專利名稱：電梯節(jié)能逆變同步技術(shù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種電子、信息、能源多學(xué)科的技術(shù)領(lǐng)域，尤 指一種利用現(xiàn)代科技手段，主要用于實現(xiàn)電梯節(jié)能的高科技技術(shù)產(chǎn)口 叩O背景技術(shù)目前，在電梯運行控制系統(tǒng)中，幾乎都在使用交直交變頻器作 為驅(qū)動電機的調(diào)速工具。這類變頻器功率因數(shù)高、效率高、精度高、 調(diào)速范圍寬，所以獲得廣泛應(yīng)用。通用變頻器多為電壓型交-直-交變頻器。這類變頻器的原理是， 三相交流電首先經(jīng)過二極管不控整流橋得到脈動直流電，再經(jīng)電解 電容濾波穩(wěn)壓，最后經(jīng)有源逆變輸出電壓、頻率可調(diào)的交流電給電 動機供電。但是通用變頻器既不能直接用于需要快速起、制動和頻 繁正、反轉(zhuǎn)的調(diào)速系統(tǒng)，又不能將電機發(fā)電狀態(tài)產(chǎn)生的電能回饋電 網(wǎng)。因為這種系統(tǒng)要求電機四象限運行，當(dāng)電梯減速、制動以及電 梯上行時，電機處于再生發(fā)電狀態(tài)。由于變頻器的二極管不控整流 器能量傳輸不可逆，產(chǎn)生的再生電能傳輸?shù)街绷鱾?cè)濾波電容上，產(chǎn)生泵升電壓。而以絕緣柵雙極型晶體管IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor)為代表的全控型器件耐壓較低，過高的泵升 電壓有可能損壞開關(guān)器件、電解電容，甚至?xí)茐碾姍C的絕緣，從 而威脅系統(tǒng)安全工作，目前只能通過能耗電阻把這部分能量以熱能的形式浪費掉，并且由于電阻發(fā)熱嚴(yán)重，使系統(tǒng)的工作可靠性、穩(wěn) 定性受到不良影響。為了解決電梯處于再生發(fā)電狀態(tài)產(chǎn)生的再生能量問題，相應(yīng)地 產(chǎn)生了電梯再生能量回饋裝置。但是常用的電子逆變回饋系統(tǒng)中， 一般都是利用三相交流電壓的過零點作為逆變電壓輸出的相位同步 時間。發(fā)明內(nèi)容為了克服上述不足之處，本實用新型的主要目的旨在提供一種以電網(wǎng)線電壓60度作為電梯節(jié)能逆變系統(tǒng)的并網(wǎng)同步信號，輸出為 逆變電壓控制信號的電梯節(jié)能逆變同步技術(shù)裝置。本實用新型要解決的技術(shù)問題是主要解決如何使變頻調(diào)速電 梯運行中電機發(fā)電狀態(tài)下，電機輸出能量回饋電網(wǎng)運行中逆變電壓 的并網(wǎng)同步等有關(guān)技術(shù)問題。本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是該裝置由濾波 器、整流穩(wěn)壓器、電壓比較器、隔離器，電源及單片機等部件組成， 該裝置至少包括一交流線電壓60度相位同步電路和一單片機控制器組合為一逆變同步技術(shù)裝置；交流線電壓60度相位同步電路模塊的輸出脈沖信號傳 送到單片機控制器的外部中斷源的輸入端；一交流線電壓60度相位同步電路由濾波及信號處理、比較電路和 光電隔離模塊組成，濾波及信號處理模塊的輸入端與電網(wǎng)交流線電壓 經(jīng)過同步變壓器的15V交流電壓信號的輸出端相連接，濾波及信號處理模塊的輸出端與比較電路模塊的輸入端相連接，比較電路模塊的輸 出端與光電隔離模塊的輸入端相連接，光電隔離模塊的輸出端與單片 機控制器模塊的輸入端相連接。所述的電梯節(jié)能逆變同步技術(shù)裝置的交流線電壓60度相位同步 電路模塊包括交流輸入濾波、整流穩(wěn)壓及濾波、60度相位設(shè)定及比 較和光電隔離及電平轉(zhuǎn)換電路等，其中交流輸入濾波電路的輸入端與同步變壓器的15V交流電壓信號的 輸出端相連接，交流輸入濾波電路的輸出端與整流穩(wěn)壓及濾波的輸入 端相連接，整流穩(wěn)壓及濾波電路的輸出端與60度相位設(shè)定及比較的輸入端相連接，60度相位設(shè)定及比較電路的輸出端與光電隔離及電平轉(zhuǎn)換電路的輸入端相連接，光電隔離及電平轉(zhuǎn)換電路的輸出端為同步信 號輸出。所述的電梯節(jié)能逆變同步技術(shù)裝置的交流輸入濾波電路的電阻Rl的一端與交流線電壓輸入端相連接，另一端與整流穩(wěn)壓及濾波的 一二極管的正端相連接；所述的整流穩(wěn)壓及濾波電路的穩(wěn)壓管、電容和電阻R2的兩端相 互并接后，其一公共端同時與一二極管的負(fù)端和比較器U1正輸入端 相連接，另一公共端同時與另一二極管的正端和比較器U1負(fù)輸入端 相連接；所述的60度相位設(shè)定及比較中的比較器U1正輸入端同時與一 二極管的負(fù)端和穩(wěn)壓管、電容和電阻R2的一公共端相連接，負(fù)輸入 端與電位器的中間抽頭相連接，比較器Ul負(fù)端的輸入電壓等于60 度相位時比較器U1正輸入端的電壓值，比較器U1正輸入端的電壓 值為電阻R2上的分壓值；60度相位設(shè)定及比較中的電位器的一端 與正電源相連接，另一端與負(fù)電源相連接；所述的光電隔離及電平轉(zhuǎn)換電路的光電隔離器U2的引腳2與 60度相位設(shè)定及比較中的比較器U1的輸出端相連接，引腳3與負(fù) 電源相連接，引腳5接地，引腳6為同步信號輸出端，引腳7和引 腳8相互并接后與正電源相連接。所述的電梯節(jié)能逆變同步技術(shù)裝置的電位器的電阻選為不為零， 且電位器的中間抽頭與比較器U1的負(fù)輸入端相連接。本實用新型的有益效果是該裝置解決了變頻調(diào)速電梯運行中 電機發(fā)電狀態(tài)下，電機輸出能量回饋電網(wǎng)運行中逆變電壓的并網(wǎng)同 步等技術(shù)問題；該裝置利用交流線電壓的60度作為逆變電壓輸出的同步信號，簡化了控制程序，同時在專利產(chǎn)品<電梯大功率電子 節(jié)能裝置>中成功得到應(yīng)用。
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。附圖1為本實用新型整體結(jié)構(gòu)方框示意圖；附圖2為本實用新型交流線電壓60度相位同步電路原理圖;附圖中標(biāo)號說明l一濾波及信號處理；2— 比較電路；3— 光電隔離；5— 交流輸入濾波；6— 整流穩(wěn)壓及濾波；7— 60度相位設(shè)定及比較；8— 光電隔離及電平轉(zhuǎn)換；10—交流線電壓60度相位同步電路; 20—單片機控制器；具體實施方式
請參閱附圖1、 2所示，本實用新型由濾波器、整流穩(wěn)壓器、電 壓比較器、隔離器，電源及單片機等部件組成，該裝置至少包括一交流線電壓60度相位同步電路10和一單片機控制器20組合為 一逆變同步技術(shù)裝置；交流線電壓60度相位同步電路10模塊的輸出脈 沖信號傳送到單片機控制器20的外部中斷源的輸入端；一交流線電壓60度相位同步電路10由濾波及信號處理1、比較電 路2和光電隔離3模塊組成，濾波及信號處理l模塊的輸入端與電網(wǎng)交 流線電壓經(jīng)過同步變壓器的15V交流電壓信號的輸出端相連接，濾波 及信號處理1模塊的輸出端與比較電路2模塊的輸入端相連接，比較電 路2模塊的輸出端與光電隔離3模塊的輸入端相連接，光電隔離3模塊 的輸出端與單片機控制器20模塊的輸入端相連接。請參閱附圖2所示，所述的電梯節(jié)能逆變同步技術(shù)裝置的交流線 電壓60度相位同步電路10模塊包括交流輸入濾波5、整流穩(wěn)壓及濾 波6、 60度相位設(shè)定及比較7和光電隔離及電平轉(zhuǎn)換8電路，其中交流輸入濾波5電路的輸入端與同步變壓器的15V交流電壓信號 的輸出端相連接，交流輸入濾波5電路的輸出端與整流穩(wěn)壓及濾波6 的輸入端相連接，整流穩(wěn)壓及濾波6電路的輸出端與60度相位設(shè)定及 比較7的輸入端相連接，60度相位設(shè)定及比較7電路的輸出端與光電隔 離及電平轉(zhuǎn)換8電路的輸入端相連接，光電隔離及電平轉(zhuǎn)換8電路的輸 出端為同步信號輸出。所述的電梯節(jié)能逆變同步技術(shù)裝置的交流輸入濾波5電路的電 阻R1的一端與交流線電壓輸入端相連接，另一端與整流穩(wěn)壓及濾波 6的一二極管的正端相連接；所述的整流穩(wěn)壓及濾波6電路的穩(wěn)壓管、電容和電阻R2的兩端 相互并接后，其一公共端同時與一二極管的負(fù)端和比較器U1正輸入 端相連接，另一公共端同時與另一二極管的正端和比較器U1負(fù)輸入 端相連接；所述的60度相位設(shè)定及比較7中的比較器Ul正輸入端同時與 一二極管的負(fù)端和穩(wěn)壓管、電容和電阻R2的一公共端相連接，負(fù)輸 入端與電位器的中間抽頭相連接，比較器Ul負(fù)端的輸入電壓等于 60度相位時比較器U1正輸入端的電壓值，比較器U1正輸入端的電 壓值為電阻R2上的分壓值；60度相位設(shè)定及比較7中的電位器的 一端與正電源相連接，另一端與負(fù)電源相連接；所述的光電隔離及電平轉(zhuǎn)換8電路的光電隔離器U2的引腳2 與60度相位設(shè)定及比較7中的比較器Ul的輸出端相連接，引腳3 與負(fù)電源相連接，引腳5接地，引腳6為同步信號輸出端，引腳7 和引腳8相互并接后與正電源相連接。所述的電梯節(jié)能逆變同步技術(shù)裝置的電位器的電阻選為不為零， 且電位器的中間抽頭與比較器U1的負(fù)輸入端相連接。本實用新型的工作原理為電網(wǎng)交流線電壓經(jīng)過同步變壓器輸出與輸入線電壓同步的15V 交流電壓信號，該信號經(jīng)過交流濾波(如圖2中交流輸入濾波電路 部分)，二極管整流穩(wěn)壓保護(見圖2中整流穩(wěn)壓及濾波電路部分) 后，取出交流正半周信號到比較器的正輸入端，與另比較器的負(fù)端 的給定電壓進行比較(見圖2中的60度相位設(shè)定及比較電路部分)， 當(dāng)其值大于給定電壓時，比較器輸出高電平信號，否則，輸出低電 平信號。該脈沖信號經(jīng)過光電隔離后反向并轉(zhuǎn)換為0到5伏的脈沖 信號，然后送到單片機的外部中斷源的輸入端。本實用新型的具體實施步驟1. 將三相交流線電壓的任一相接到輸入380V輸出15V的單 相交流同步變壓器上輸入端上，同步變壓器的輸出端即 15V交流電壓接到圖2中的①交流電壓輸入端。2. 通過電阻R1、 R2分壓原理計算電網(wǎng)交流線電壓60度相位 時，圖2中的①的輸入交流電壓在比較器輸入端即R2上 的分壓值。3. 調(diào)整圖2中與比較器相連的電位器，使其到比較器負(fù)端的 輸入電壓等于60度相位時，比較器正輸入端的電壓值即 由第二步計算出的R2上的分壓值。4. 將光電隔離器的輸出信號端與單片機89C52的外部中斷 引腳相連，地端與單片機89C52的地端相連。本實用新型的具體實施例的說明請參閱附圖1、 2所示，1. 圖1中的單片機控制器為飛利浦公司生產(chǎn)的89C52單片機。2. 圖2中，①為15V交流電網(wǎng)線電壓信號輸入端，②為送到單 片機的同步控制信號。3. 圖2中，V+為+ 15伏直流電壓的正端，V-為+ 15伏直流電壓 的負(fù)端，VCC為+5伏直流電壓的正端，地為+5伏直流電壓的負(fù)一山頓。
權(quán)利要求1、一種電梯節(jié)能逆變同步技術(shù)裝置，該裝置有濾波器、整流穩(wěn)壓器、電壓比較器、隔離器，電源及單片機，其特征在于該裝置至少包括一交流線電壓60度相位同步電路(10)和一單片機控制器(20)組合為一逆變同步技術(shù)裝置；交流線電壓60度相位同步電路(10)模塊的輸出脈沖信號傳送到單片機控制器(20)的外部中斷源的輸入端；一交流線電壓60度相位同步電路(10)由濾波及信號處理(1)、比較電路(2)和光電隔離(3)模塊組成，濾波及信號處理(1)模塊的輸入端與電網(wǎng)交流線電壓經(jīng)過同步變壓器的15V交流電壓信號的輸出端相連接，濾波及信號處理(1)模塊的輸出端與比較電路(2)模塊的輸入端相連接，比較電路(2)模塊的輸出端與光電隔離(3)模塊的輸入端相連接，光電隔離(3)模塊的輸出端與單片機控制器(20)模塊的輸入端相連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電梯節(jié)能逆變同步技術(shù)裝置，其特征在 于所述的交流線電壓60度相位同步電路(10)模塊包括交流輸入 濾波(5)、整流穩(wěn)壓及濾波(6)、 60度相位設(shè)定及比較(7)和光電 隔離及電平轉(zhuǎn)換(8)電路，其中交流輸入濾波(5)電路的輸入端與同步變壓器的15V交流電壓信 號的輸出端相連接，交流輸入濾波(5)電路的輸出端與整流穩(wěn)壓及 濾波(6)的輸入端相連接，整流穩(wěn)壓及濾波(6)電路的輸出端與60 度相位設(shè)定及比較(7)的輸入端相連接，60度相位設(shè)定及比較(7) 電路的輸出端與光電隔離及電平轉(zhuǎn)換(8)電路的輸入端相連接，光 電隔離及電平轉(zhuǎn)換(8)電路的輸出端為同步信號輸出。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電梯節(jié)能逆變同步技術(shù)裝置，其特征在于所述的交流輸入濾波(5)電路的電阻R1的一端與交流線電 壓輸入端相連接，另一端與整流穩(wěn)壓及濾波(6)的一二極管的正端 相連接；所述的整流穩(wěn)壓及濾波(6)電路的穩(wěn)壓管、電容和電阻R2的 兩端相互并接后，其一公共端同時與一二極管的負(fù)端和比較器Ul 正輸入端相連接，另一公共端同時與另一二極管的正端和比較器U1 負(fù)輸入端相連接；所述的60度相位設(shè)定及比較(7)中的比較器U1正輸入端同時 與一二極管的負(fù)端和穩(wěn)壓管、電容和電阻R2的一公共端相連接，負(fù) 輸入端與電位器的中間抽頭相連接，比較器U1負(fù)端的輸入電壓等于 60度相位時比較器U1正輸入端的電壓值，比較器U1正輸入端的電 壓值為電阻R2上的分壓值；60度相位設(shè)定及比較(7)中的電位器 的一端與正電源相連接，另一端與負(fù)電源相連接；所述的光電隔離及電平轉(zhuǎn)換(8)電路的光電隔離器U2的引腳 2與60度相位設(shè)定及比較(7)中的比較器U1的輸出端相連接，引 腳3與負(fù)電源相連接，引腳5接地，引腳6為同步信號輸出端，引 腳7和引腳8相互并接后與正電源相連接。
4、根據(jù)權(quán)利要求3所述的電梯節(jié)能逆變同步技術(shù)裝置，其特征在 于所述的電位器的電阻選為不為零，且電位器的中間抽頭與比較器 Ul的負(fù)輸入端相連接。
專利摘要一種涉及電子、信息、能源多學(xué)科的技術(shù)領(lǐng)域，尤指一種利用現(xiàn)代科技手段，主要用于實現(xiàn)電梯節(jié)能的高科技技術(shù)的電梯節(jié)能逆變同步技術(shù)裝置。該裝置由濾波器、整流穩(wěn)壓器、電壓比較器、隔離器，電源及單片機等部件組成，至少包括交流線電壓60度相位同步電路和一單片機控制器組合為一逆變同步技術(shù)裝置；主要解決如何使變頻調(diào)速電梯運行中電機發(fā)電狀態(tài)下，電機輸出能量回饋電網(wǎng)運行中逆變電壓的并網(wǎng)同步等有關(guān)技術(shù)問題。本實用新型的積極效果是該裝置利用交流線電壓的60度作為逆變電壓輸出的同步信號，使逆變控制直接、有效，并簡化了控制程序，同時在專利產(chǎn)品《電梯大功率電子節(jié)能裝置》中成功得到應(yīng)用。
文檔編號H02M7/48GK201113454SQ200720074670
公開日2008年9月10日 申請日期2007年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月13日
發(fā)明者張自強, 徐素莉, 李傳江, 肖雋亞, 茅紅偉 申請人:上海師范大學(xué)