二次電池，不 論環境狀況可確保供電能力，乃增進緊急電源可靠性。 雖然本'例說明乃根據太陽能電池所生能量存於電容器 中，不消說可貯存取代太陽能電池之他種電池所生能量於 大電容電力電容器中而得相同效果，如燃料電池，並提供 一電壓控制機構以調整電容器輸出電壓與轉換器輸出側濾 波電容器電壓間之電壓水準，及一隔離機構供隔離濾波電 容器與大電容電力電容器β 經濟部中央標準局貝工消费合作社印製 此外，雖本例中使用放大機構調整太陽能電池所生輸 出電壓與轉換器輸出側中濾波電容器電壓間電壓水準，當 太陽能電池所生輸出雷壓間電壓水準高於濾波電容器電壓 (二極體整流系統電被所得値），則使用降壓機構調整電 壓水準。亦即此機構用於本發明之電壓調整機構，可選擇 可調整太陽能電池所生輸出電壓與轉換器出側中濾波電容 器電壓間電壓水準之機構而決定爲放大機構或降壓機構。 圖7顯示圖1例之變化。 本例與圖1不同點爲一濾波電容器接至一轉換器 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) Α4規格（210X297公釐）_ gg 42】905 .. ” A7 __B7_____ 五、發明説明（36 ) 5 0 0丸，多數？界]^1反向器電梯驅動系統9 0八一 9 0 C連接至濾波電容器，而供電至一般負荷，如反向器 螢光燈。此結構可視爲用於大型建築之糸統例。太陽能電 池系統之結構相同。然而，當一組太陽能電池模組1 7 0 不足確保緊急電力，可提供多數太陽能電池模組（未示） 而可確保至少緊急用電力產生能力，並提供大電容電力電 容器.1 8 0具貯存能量之大電容。 本例另一特性爲提供一電源系統管理系統6 0 0，因 多數負荷接至’濾波電容器。如此，並非經常多數電梯操作 狀態爲回收能暈與電力流動能量達平衡狀態。 例如，當電梯之一爲電力流動狀態，其他爲回收狀態 ，許多再生能童返至系統電源*即使系統電源無異常。因 此，系統電源電壓暫時增加，影響其他連接至其他系統之 裝置。此外，除此，當許多來自太陽能電池之能量亦輸入 濾波電容器，效應更嚴重。 經濟部中央標準局貝工消费合作社印掣 (請先閲讀背面之注$項再填寫本頁) 反之，大部分負荷爲電力流動狀態，而太陽能電池爲 低電力產生狀態，系統電源之電壓下降。當波動重覆發生 ，系統電源電壓波動而引起雪花現象》 因此，系統需要系統電源管理系統以控制系統電源之 電壓於波動預定範圍內。 圖8顯示電源系統管理系統6 0 0之程序。 起初，程序6 Ο 0A中爲快速偵測電源（系統電源） 之主側狀態（相位中斷，瞬間服務中斷，電壓降等），藉 檢視由電壓感應器5 0所測電壓之變壓器主側轉換値（系 本紙張尺度逋用中國國家橾準（CNS > A4规格（210X297公釐）_ _ ^21 90 5 A7 B7__ 五、發明説明（37 ) 統電源電壓）是否落於預定範圔而監控系統電源側狀態。 若結果顯示値落於預定範圃，則視爲系統電源側無異常。 如此判定負荷系統與太陽能電池系統於傳收系統電源間保 持良好平衡，並持續運轉.系統β 若結果顯示値於範圍外，藉整流電壓感應器5 0電壓 而得値判定變壓器次側電壓波動狀態。如此，有二種情況 ，一例爲整流後電壓値大於預定値，一例爲小於預定値。 首先，說明整流後電壓値小於預定値時。此時，移序 6 0 0 D判定大電壓降狀態，即系統電源側有瞬時服務中 斷*服務中斷及相位中斷等，而程序6 Ο Ο Ε中停止轉換 器操作，而行動中電梯減速以回收能量至濾波電容器。當 濾波電容器未貯存移動電梯至最近樓層之足夠能量，不足 能量由太陽能電池系統供應，而於程序6 0 0 F移動電梯 至最近樓層。 考慮此例濾波電容器連接至一般負荷，太陽能電池能 量持續輸入至濾波電容器，故太陽能電池所存能量可作爲 對一般負荷之緊急電源，如緊急燈等。 接著說明整流後電壓値大於預定値時。 若程序6 0 0 c判定整流後電壓値大於預定値，則執 行程序600G，600H，6001。 程序6 0 0 G中，估計整流後電壓値大於預定値原因 爲太陽能電池所生能童輸入濾波電容器之狀態及大部分電 梯減速大置回收能量輸入濾波電容器之狀態同時發生。以 優先權管理此例。 ---—------笨 I 1 {請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部中央揉準局貝工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210x297公釐） -40- 經濟部中央橾準局員工消费合作社印製 421905 A7 ____；____B7___ 五、發明説明（38 ) 比較由太陽能電池輸入能量操作及電梯減速操作，後 者優先權較高。理由爲此時電梯處於停止操作中。 因此，程序6 0 0 G中，首先停止放大機構4 0 0操 作而停止太陽能電池所生能量輸入至濾波電容器。然後， 若程序6 0 0 Η結果顯示變壓器次側中電壓位於預定範圍 內*執行程序6 0 0Η正常程序。此時，估計多數電梯減 速與太陽能電池所生能量輸入同時發生而快速增加輸入能 量（回復）至濾波電容器，乃增加以轉換器返回系統電源 之能量，而變壓器次側電壓暫時高於預定値。 即使停止太陽能電池所生能量輸入至濾波電容器，太 陽能電池所生瞬間能量持續存入大電容電力電容器。因此 ，太陽能電池之取得效率從未減少，不論太陽能電池所生 能量停止輸入濾波電容器。 雖然停止太陽能電池所生能量輸入濾波電容器而使變 壓器次側電壓回到預定範圍內，執行程序6 0 0 I。 即緩和電梯之減速率以降低回收能量。 此時，以優先電梯執行緩和減速率。根據重量感應器 資訊估計車廂上乘客數，並依乘客增加次序耀和電梯減速 度。理由爲因乘客數少，不平衡力矩變大，因此馬達之相 當慣量大而回收能量更大，可減少乘客不方便之效應》 程序6 0 Ο I中，根據優先權減少減速率（程序 6001與程序600Η—起執行），當變壓器次側電壓 落於預定範圍，執行行正常程序6 0 0 Β。 如上述執行電力管理，可有效使用太陽能電池之回收 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS > Α4规格（210Χ297公釐）~~_41 _ {請先閲讀背面之注$項再填寫本頁)

經濟部中央揉準局貝工消费合作社印策 421905 A7 _________ΒΤ___ 五、發明説明（39 ) 能量及產生能量，未影響系統電源側。 圖7上述例之槪念爲濾波電容器視爲一直流電源線， 並假設各種負荷接至直流電源》 亦即若非多數具PWM反向器之電梯驅動系統連接至 直流電源線，藉連接直接電壓調節器，如D C切割器至直 流電源線，系統可使用成對於直流馬達成電池充電器之速 控系統。此外，使反向器螢光燈連接至直流電源線，則可 作爲高效率之光定器。 若延伸此例，商用電源外電源所得能量可用於各式電 氣或電子裝置，可極佳增進能源使用效率》 圖9爲圖7系統變化》 此例與圖7例不同點在於以多數轉換器/反向器系統 驅動電梯。 電源系統管理系統6 0 0基本上執行圖8相同程序， 但不同點爲提供濾波電容器基準電壓E d *對應各轉換器 系.統。 亦即當判定程序6 0 0 C中變壓器次側電壓成預定値 ，增加基準電壓E d·以緩和執行程序6 0 0 G前回復至 變壓器次側之能量。當然，增加基準電壓E d*上限決定 於PWM反向器側功率元件之抵抗電壓限制，或濂波電容 器抵抗電壓等。此系統特徵在於電源系統6 0 0管理基準 電壓Ed#最適化而不干擾系統電源側。 引入系統電源管理系統後，即使以使用太陽能電池能 量之多數電驅驅動系統執行各式電梯操作，多餘能量可有 (請先閱讀背面之注$項再填疼本頁) .策· 1 —:-訂— r 本紙張尺度通用中國國家標準（CNS ) A4規格（2I0X297公釐） •42- 421 905 A 7 B7 五、發明説明（40 ) 效返至系統電源側，因電源系統管理系統對系統電源側執 行總能量管理（太陽能電池所生能量，減速回收能量）。 如上述，此系統可允許不同種電源所生瞬間電力逆流 至系統電源側，不新添轉換器以回收能量，即使電梯系統 具多數電梯，而大電容電力電容器可作爲驅動側之電源， 系統電源中斷服務之緊急電源及起初充電濾波電容器所用 電源♦因此，整個系統之電力取得效率可增進，提高系統 可靠度。 根據本發明*因太陽能電池所生電力輸入轉換器與反 向器間電容器且作爲反向器輸出側負荷用能量或返至系統 電源，而提高太陽能電池能量取用效率。此外，系統可廣 泛用於電梯控制系統及具轉換器及反向器之電力轉換控制 系統，因不再須提供二次電池.，而確保不受環境影響，消 除二次電池之保養麻煩。 --^------v k-- {請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

，-IT 經濟部中央標準局貝工消费合作社印裝 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4規格（2I0X297公釐） -43-

Claims (1)

1. 421 90S B8 C8 D8 六、申請專利範園 1 ·一種電梯控制系統，包含一轉換器供轉換一電源 之交流電力成直流電力；一電容器連接至轉換器输出側； 一反向器供轉換電容器之直流電力成變壓變頻交流電力； 及一馬達受供反向器之電力並驅動車廂向上及囱下；電梯 控制系統另包含： 一太陽能電池； —輸入機構供輸入太陽能電池所生電力至電容器：及 一控制機構，供控制轉換器而回收霉容器電力至電源 〇 2 .如申請專利範圍第1項之電梯控制系統，電梯控 制系統特徵在於 - 轉換器控制機構包含控制轉換器之機構，而切換至回 收方向對應超過預定値之電容器電壓。 3.如申諝專利範圍第1項之電梯控制系統，電梯控 制系統特徵在於 轉換器控制機構包含一電壓'控制.系統供維持電容器電 懕於預定電壓範圍。 經濟部中央樣準局員工消费合作社印裝 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} 4 .如申請專利範圍第1項之電梯控制系統，電梯控 制系統特徵另包含 ‘ 控制轉換器之機構，而可切換於電源霉力輸入至電容 器之狀態與根據電容器電壓使電容器電力逆流至電源之狀 態間。 5 .如申諝專利範圍第1項之電梯控制系統，電梯控 制系統特徵另包含 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）.44- 經濟部中央揉準扃男工消费合作社印装 42 t 90 5 A8 B8 C8 ——__ D8 _六、申請專利範国 防止機構，防止電力由電容器一側逆流至太陽能電池 之輸出側，其位於太陽能電池輸出側與電容器之間。 6 ·如申請專利範圍第1項之電梯控制系統，電梯控 制系統特徵另包含 轉換機構，供轉換太陽能電池所生電力，對應太陽光 強度，而成電力狀況可輸入電容器》 7 .如申請專利範圍第6項之電梯控制系統，電梯控 制系統特徵另包含 —電力電容器，其電容可吸收太陽能電池之瞬間輸出 電力，乃位於太陽能電池之一輸出側與電力轉換機構之間 〇 8 .如申請專利範圍第6項之電梯控制系統，電梯控 制系統特徵另包含. 判定機構，判定太陽能電池之電力產生狀態低於一預 定値，及停止電力轉換機構操作之機構以對應判定機構之 輸出，僅當太陽能電池產生電力於預定電力狀態時電力輸 入電容器· 9 .如申請專利範圍第6項之電梯控制系統，，電梯 控制系統特徵另包含 ‘ 一輔助充電機構，當轉換器處於停止狀態可事先啓動 電力轉換機構，輸入太陽能電池之電力於電容器中，並增 加電力電壓達一預定値；及一機構於電壓達預定値後啓動 轉換器。 1 0 .如申請專利範圍第7項之電梯控制系統，電梯 (請先s請背面之汰意Ϋ項再填寫本頁) 袈· —1訂— r 本紙張尺度適用t國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）-45- 421 S Α8 BS C8 D8 六、申請專利範園 控制系統特徵另包含 一解救操作機構，供輸入電力電容器所存電力於電容 器中，即當電容器缺乏電力時，利用電力轉換機構，並使 用該輸入電力操作電梯至最近樓層。’ 1 1 . 一種電梯控制系統，包含一 PWM轉換器供轉 換一交流電電源之交流電力成直流電力；一濾波電容器連 接至轉換器之輸出側，一 PWM反向器供轉換濾波電容器 之直流電力成變壓變頻交流電力；及一馬達受反向器供應 電力以驅動電梯電廂向上及向下；電梯控制系統特徵另包 含 一太陽能電池； 一調整機構，供調整太陽能電池之輸出電力之雷壓水 準，以輸入太陽能電池所生電力至電容器；及 一逆向PWM控制機構，控制轉換器而保持濾波電容 器之電壓於預定電壓範圍內β 12. —種電梯控制系統·，包貪一 PWM轉換器供轉 換交流電電源之交流電力成直流電力；一濾波電容器連接 至轉換器一輸出側；一PWM反向器供轉換濾波電容器之 直流電力或變壓變頻交流電力；及一馬達受反向器供應電 方並驅動電梯車廂向上及向下；電梯控制系統特徵另包含 一太陽能電池； 一電流控制系統，供調整太陽能電池输出電力之電壓 水準，輸入太陽能電池所生電力以預定電流値至電容器； 及 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4规格（210 X 297公嫠）-46- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 袈· —訂 鯉濟部中央標率局β:工消费合作社印製 421905 A8 B8 C8 D8六、申請專利範圍 一逆向PWM控制機構，控制轉換器而保持濾波電容 器之電壓於預定電壓範圔內。 1 3 .如申請專利範圍第1 2項之電梯控制系統，電 梯控制系統特擞男包含 一偵測機構，供偵測有關一回收電流至交流電電源之 電置；及 一節流機構，對應超過預定値之所測値節流電流控制 系統。 1 4 . 一種電力轉換·控制系統，包含一轉換器供轉換 一交流電電源之交流電力至直流電力；一濾波電容器連接 至轉換器之輸出側；一PWM反向器供轉換濾波電容器之 直流電力成變壓變頻交流電力；及一負荷受反向器供應電 力；電梯控制系統特徵另包含 一太陽能電池； 一輸入機構，供輸入太陽能電池所生電力至濾波電容 器；及 —控制機構*供控制轉換器而回收濾波電容器電力至 電源。 ^^1 1^1 til In fn I (請先E讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 I 經濟部中央標率局負工消費合作社印裂 本紙張尺度逋用t國國家揉隼（CNS > A4规格（210 X 297公釐）-47-