[发明专利]超级电容储能式电梯一体化驱动控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及电梯一体化驱动控制装置，尤其涉及超级电容器储能式电梯，特别地，将电梯运行控制子系统与电梯节能控制子系统进行集成，属于一体化控制及电梯节能相关技术领域。

背景技术

随着我国经济的快速发展，我国在用电梯数量高达200万台有余，并仍以每年20%以上的速度快速增长，电梯作为耗电大户，其节能技术已成为解决电力资源短缺问题的重要途径。

当电梯轻载上行，重载下行或制动时，电梯处于再生发电状态，这部分再生电能通过逆变器续流二极管作用于中间直流滤波电容后，产生泵升电压，严重威胁系统的工作安全。对此，传统解决方式采用能耗电阻消耗这部分再生电能，这种将再生电能通过能耗电阻以热能形式消耗的制动方式，虽然简单方便，但不仅没有起到节能效果，而且会因为通过发热形式消耗该部分能量，因此导致机房温度过高，增加散热成本，造成能源二次浪费。

另一种处理电梯再生电能的方式是采用能量回馈装置，目前，国内外对电梯能量回馈技术已有一定的研究基础：（1）回馈电网式电梯再生能量技术：由于电梯运行时功率变化幅值较大，故此类装置会向电网注入大量谐波，同时反馈能量的不连续性都会对电网造成很大的负面影响；（2）超级电容回馈电梯再生能量技术：这是一种直接就地储存、就地消耗的电梯能量回馈装置，避免了电梯再生能量流入电网，减少对电网的冲击。

正因为如此，超级电容回馈电梯再生能量技术已经受到人们的普遍认可，但目前现有装置存在尚且需要改进的地方：（a）超级电容储能式电梯能量回馈装置中，电梯运行控制子系统与节能控制子系统之间是相对独立的，这种独立控制方式一方面不便于系统调试，另一方面由于信号连接及信号干扰等问题，两个独立的子系统之间的协调性差。（b）考虑到超级电容的性价比、体积、能量密度等相关参数，超级电容器容量设计要求其在每次放电过程之后，保证电梯在发生停电故障时满足就近平层要求，这样的设计只是降低了故障风险，当电梯为特种电梯设备或发生火灾等重大灾害时，传统的设计方式则不能满足要求。

发明内容

本发明专利的目的在于提出一种超级电容储能式电梯一体化驱动控制装置，将电梯运行控制和电梯节能控制两个子系统集成使用一个CPU处理器，然后利用通信电路完成与上位机之间的通信，节省硬件资源，简化软件结构，降低调试难度，同时，加入蓄电池及其管理模块，保证电梯安全、高效节能运行。

本发明提供的超级电容储能式电梯一体化驱动控制装置，包括电梯运行控制子系统和电梯节能控制子系统；

电梯运行控制子系统主电路（Ⅰ）由第一接触器（KM1）、不可控整流器（1）、缓冲电路（2）、滤波电容（3）、直流母线（4）、制动单元（5）、逆变器（6）以及电梯曳引机（7）组成；电梯运行控制子系统主电路（Ⅰ）首先通过第一接触器（KM1）连接到外部三相电网，三相交流电通过不可控整流器（1）进行整流处理后变为直流信号，该直流信号经过缓冲电路（2）及滤波电容（3）处理后，沿直流母线（4）传送至逆变器（6），经逆变器（6）逆变处理转换为电梯曳引机（7）所需要的交流信号，其中，缓冲电路（2）的输入端与不可控整流器（1）的交流侧连接，输出端通过直流母线（4）连接至滤波电容（3）的正极，制动单元（5）与滤波电容（3）均并联在直流母线（4）的正负电压两端上；

电梯节能控制子系统主电路（Ⅱ）由双向DC/DC变换器（8）、超级电容器（9）、第三接触器（KM3）、蓄电池管理电路（10）、第二接触器（KM2）以及蓄电池组（11）组成；其中，双向DC/DC变换器（8）并联在电梯运行控制子系统中的直流母线（4）的正负电压两端，另一侧并联超级电容器（9）；蓄电池管理电路（10）通过第三接触器（KM3）与超级电容器（9）并联，蓄电池管理电路（10）另一侧通过第二接触器（KM2）连接到外部交流电网的a相上，蓄电池管理电路（10）的输出连接蓄电池组（11）。

电梯运行控制子系统和电梯节能控制子系统共用控制电路（Ⅲ），该控制电路由电源电路（13）、DSP控制模块（14）、信号采样调理电路（15）、通信电路（16）、上位机（17）、显示及报警电路（18）和隔离驱动电路（19）组成；

所述电源电路（13）与电梯节能控制子系统主电路（Ⅱ）中的蓄电池组（11）连接，由蓄电池组11提供电能，用于产生3.3V、5V、±12V和±15V弱电直流电源信号，以供给整个电梯一体化驱动控制装置的控制电路（Ⅲ）中相应单元；