專利名稱：電梯扶梯組群變頻驅動統(tǒng)一供電節(jié)能裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用于電梯、扶梯組群節(jié)能裝置。特別是一種電梯、 扶梯組群變頻驅動統(tǒng)一供電節(jié)能裝置。其特點是將多臺電梯、扶梯進行組群 控制，利用統(tǒng)一供電的直流母線，使處于發(fā)電運行狀態(tài)的電梯、扶梯反饋的 電能供給處于電動運行狀態(tài)的電梯、扶梯，有效利用回饋電能，達到節(jié)能目 的。
背景技術：
現代建筑業(yè)的發(fā)展使建筑物中電梯和扶梯的數量大量增加， 一般都裝有 二臺以上的電梯或扶梯，大型建筑有時可多達幾十臺電梯或扶梯。所謂組群 是指兩臺及兩臺以上的電梯、扶梯系統(tǒng)。當兩臺以上的電梯、扶梯同時運行 時，由于電梯、扶梯是位能型負載，各梯可能處于電動或發(fā)電不同的運行狀態(tài)?，F代電梯技術的發(fā)展，使電梯的驅動一般都使用變頻調速(VVVF)技術， 通常為AC-DC-AC方式。目前的方法是:每一臺電梯或扶梯采用一臺獨立的變 頻調速器驅動，利用變頻調速器從電網中取得交流電源，輸出相同功率交流 電到驅動電機，帶動電梯或扶梯上下運行。由于電梯、扶梯是一種典型的位 能型負載，所以一般情況下，在大約50%左右的運行時間中，電機處于電動 運行狀態(tài)，從電網中獲取能量，在另外大約50%左右的運行時間中，電機處 于發(fā)電運行狀態(tài)，電機產生電能。在某些特殊情況下，如下行的扶梯，在 位能負載的作用下始終處于發(fā)電運行狀態(tài)。由于各臺電梯或扶梯的驅動裝置 都是獨立的，它們之間沒有能量交換的通道，因此發(fā)電運行狀態(tài)電梯或扶梯所產生的能量必須通過某種方式釋放掉。目前采用的VVVF技術，其方法是 使用一制動單元監(jiān)測變頻器直流母線的電壓，當電壓高于其能承受的范圍時， 接通一制動電阻，使用制動電阻釋放電機反饋的電能，將其白白消耗掉，造 成能源的大量浪費。也有少部分采用獨立的能量回饋裝置將其回饋到電網，如申請?zhí)枮?00510105707. x的《電動機驅動裝置》，其使用一回饋逆變裝置，逆變裝置監(jiān)測直流母線的電壓的升高超過承受范圍時，啟動回饋逆變裝置將電能經逆變后回饋電網。但這種裝置造價很高，且其回饋電網的能量由于波形畸變，有可能造成電網的污染，嚴重時會影響其他設備的運行，因此很少在現場采用。另外一種作為解決此類反饋能量問題的方法是由日本專利2000-1141440號公開的電機驅動裝置，在直流母線上連接蓄電器，在電動機處于發(fā)電運行期間，存儲部分電能，處于電動運行期間，提供部分電能，該方式需要大容量的蓄電單元(如大容量電容)。為了存儲較大的能量，使用的蓄電單元必須承受高壓，同時直流母線的電壓也隨之升高，電機的反電動勢也要達到較高值，影響電機的運行。就目前電梯變頻調速的使用情況來看，90%以上的電梯使用制動電阻的方式消耗回饋電能。使用回饋逆變裝置或蓄電單元在電梯變頻調速上，由于其存在的技術難題，只能在部分實驗或示范電梯上試用。一臺獨立的變頻調速器采用AC-DC-AC方式，將多臺AC-DC-AC中的DC鏈路連接，也能形成本實用新型提供的公共直流母線統(tǒng)一供電的方法。但是目前獨立的變頻調速器，是按單臺驅動設計的，如并接其DC鏈路，變頻器將無法正常運行。其主要存在以下問題1、無法解決單臺上電充電問題，單臺上電由于并接DC鏈路會同時給其他變頻調速器上電，單臺AC-DC由于過載會造成燒毀；2、由于并接DC鏈路，直流母線的電壓有別于單臺變頻調 速器，變頻調速器會進行自我保護；3、其原有的制動單元工作不同步，會造成制動單元的過載燒毀。因此，現有變頻調速器裝置有待進一步改進。 實用新型內容本實用新型的目的是提供一種電梯扶梯組群變頻驅動統(tǒng)一供電節(jié)能裝 置，它有效地解決了現有技術中使用制動電阻所造成能量大量浪費以及使用 能量回饋裝置造價高且有可能造成電網污染等問題，其結構設計合理，操作 簡單，使用安全，與同類裝置相比，既能使下行扶梯反饋的電能全部被上行 扶梯所利用，減少電網的供電，具有明顯的節(jié)能效果，同時又能確保電網運 行的穩(wěn)定，降低裝置的制造成本。本實用新型的目的是這樣實現的該裝置包括電源變換器及通過公共直 流母線連接的驅動電梯或扶梯運行的變頻調速器和電機，其技術要點是所述AC/DC變換器由整流回路、充電接觸器觸點、充電電阻、上電充電控制器和電容組成，其利用與制動單元串接的制動電阻并聯后，通過公共直流母 線分別與驅動電梯或扶梯運行的、形成能量交換通道的電梯、扶梯組群內的多臺DC / AC變頻調速器和電機連接。所述組成AC / DC變換器的整流回路串接充電電阻及充電接觸器觸點和 上電充電控制器，并與電容并聯后連接公共直流母線。所述DC / AC變頻調速器包括由功率元件和與其并聯的二極管構成的橋 式回路及控制橋式回路的功率元件和電機的驅動逆變控制器，該橋式回路通 過充電電阻、充電接觸器觸點、上電充電控制器和電容接入公共直流母線。所述與公共直流母線并接的制動單元由檢測控制電路和IGBT組成，并通過IGBT串接制動電阻。由于本實用新型采用同一個AC/DC變換器，并與制動單元并聯后，經公共直流母線將直流電源統(tǒng)一供給電梯、扶梯組群內的多臺DC / AC變頻調速器，以控制驅動相應電梯、扶梯運轉的電機，利用一個公共直流母線統(tǒng)一給組群中控制所有電梯、扶梯的變頻調速器及電機供電，并且由此形成組群中各驅動單元間能量交換的通道，所以利用這一通道，可以將組群中處于發(fā)電運行狀態(tài)的驅動單元所發(fā)出的電能進入公共直流母線；此時組群中的其它正處在電動運行狀態(tài)的驅動單元，則可通過公共直流母線，直接利用處于發(fā)電運行狀態(tài)的驅動單元所發(fā)出的電能。同時，公共直流母線上的電容器也可存儲部份電能。群組電梯、扶梯處于發(fā)電運行狀態(tài)所發(fā)的電能與電動運行狀態(tài)需要的電能相等時，不需要電網供電。如果群組電梯、扶梯處于發(fā)電運行狀態(tài)所發(fā)的電能小于電動運行狀態(tài)需要的電能時，電網提供不足部分電能。但是如果群組電梯、扶梯處于發(fā)電運行狀態(tài)所發(fā)的電能大于電動運行狀態(tài)需要的電能時，再通過制動電阻消耗多余電能。組群中的電梯、扶梯數量越多，這種變頻驅動統(tǒng)一供電節(jié)能運行方法及裝置的節(jié)能效果越明顯。該裝置完全符合目前市場對電梯、扶梯變頻調速技術的使用要求，同時又能節(jié)約大部分電梯使用電能，有利于在電梯控制上進行實際推廣應用。本實用新型的DC/AC變頻調速器，可以對驅動電機進行調速控制，同時可以方便地將電機發(fā)出的電能回饋到公共直流母線。為了形成公共直流母線，本實用新型設計了一種專用的AC/DC變換器，將公共電網的交流電源變換成直流母線電源，在公共直流母線上分布的電容器可以暫時存儲未被利用的電能，這樣可以提高整個系統(tǒng)的節(jié)能效率。 一般的分析計算認為，采用本實用新型比傳統(tǒng)方法節(jié)省全部用電的20%-40%，系統(tǒng)的造價也有較大降 低。采用公共母線統(tǒng)一供電，使處于發(fā)電運行狀態(tài)的電梯或扶梯可以向組群 內任一處于電動運行狀態(tài)的電梯或扶梯供電。另外一種典型的情況當安裝 在同一樓層的兩臺扶梯， 一臺上行、 一臺下行。上行扶梯始終處于電動狀態(tài)， 下行扶梯始終處于發(fā)電狀態(tài)，因采用公共直流母線統(tǒng)一供電，下行扶梯反饋 的電能全部被上行扶梯所利用，故明顯減少電網的供電，節(jié)約電能。


以下結合附圖對本實用新型作進一步描述。 圖1是本實用新型的一種原理框圖。圖2是本實用新型的一種具體結構圖。圖3是圖2中的驅動逆變控制器的一種原理框圖。圖中序號說明1電源、2 AC/DC變換器、3整流回路、4充電電阻、5 充電接觸器觸點、6上電充電控制器、7公共直流母線、8制動電阻、9制動 單元、10 IGBT (絕緣柵式雙極晶體管模塊)、11檢測控制電路、12上電充 電控制器、13DC/AC變頻調速器、14電機、15電梯、扶梯、16驅動逆變控 制器、17DC/AC變頻調速器、18電機、19電梯、扶梯。
具體實施方式
根據圖1-3詳細說明本實用新型的具體結構。該裝置包括一個AC/DC 變換器2及通過公共直流母線7連接組群中的驅動電梯或扶梯15、 19運行的 多臺DC / AC變頻調速器13、 17和電機14、 18等件。AC / DC變換器2 由整流回路3、充電接觸器觸點5、充電電阻4、上電充電控制器6和電容C1組成。整流回路3將電網提供的三相交流電源1轉換為公共直流母線7電源, 為了避免電容C1在上電時充電電流過大，設置有上電充電控制器6，上電時先通過充電電阻4充電，充電完成后再用充電接觸器觸點5短接充電電阻4。AC / DC變換器2利用與制動單元9串接的制動電阻8并聯后，通過公共直流母線7分別與驅動電梯或扶梯15、 19運行的、形成能量交換通道的電梯、扶梯組群內的多臺DC/AC變頻調速器13、 17和電機14、 18連接。組成AC / DC變換器2的整流回路3串接充電電阻4及充電接觸器觸點5和上電充電控制器6，并與電容Cl并聯后連接公共直流母線7。DC / AC變頻調速器13、 17包括由功率元件和與其并聯的二極管構成的橋式回路及控制橋式回路的功率元件和電機的驅動逆變控制器16，為了避免DC/AC變頻調速器13、 17接入直流母線7上電時，由于電容C2、 C3充電產生過大的沖擊電流，DC/AC變頻調速器13、 17采用了與AC / DC變換器2的上電充電控制器6相同原理的上電充電控制器12。該橋式回路也通過充電電阻4、充電接觸器觸點5、上電充電控制器12和電容C2、 C3接入公共直流母線7。橋式回路也可以使用集成部分控制IPM模塊等組成。這些元件或模塊由驅動逆變控制器16產生PWM (Pulse-Width Modulation脈寬調制)控帝U，轉換為要求的電壓及頻率驅動電機14、 18，進行速度控制，當電機14、 18處于電動狀態(tài)時DC/AC變頻調速器13、 17將從公共直流母線7獲取電能控制電機運轉，從而帶動電梯或扶梯15、 19運行。當電機14、 18處于發(fā)電狀態(tài)時DC/AC變頻調速器13、 17將電能反饋回公共直流母線7。驅動逆變控制器16，如圖3所示，由常用的速度給定、電流反饋、電壓反饋、電機運行速度反饋、矢量運算、PWM輸出等電路組成。驅動逆變控制器16由速度給定提供電梯、扶梯需要運行的速度，然后驅動逆變控制器16根據電流反饋、電壓反饋、電機運行速度反饋等進行矢量運算，輸出PWM 控制功率元件或IPM模塊，驅動電機按設定速度運轉。與公共直流母線7并接的制動單元9由檢測控制電路11和IGBT 10組 成，并通過IGBT 了 10串接制動電阻8。檢測控制電路11檢測公共直流母 線7存儲反饋的電壓超過設定值，如超過設定值，控制IGBT10導通，使多 余的電能通過制動電阻8釋放掉，當公共直流母線7的電壓低于設定值，關 斷IGBT (10)，停止釋放電能。本實用新型的工作過程如下當形成能量交換通道的電梯、扶梯組群內 的電梯、扶梯15的電機14處于電動運行時，DC/AC變頻調速器13從公共直 流母線7獲取電能，同時驅動組群內的電梯、扶梯19的電機18處于發(fā)電運 行狀態(tài)，電機18產生的電能經DC/AC變頻調速器17回饋到公共直流母線7， 回饋的電能直接供給DC/AC變頻調速器13使用。當電機18反饋的電能等于 電機14需要的電能時，裝置不從電網獲取電能。當電機18反饋的電能小于 電機14需要的電能時，電網提供不足部分電能。當電機18反饋的電能大于 電機14需要的電能或電機18和電機14同時處于發(fā)電狀態(tài)時，部分電能存儲 于C2、 C3等電容，其余的電能通過獨立的制動單元9控制，使電能消耗于制 動電阻8上。本實施方式只以電梯、扶梯組群內的兩臺電梯或扶梯15、 19工 作為例進行說明，其它電梯或扶梯的工作原理與其相同。
權利要求1、一種電梯扶梯組群變頻驅動統(tǒng)一供電節(jié)能裝置，包括電源變換器及通過公共直流母線連接的驅動電梯或扶梯運行的變頻調速器和電機，其特征在于所述AC/DC變換器由整流回路、充電接觸器觸點、充電電阻、上電充電控制器和電容組成，其利用與制動單元串接的制動電阻并聯后，通過公共直流母線分別與驅動電梯或扶梯運行的、形成能量交換通道的電梯、扶梯組群內的多臺DC/AC變頻調速器和電機連接。
2、 根據權利要求l所述的電梯扶梯組群變頻驅動統(tǒng)一供電節(jié)能裝置，其 特征在于所述組成AC / DC變換器的整流回路串接充電電阻及充電接觸器 觸點和上電充電控制器，并與電容并聯后連接公共直流母線。
3、 根據權利要求l所述的電梯扶梯組群變頻驅動統(tǒng)一供電節(jié)能裝置，其 特征在于所述DC / AC變頻調速器包括由功率元件和與其并聯的二極管構 成的橋式回路及控制橋式回路的功率元件和電機的驅動逆變控制器，該橋式 回路通過充電電阻、充電接觸器觸點、上電充電控制器和電容接入公共直流 母線。
4、 根據權利要求l所述的電梯扶梯組群變頻驅動統(tǒng)一供電節(jié)能裝置，其 特征在于所述與公共直流母線并接的制動單元由檢測控制電路和IGBT組 成，并通過IGBT串接制動電阻。
專利摘要一種電梯扶梯組群變頻驅動統(tǒng)一供電節(jié)能裝置，采用同一個AC/DC變換器，并與制動單元并聯后，利用一個公共直流母線將直流電源統(tǒng)一供給組群內的控制所有電梯、扶梯的多臺DC/AC變頻調速器及電機，并且由此形成組群中各驅動單元間能量交換的通道，將組群內處于發(fā)電運行狀態(tài)的驅動單元的電能，提供給其它正處在電動運行狀態(tài)的驅動單元。它有效地解決了現有技術存在的浪費能量、容易造成電網污染等問題，結構設計合理，操作簡單，使用安全，與同類裝置相比，既能使下行扶梯反饋的電能全部被上行扶梯所利用，減少電網的供電，具有明顯的節(jié)能效果，同時又能確保電網運行的穩(wěn)定，降低裝置的制造成本。
文檔編號H02P27/04GK201113912SQ200720015350
公開日2008年9月10日 申請日期2007年10月19日 優(yōu)先權日2007年10月19日
發(fā)明者實 李, 武 王, 隋舒杰 申請人:王 武;隋舒杰;李 實