[发明专利]一种用于曳引式电梯的混合储能装置及控制方法

权利要求书

1.一种用于曳引式电梯的混合储能装置，其特征在于包括蓄电池组B、超级电容器组S、单向DC-DC变换器U1、双向DC-DC变换器U2、电力电子开关管D1和装置控制器C；蓄电池组B正极接单向DC/DC变换器低压侧正端，蓄电池组B负极接单向DC/DC变换器低压侧负端；超级电容器组S正极接单向DC/DC变换器高压侧正端及双向DC/DC变换器U2低压侧正端，超级电容器组S负极接单向DC/DC变换器高压侧负端及双向DC/DC变换器U2低压侧负端；电力电子开关管D1的功率端分别连接在蓄电池组B和超级电容器组S的正极；双向DC/DC变换器U2高压侧正端接直流母线正，双向DC/DC变换器U2低压侧正端接直流母线负；装置控制器C采集蓄电池组端电压U_BAT、蓄电池组充放电电流I_BAT、蓄电池组温度T_BAT、超级电容器组端电压U_SC、超级电容器组充放电电流I_SC和超级电容器组温度T_SC数据信息作为系统控制输入。

2.根据权利要求1所述用于曳引式电梯的混合储能装置，其特征在于：所述蓄电池组B由单体蓄电池串并联。

3.根据权利要求1所述用于曳引式电梯的混合储能装置，其特征在于：所述超级电容器组由单体超级电容器串并联组成。

4.一种利用权利要求1～3所述任一项用于曳引式电梯的混合储能装置实现电梯控制的方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：设置蓄电池B的储能范围是：最大SOC为SOC_max，最小SOC为SOC_min；超级电容的储能范围是：最大端电压为U_SC-max，最小端电压为U_SC-min；所述蓄电池组B的SOC为SOC_eme时的能量为应急能量；所述SOC_eme是装置运行时应蓄电池组保证的最小SOC值；

步骤2：装置首次上电运行时，直流母线DC_Bus通过双向DC/DC变换器U2给超级电容充电，超级电容器组S通过单向DC/DC变换器U1给蓄电池组B充电，最终使超级电容端电压达到U_SC-MID，蓄电池组SOC达到SOC_init；装置进入待机状态；

步骤3：电梯启动时，功率需求导致母线电压U_DC-Bus下降，当母线电压U_DC-Bus小于所设定的阈值U_{DC-Bus_min}时，超级电容组S通过双向DC/DC变换器U2向直流母线DC-Bus供电，维持母线电压稳定；当超级电容组S放电导致其端电压等于蓄电池组B的电压U_bat时，蓄电池组B和超级电容器组S通过功率二极管D1，形成并联关系，共同向直流母线DC-Bus供电；

步骤4：当电梯减速至静止的过程中，电机处于发电状态，这部分能量会回馈至直流母线，导致母线电压U_DC-Bus泵升；当母线电压U_DC-Bus超过所设定的阈值后，双向DC/DC变换器U2向超级电容器组S充电，吸收电机回馈能量，维持母线电压稳定；若超级电容器组S端电压达到所设定的最大端电压U_SC-max，电机仍处于能量回馈状态，单向DC/DC变换器U1将给蓄电池组B充电，吸收该部分能量；

步骤5：当出现电网电压波动导致储能装置存储能量达到极限时母线电压仍大于正常母线电压，此时双向DC/DC变换器U2断开，停止工作，多余能量由电机驱动器中的能量泄放回路消耗，以达到稳定直流母线电压的目的；

步骤6：蓄电池组B放电至其SOC为SOC_init时，本装置停止向直流母线供电，在母线电压平稳或泵升时给蓄电池组B和超级电容器组S充电至初始状态；

步骤7：当出现电网电压过低甚至断电时，装置控制器判断电网故障，启动应急方案，本装置作为应急电源工作。