[发明专利]电梯能量回收利用保障系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种电梯能量回收利用保障系统，尤其是涉及一种回收利用电梯制动能量的电梯能量回收利用保障系统。

背景技术

城市化的进程催生了房地产的发展，城市建筑的数量大幅度增加，各种高层建筑越来越多，电梯的使用变得普及起来。电梯作为建筑的动力设备，消耗了大量的电能，进一步加剧了城市用电紧张的矛盾。

电梯的上升和下降动作是通过电梯牵引电动机来实现的，牵引电动机的供电原理通常是通过整流桥将市电整流成直流电，再通过逆变桥将直流电变换成交流电提供给牵引电动机使用。整流桥和逆变桥之间有直流母线。电梯启动加速过程中，牵引电机从直流母线汲取功率，直流母线电压有下降趋势；电梯在停机制动减速过程中牵引电机处于发电状态向直流母线反馈电能，直流母线电压有升高趋势。为了保持直流母线电压的相对稳定性，一般采用接入制动电阻方式，通过热耗散方式吸收反馈的能量，导致能量的浪费，产生大量的热量往往还需要空调来降低温度，进一步浪费了宝贵的电能。为回收这些反馈的能量，现有技术中有采用逆变器将直流电转换成交流电，直接回馈到交流母线上，但是这种方法电能质量往往不高，回收效率也不理想。

传统的电梯供电方式，往往单纯依赖市电供应，一旦市电发生故障，电梯即故障停机，有可能危及到人们的生命财产安全。现有技术中有采用UPS或EPS等包含储能子系统的装置作为后备电源方式来提高电梯的应急供电保障，但是往往未能考虑经济性的需求，未能对其运行进行经济优化。 

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种可提高电能利用率的电梯能量回收利用保障系统。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：电梯能量回收利用保障系统，由电梯能量回馈子系统、储能子系统、管理子系统三部分组成；

所述电梯能量回馈子系统包括电梯牵引电动机、整流桥、逆变桥、单向DC/DC，电梯牵引电动机与逆变桥双向电连接，逆变桥与直流母线双向电连接，整流桥与直流母线电连接，直流母线通过开关K3与制动电阻电连接，直流母线通过开关K2与单向DC/DC电连接，整流桥通过开关K1与交流配电柜电连接，交流配电柜通过开关K0外接市电；电梯能量回馈子系统主要用于实现电梯的正常能量供应和电梯制动能量的回馈；

储能子系统包括电池堆和双向DC / AC，电池堆通过开关K4与双向DC / AC电连接，双向DC / AC通过开关K5与交流配电柜双向电连接；储能子系统储存电梯能量回馈子系统的电能量，通过双向DC/AC进一步馈送至市电电网利用，同时将一部分电能量作为后备，在市电发生故障不能供电情况下，释放出来给电梯应急供电；

所述储能子系统中的电池堆采用混合动力汽车用动力型镍氢电池，具有良好的高倍率充电和放电能力。

所述管理子系统包括市电监测模块、BMS监测模块、阶梯电价数据库、工作模式决策模块，市电监测模块、BMS监测模块和阶梯电价数据库均与工作模式决策模块双向电连接，BMS监测模块与储能子系统双向电连接，市电监测模块与交流配电柜双向电连接；管理子系统实施对整个电梯能量回收系统的管理控制，指挥系统工作在不同的工作模式下，实现能量回收存储、应急供电、储能子系统管理、存储能量释放等功能。

市电监测模块，主要监测市电的电压、电流、功率、功率因素等电能质量相关信息。BMS监测模块，主要监测储能子系统的电压、电流、温度、充电状态（SOC）、健康状态(SOH)等信息。阶梯电价数据库，存储当前的阶梯电价数据。

所述工作模式决策模块所决定的工作模式有：回收能量模式、释放能量模式、应急供电模式和紧急制动模式。

电梯能量回收保障系统是以储能子系统装置为能量的存储和释放作为能量缓冲公共平台，对电梯回馈能量实施回收，对回收的能量实施管理和经济利用，对市电故障实施响应，满足电梯应急供电保障需求。

电梯能量回收保障系统的储能子系统的容量设置成：大于2倍电梯应急所需能量、小于10倍电梯应急所需能量；电梯能量回收保障系统储能子系统的功率设置成：大于2倍电梯最大制动功率、小于5倍电梯最大制动功率。电梯正常工作状态下，制动回馈电能，电能经过单向DC/DC装置给储能子系统充电，回收电能。由于储能子系统功率大于2倍电梯最大制动功率，储能子系统具备良好的功率平衡吸收能力，充分回收反馈电能，维持直流母线电压稳定；储能子系统功率小于5倍电梯最大制动功率，储能子系统成本不会过高，控制在合理范围。