[发明专利]超级电容储能式电梯快速充电保护控制器

说明书

技术领域

本发明涉及充电保护电路领域，特别涉及超级电容储能式电梯的快速充电保护技术。

背景技术

当电梯牵引机拖动轿厢做减速运动、制动时，其机械动能将释放出来；当电梯制动、轻载上行和重载下行时其机械势能也将释放出来。对于这部分能量的有效利用受到各国政府、组织、研究机构和电梯企业的研究。考虑到有效利用再生能量以及能量回馈时对电网造成的负面影响，将再生能量有效存储成为研究的重点。中国专利CN1835329A公开了一种混合储能装置，将可充电蓄电池与超级电容相结合实现再生能量的存储。美国专利US6938733B2也应用超级电容器组通过功率调节设备与直流母线连接。

在电梯驱动的控制方法中大多采用电力电子装置，装置中采用的整流桥容易产生过电流，烧毁整流器件，其产生原因：一是由整流电路内部引起；二是整流桥外部发生短路。由于超级电容的电容为法拉级，等效串联电阻非常小，充电电流非常大，能够大大提高充电速度，然而上述两种专利包括其他相关专利并没有考虑超级电容快速充电时大电流对整流电路造成的影响。而且在快速充电过程中直流侧易产生过电压可能对超级电容造成永久性损坏。

超级电容器的单体工作电压很低，通常为1~3V，使用中不能过电压，目前应用较多的是在超级电容器两端并联过压保护电路，当充电时超级电容器两端电压过高时，通过过压保护电路分流是超级电容器工作在额定电压下。而这些方法需要实时检测超级电容器两端是否过电压，如果检测电路准确性降低，则保护效果失效，在电压浮动较大的场合，这种保护电路的稳定性较差。

发明内容

本发明的目的是解决在超级电容储能的快速充电时对整流电路进行过电流保护和对超级电容进行过电压保护的问题，提供一种带有三级保护电路的超级电容储能式电梯快速充电保护控制器。为此本发明对电梯中超级电容储能采用了三级保护，本发明将三级保护与超级电容储能式电梯驱动器结合在一起说明了保护的重要作用。

技术方案

本发明提供的带有三级保护电路的超级电容储能式电梯快速充电保护控制器如图1所示，包括与三相电网1连接的三相不可控整流器2，三相不可控整流器2的输出连接带超级电容器组的三级保护电路，带超级电容器组的三级保护电路连接由IGBT反并联二极管模块构成的三相逆变器4，三相逆变器4输出接到电梯牵引电机5，带超级电容器组的三级保护电路3，同时经信号调理电路6连接控制电路7；带超级电容器组的三级保护电路3由第一级限流电路8、直流侧稳压滤波电容9、第一电压检测电路10、第二电压检测电路11、超级电容器组12、第二级保护电路13、直流母线电流检测电路14、第三级保护电路15构成，所述的三级保护电路是指第一级限流电路8、第二级保护电路13与第三级保护电路15（将图1展开得到图2所示电路图），其中，

第一级限流电路8：由电抗器和第一接触器常闭触点K1并联组成，串联在三相不可控整流器2与逆变器4之间的直流母线上，用于预充电时的限流；

直流侧稳压滤波电容9：并联于直流母线上所述第一级限流电路8的输出端，用于滤除所述第一级限流电路8输出直流电流中的高次谐波；

第一电压检测电路10：并联于直流侧，用于实时检测直流侧的电压值，所述的第一电压检测电路10由霍尔电压传感器17、输入电阻16和第一采样电阻18组成，输入电阻16串联在霍尔电压传感器17的+IN端，第一采样电阻18并联在霍尔电压传感器17的OUT端与地之间；

第二级保护电路13：由非隔离型双向DC-DC变换器组成，与三相不可控整流器2和所述的第一级限流电路8相结合作为超级电容器组12的预充电电路，并联于直流侧；所述的第二级保护电路13一方面用于超级电容器组12预充电时的限流与过电压保护，另一方面用于电梯能量回馈时的过流与过压保护；

超级电容器组12：并联在第二级保护电路13中电感L2的输出端，所述的超级电容器组12作为储能装置一方面储存电梯正常运行时电网富裕的能量和电梯回馈的再生能量，另一方面为电梯下次耗能运行提供部分能量和停电时的应急电源；

第二电压检测电路11：并联于超级电容器组12两端，用于实时检测超级电容器组12两端的电压值，所述的第二电压检测电路11由霍尔电压传感器17、输入电阻16和第一采样电阻18组成，输入电阻16串联在霍尔电压传感器17的+IN端，第一采样电阻18并联在霍尔电压传感器17的OUT端与地之间；