專利名稱：電梯貯能裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電梯控制領域，特別是涉及一種利用電能貯存裝置進行電梯再生能量再利用的電梯貯能裝置。
背景技術：
一般在電梯中，如圖1所示，對于電梯滿載下行，即轎廂6重量大于對重5重量時電梯轎廂下行；或者輕載上行，即轎廂6重量小于對重5重量時電梯轎廂上行，勢能會轉化成動能提供給電梯電機1，使電梯電機1處于發(fā)電狀態(tài)產(chǎn)生再生能量，這部分再生能量如果不處理掉就會造成直流母線電壓升高，對逆變器3和其它電子元器件會造成損壞。一般有以下三種方式處理再生能量方式1、將再生能量轉化成熱能發(fā)散到空氣中，即開通再生回路4使再生電阻7消耗電能。方式2、用能量回饋裝置將再生能量回饋回電網(wǎng)，即整流器2是可控的，可以將直流電逆變送回電網(wǎng)。方式3、用電能貯存裝置儲存電梯再生能量，在電梯需要電能時再饋送回電梯。在上述三種方式中，方式1把再生電能以熱能消耗掉，不節(jié)能環(huán)保；方式2雖然節(jié)能，但是回饋的交流電或多或少存在諧波，對電網(wǎng)會產(chǎn)生影響，不能適用于任意場合；方式 3可以克服上述兩種方式的缺點。另外，對于現(xiàn)有的電能貯存裝置的充放電控制，若采用直流母線電壓、電能貯存裝置充放電電流雙閉環(huán)的控制方式，現(xiàn)有公開的專利文獻，如中國發(fā)明專利說明書 CN100450907C (授權公告日:2009年1月14日，專利號ZL 200510079019. 0)和中國發(fā)明專利說明書CN100407545C (授權公告日:2008年7月30日，專利號=ZL 00818475. 5)采取維持比電網(wǎng)側全波整流電壓高的恒定的電壓指令的方式，這種方式會造成以下問題當電梯處于電動運行狀態(tài)，且電能貯存裝置的功率小于電梯電機所需功率或者由于儲存的電能耗盡而無法再給電梯提供電能時，則需要從電網(wǎng)側獲取電能。只有當直流母線電壓需要跌落至全波整流電壓^OV(以380V工業(yè)供電電壓為例)時，逆變器才能從電網(wǎng)側吸收電能。在電壓跌落過程中，若充放電控制裝置采取電壓指令值恒定且大于電網(wǎng)側全波整流電壓的方式，控制裝置的電壓環(huán)迅速進入飽和狀態(tài)，電能貯存裝置很快就以最大功率放電。由于電壓環(huán)處于飽和狀態(tài)，直流母線電壓其實是不可控的，電壓跌落的速度和幅度都可能比較大。同樣道理，當電梯電機處于再生狀態(tài)，電能貯存裝置由于容量飽和而不能再吸收再生電能，或者其吸收功率小于電機再生功率，則直流母線電壓需要上升至再生回路開通電壓，使再生回路開通消耗多余的再生電能。在電壓上升過程中，若充放電控制裝置采取電壓指令值恒定且大于電網(wǎng)側全波整流電壓的方式，控制裝置的電壓環(huán)迅速進入飽和狀態(tài)，電能貯存裝置很快就以最大功率充電。由于電壓環(huán)處于飽和狀態(tài)，直流母線電壓其實是不可控的，電壓上升的速度和幅度都可能比較大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種電梯貯能裝置，不僅能夠有效利用電梯再生能量，還能夠有效減少和避免母線電壓波動的幅度和速率。為解決上述技術問題，本發(fā)明的電梯貯能裝置，包括將交流電轉換成直流電的整流器；將所述直流電變換成可變電壓可變頻率交流電的逆變器；連接在所述逆變器側的電梯電機以及控制所述電梯電機的電梯控制裝置；在所述整流器和逆變器之間的直流母線間設置的充放電電路；在所述電梯電機再生運行時通過所述充放電電路貯存來自直流母線的直流電，在所述電梯電機電動運行時通過所述充放電電路向直流母線提供所貯存的直流電的電能貯存裝置；以預定的母線電壓指令值為目標值，通過輸出驅動信號控制所述充放電電路對所述直流母線充放電的充放電控制裝置；其中，所述預定的母線電壓指令值可以變動；所述母線電壓指令值的變化方向，由所述電能貯存裝置充放電電流指令值的方向決定；所述母線電壓指令值的變化速率，由所述電能貯存裝置充放電電流指令值的大小決定。所述充放電控制裝置采取對直流母線電壓和所述電能貯存裝置充放電電流做雙閉環(huán)控制的方式，直流母線電壓環(huán)輸出所述電能貯存裝置充放電電流指令值。所述充放電控制裝置，其直流母線電壓環(huán)輸出的電能貯存裝置充放電電流指令值的限幅值，由所述電能貯存裝置的充放電狀態(tài)和所述充放電電路的模塊特性中的至少一種決定。所述充放電狀態(tài)是指電能貯存裝置的電壓、溫度和剩余容量中的至少一種。所述充放電電路的模塊特性是指在滿足散熱條件下，模塊能輸出的最大電流值。所述充放電控制裝置根據(jù)電梯功率計算得到電能貯存裝置充放電電流指令值的前饋信號。所述電能貯存裝置由超級電容器、蓄電池、鎳鎘鎳氫電池和納米門電容器中的至少一種構成。所述預定的電壓指令值的最小值，由所述整流器的輸出直流電壓大小決定。所述預定的電壓指令值的最大值，由電梯貯能裝置中的再生電阻回路的開通電壓決定。本發(fā)明——控制電能貯存裝置進行電梯再生能量再利用的電梯貯能裝置采用可變化的母線電壓指令值。在電梯電機處于再生狀態(tài)時，母線電壓指令值會不斷上升并接近再生回路的動作電壓；在電動狀態(tài)時，母線電壓指令值會不斷下降并接近整流器輸出直流電壓。相比現(xiàn)有技術中采用恒定電壓指令值時一旦電能貯存裝置功率不足而導致母線電壓從恒定電壓指令值迅速升高至再生回路的動作電壓或者迅速跌落至整流側電壓的情況，本發(fā)明可以大大降低出現(xiàn)上述情況后的直流母線電壓變動幅度和速率，且能快速退出電壓環(huán)的飽和狀態(tài)，使直流母線電壓處于可控。除此之外，本發(fā)明中直流母線電壓、充放電電流雙閉環(huán)控制還可以選擇在充放電電流指令值中加入前饋信號，該前饋信號通過電梯實時功率計算得到。與現(xiàn)有的“通過將電梯實時功率計算得到的充放電電流直接單獨作為電流閉環(huán)控制的指令值”這種方法相比較，由于最終充放電電流指令值中還有直流母線電壓環(huán)的電流指令值輸出，可以避免由于電梯實時功率計算不準確導致的電能貯存裝置充放電功率與電梯功率不相等，引起不必要的直流母線電壓波動。另外，這一方式相比不加入前饋信號的直流母線電壓、充放電電流雙閉環(huán)控制，其能夠提高電壓環(huán)響應精度和響應速度。


下面結合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細的說明圖1是本發(fā)明的電梯貯能裝置運用于一實施例的結構示意圖；圖2是本發(fā)明中采用的電壓電流雙閉環(huán)控制一實施例結構框圖；圖3是圖2中電壓指令生成單元控制流程圖；圖4是本發(fā)明中典型工作狀態(tài)的母線電壓、電壓指令變化的示意圖。
具體實施例方式圖1所示為本發(fā)明的電梯貯能裝置運用于一實施例結構示意圖，其中，標號25即為本發(fā)明所述電梯貯能裝置，包括可以由超級電容或蓄電池等構成的電能貯存裝置8、由雙向DC/DC電源構成的充放電電路9、充放電控制裝置10、電能貯存裝置的檢測單元12、充放電電流檢測單元13、直流母線電流檢測單元14、逆變器輸出三相電流檢測單元15、直流母線電壓檢測裝置16、充放電電路的開關元件22、23。圖1中，虛線觀表示的是電梯貯能裝置25與電梯控制裝置沈的通信連接，如果選擇采用對充放電電流指令值加入電梯功率計算得到的前饋信號時，并且電梯實時功率從電梯控制裝置26獲得，則需要該通信連接28， 因此，通信連接觀用虛線表示，意為選用；如果電梯實時功率直接從直流母線測得，則電梯貯能裝置25只需要包括直流母線電壓檢測裝置16和直流母線電流檢測單元14。除上述電梯貯能裝置25之外，實施例里還需普通電梯的基本部件，包括電梯電機1、整流器2、逆變器3、再生回路開關4、對重5、轎廂6、再生電阻7、三相交流工頻電源11、 電梯控制裝置沈和電網(wǎng)側輸入電壓檢測裝置27。圖2為本發(fā)明實施形態(tài)的電壓電流雙閉環(huán)控制框圖。其中包括電壓環(huán)調節(jié)器20、 電壓環(huán)輸出限幅器17、PWM發(fā)生電路19、電流環(huán)調節(jié)器21和電流環(huán)輸出限幅器18、電壓指令生成單元M和電梯功率電流補償計算單元四。如果選擇采用對充放電電流指令值加入電梯功率計算得到的前饋信號時，就需要該電梯功率電流補償計算單元四，因而圖2中用虛線框標出，意為選用。規(guī)定所述電流指令ic*為正時，圖1中的電能貯存裝置8放電，向直流母線饋送電能；電流指令Jc*為負時，電能貯存裝置8充電，從直流母線吸收電能。圖3為電壓指令生成單元M控制流程圖。第k次運算周期生成的電壓指令 U{1^1, 2，3···)，都是根據(jù)上次運算周期得到的電壓指令和本次運算周期的指令電壓變化量Δ //進行調整。Δ //的大小根據(jù)充放電電流大小查表獲得。在下表1中，根據(jù)輸入充放電電流絕對值大小，選擇對應的電壓指令變化量Δ U, 如果充放電電流絕對值大小為0，則Δ /:也為0。而電壓指令的變化方向，則取決于上一運算周期的電流指令Icik-/的方向。Ic0t-/為正，則減去Δ /7/得到C; Icik^1)*為負，廣加上Δ f得到C。
權利要求
1.一種電梯貯能裝置，包括將交流電轉換成直流電的整流器；將所述直流電變換成可變電壓可變頻率交流電的逆變器；連接在所述逆變器側的電梯電機以及控制所述電梯電機的電梯控制裝置；在所述整流器和逆變器之間的直流母線間設置的充放電電路；在所述電梯電機再生運行時通過所述充放電電路貯存來自直流母線的直流電，在所述電梯電機電動運行時通過所述充放電電路向直流母線提供所貯存的直流電的電能貯存裝置；以預定的母線電壓指令值為目標值，通過輸出驅動信號控制所述充放電電路對所述直流母線充放電的充放電控制裝置；其特征在于所述預定的母線電壓指令值可以變動；所述母線電壓指令值的變化方向，由所述電能貯存裝置充放電電流指令值的方向決定；母線電壓指令值的變化速率，由所述電能貯存裝置充放電電流指令值的大小決定。
2.根據(jù)權利要求1所述的電梯貯能裝置，其特征在于所述充放電控制裝置采取對直流母線電壓和所述電能貯存裝置充放電電流做雙閉環(huán)控制的方式，直流母線電壓環(huán)輸出所述電能貯存裝置充放電電流指令值。
3.根據(jù)權利要求2所述的電梯貯能裝置，其特征在于所述充放電控制裝置根據(jù)電梯功率計算得到電能貯存裝置充放電電流指令值的前饋信號。
4.根據(jù)權利要求2所述的電梯貯能裝置，其特征在于所述充放電控制裝置的直流母線電壓環(huán)輸出的電能貯存裝置充放電電流指令值的限幅值，由所述電能貯存裝置的充放電狀態(tài)和所述充放電電路的模塊特性中的至少一種決定。
5.根據(jù)權利要求4所述的電梯貯能裝置，其特征在于所述電能貯存裝置的充放電狀態(tài)是指電能貯存裝置的電壓、溫度和剩余容量中的至少一種。
6.根據(jù)權利要求4所述的電梯貯能裝置，其特征在于所述充放電電路的模塊特性是指在滿足散熱條件下，模塊能輸出的最大電流值。
7.根據(jù)權利要求1所述的電梯貯能裝置，其特征在于所述電能貯存裝置由超級電容器、蓄電池、鎳鎘鎳氫電池和納米門電容器中的至少一種構成。
8.根據(jù)權利要求1所述的電梯貯能裝置，其特征在于所述預定的電壓指令值的最小值，由所述整流器的輸出直流電壓大小決定。
9.根據(jù)權利要求1所述的電梯貯能裝置，其特征在于所述預定的電壓指令值的最大值，由電梯貯能裝置中的再生電阻回路的開通電壓決定。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電梯貯能裝置，包括整流器、逆變器、電梯控制裝置、充放電電路、電能貯存裝置和以預定的母線電壓指令值為目標值，通過輸出驅動信號控制所述充放電電路對所述直流母線充放電的充放電控制裝置。所述預定的母線電壓指令值可以變動；所述母線電壓指令值的變化方向，由所述電能貯存裝置充放電電流指令值的方向決定；母線電壓指令值的變化速率，由所述電能貯存裝置充放電電流指令值的大小決定。本發(fā)明不僅能夠有效利用電梯再生能量，還能夠有效減少和避免母線電壓波動的幅度和速率。
文檔編號B66B1/30GK102372201SQ20101026523
公開日2012年3月14日 申請日期2010年8月26日 優(yōu)先權日2010年8月26日
發(fā)明者劉玉兵, 奚良, 朱元晨, 陳玉東 申請人:上海三菱電梯有限公司