CN102112383A - 与输送***有关的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的是一种输送***的控制设备以及与输送***有关的方法。该输送***包括：移动输送器械的电动机(2)；电动机的供电电路(5)，所述供电电路连接在电动机和其容量标定受到限制(Plim)的电源(4)之间；与电动机的供电电路相联系地安装的、其容量受到限制(Elim)的能量存储部件，用于在能量存储部件和电动机的供电电路(5)之间供应功率。该控制设备包括：确定能量存储部件的充电状态(EQ)的确定部件(7)；确定输送器械的移动参考的确定部件(8)；以及作为对所确定的输送器械的移动参考(10)的响应而控制输送器械的移动的控制部件(9)。基于可以从能量存储部件(6)放电的能量的量和/或基于可以向能量存储部件充电的能量的量以及基于输送器械的行进距离(11，11’)来确定输送器械的移动参考(10)。

Description

与输送***有关的设备和方法
技术领域
本发明的目的是一种如权利要求1的前序部分限定的输送***的控制设备、以及如权利要求6的前序部分限定的与输送***有关的方法。
背景技术
输送***的功率需求根据负载和控制情况而变化。例如，与电梯***在匀速期间所需的功率相比，在其加速期间的功率需求瞬时超过两倍。在该情形下，电梯从建筑物的供电网络中取得的电流也变化，并且必须根据电梯的最大供电电流来进行例如该建筑物的电力供应中的熔断器的容量标定(dimensioning)。在电梯电动机的再生操作期间，电梯还将一些所调配的能量(committed energy)返回给***。返回给供电***的该能量通常在单独的功率电阻器中被转换为热量或者其被返回给供电网络。
已经做出了努力，通过向电梯的供电***添加能量的暂时存储部件来补偿从供电网络取得的功率中的波动，该暂时存储部件供应在重负载期间所需要的一部分瞬时功率，而另一方面，该暂时存储部件接收在再生操作期间返回给供电***的重负载的瞬时功率。当能量的暂时存储部件仅仅以前述的方式用于平整峰值功率的变化时，仍然必须针对相对大的功率需求来对建筑物的干线电力连接进行容量标定。
公开US 6742630 B2提出了一种设备，其中包括超级电容器和/或电化学蓄电池的能量存储部件连接到电梯的变频器的中间电路。根据该公开，可以在电梯的整个行进时间从该能量存储部件供应电能以供电梯电动机使用。
输送***的电能存储部件通常具有非常高的电容。例如，在电梯***中需要的能量存储部件的尺寸(size)随行进高度的增加而增加，特别是，在电梯的整个重载方向的行进时间中从该能量存储部件供应功率的情况下。这些类型的能量存储部件还显著地增加了输送***的成本。另外，在该情形下，能量存储部件在其机械维度上还具有非常大的尺寸，在这种情形下，将它们作为输送***的供电***的一部分而安置是困难的。对于空间的需求例如在所谓的没有机房的电梯***(其中，供电***的至少一部分被布置在电梯提升间中)中也成为问题。
发明内容
本发明的目的是解决上述的问题以及在以下本发明的描述中公开的问题。本发明提出一种输送***的控制设备，借助于该控制设备，可以使输送***的电源的容量标定更小，并且在该情形下，具有比现有技术的电容更小的电容的能量存储部件可以用于使得电源的容量标定更小。
根据本发明的输送***的控制设备，特征在于在权利要求1的特征部分中公开的内容。根据本发明的与输送***有关的方法，特征在于在权利要求6的特征部分中公开的内容。本发明的其他特征的特征在于在其他权利要求中所公开的内容。还在本申请的描述部分中讨论了一些发明实施例。还可以以与以下提出的权利要求不同地来限定本申请的发明内容。特别是如果按照表达式或隐含的子任务或者从所实现的优点或者优点的类别的观点出发来考虑本发明，则发明内容还可以包含若干单独的发明。在该情形下，从单独的发明构思的观点出发，在以下权利要求中包含的一些属性可能是多余的。
在根据本发明的输送***的控制设备中，所述输送***包括：移动输送器械的电动机；电动机的供电电路，所述供电电路连接在电动机和其容量标定受到限制(Plim)的电源之间；以及与电动机的供电电路相联系地安装的、其容量受到限制(Elim)的能量存储部件，用于在能量存储部件和电动机的供电电路之间供应功率。该控制设备包括：确定能量存储部件的充电电平(EQ)的确定部件；确定输送器械的移动参考(movement reference)的确定部件；以及作为对所确定的输送器械的移动参考的响应而控制输送器械的移动的控制部件。基于可以从能量存储部件放电的能量的量和/或基于可以向能量存储部件充电的能量的量以及基于输送器械的行进距离来确定输送器械的移动参考。对电源进行容量标定使得要处理的最大允许功率被赋予值(Plim)。在该情形下，可以根据电源的熔断器、电缆的横截面面积，或者一些其他连接组件或者保护组件的功率耐受性来进行该容量标定。
在本发明的一个实施例中，控制设备包括基于可以从能量存储部件放电的能量的量和/或基于可以向能量存储部件充电的能量的量以及基于输送器械的行进距离来确定输送器械的移动参考的确定部件。在该情形下，输送器械的移动参考被配置为在输送器械的行进距离超过为行进距离设置的限制值时将输送器械的移动限制在其最大值。
在根据本发明的与输送***有关的方法中：将电动机安装到输送***，用于移动输送器械；在电动机和其容量标定受到限制(Plim)的电源之间连接该电动机的供电电路；与电动机的供电电路相联系地安装其容量受到限制(Elim)的能量存储部件，用于在电动机的供电电路和能量存储部件之间供应功率；确定能量存储部件的充电电平(EQ)；确定输送器械的移动参考；作为所确定的输送器械的移动参考的响应，而控制输送器械的移动；以及基于可以从能量存储部件放电的能量的量和/或基于可以向能量存储部件充电的能量的量以及基于输送器械的行进距离来确定输送器械的移动参考。
在本发明的一个实施例中，基于可以从能量存储部件放电的能量的量和/或基于可以向能量存储部件充电的能量的量以及基于输送器械的行进距离来确定输送器械的移动参考；设置输送器械的行进距离的限制值；以及输送器械的移动参考被配置为在行进距离超过前述的限制值时将输送器械的移动限制在其最大值。
在本发明的一个实施例中，还经由电动机的供电电路向输送***的其他电气装置(electrification)供应功率。在电梯***中，在该情形下，可以向例如电梯提升间的电气装置、向电梯的照明，以及向电梯的电力电子装置(powerelectronics)或者制动器供应功率。
根据本发明的能量存储部件可以包括超级电容器和/或蓄电池，例如锂离子蓄电池。能量存储部件还可以包括例如飞轮、超导线圈和/或燃料电池。能量存储部件可以直接地或者经由单独的功率变换器(诸如逆变器或DC/DC变换器)连接到电动机的供电电路。电动机的供电电路还可以包括具有中间电路的电动机的供电装置，诸如变频器。在该情形下，可以在电动机的带有中间电路的供电装置的正负中间电路母线之间直接安装能量存储部件。还可以经由在能量存储部件和供电装置的中间电路之间连接的功率控制器来进行能量存储部件的功率供应。
在本发明中所指的输送***可以是例如电梯***、自动扶梯***、自动人行道***、强制驱动(positive drive)电梯***、起重机***，用于传送材料和原材料的传送器，或者车辆***。术语输送器械指输送***的功能部分，利用其移动要被输送的对象。
根据本发明的电梯***可以配备有配重或者可以是没有配重的电梯***。
根据本发明的电源可以是例如电网、发电机、燃料电池，和/或UPS电源。在该情形下，电源还可以是单相交流电源。
利用本发明，除其它优点之外实现了以下优点中的至少一个优点：
-由于基于可以从能量存储部件放电的能量的量和/或基于可以向能量存储部件充电的能量的量以及基于输送器械的行进距离来确定输送器械的移动参考，因此可以在考虑电源和能量存储部件的容量限制的情况下优化输送器械的传输能力。在非常短的行进距离的情况下，诸如在高峰时段电梯在短的楼层到楼层的行程中驱动时，与在仅仅使用具有受到限制的容量标定的输送***电源供电时可能实现的传输能力相比，可以借助于能量存储部件来增加传输能力。
-借助于本发明，还可以使用在容量方面比现有技术更小的能量存储部件，这减少了供电装置的成本。另外，在该情形下，能量存储部件还通常在其机械尺寸标定方面具有更小的尺寸，并且如果必要，其可以被配置为电动机的供电装置的机械结构的一部分(诸如变频器)。
-当根据本发明确定输送器械的移动参考时，在所有的控制情况下以及在所有的负载的情况下和在所有的行进距离的情况下，输送器械的移动可以是连续的。
-根据本发明，还可以优化至少两个这样的输送器械的移动参考，该输送器械被配置为经由电动机的公共供电电路而进行供电。在该情形下，公共的能量存储部件可以与供电电路相联系地安装到这两个输送器械，并且基于可以从能量存储部件放电的能量的量和/或基于可以向能量存储部件充电的能量的量以及基于两个输送器械的行进距离可以确定输送器械的移动参考。
附图说明
以下，参照附图辅以本发明的实施例的几个示例来更详细地描述本发明，在附图中，
图1表示根据本发明的输送***的控制设备；
图2表示根据本发明的输送***的第二控制设备；
图3表示安装了根据本发明的控制设备的电梯***；
图4表示安装了根据本发明的控制设备的第二电梯***；
图5表示根据本发明的输送***的一些移动参考；
图6表示根据本发明的用于输送器械的最大允许的平均速度的一些选择准则。
具体实施方式
图1表示根据本发明的控制设备，其中经由移动输送器械3的电动机2和电网4之间的电动机的供电电路5供应功率。供电电路5包括至少一个用于控制供电的可控开关。在该情形下，作为对输送器械的移动参考10的响应，控制输送器械的移动的控制部件9调节供电电路的至少一个电参量使得移动输送器械。
与电动机的供电电路相联系地还安装其容量受到限制的(Elim)的能量存储部件6，用于在能量存储部件和电动机的供电电路5之间供应功率。能量存储部件6包括彼此串联连接的多个超级电容器。
将熔断器安装到电网4的接口上，熔断器的电流耐受性确定电网供电的最大允许值Plim。
在至少一些驱动情况下，从能量存储部件6中补充电网4的供电。在该情形下，分配存储部件6中的能量用作剩余的行进距离的附加功率。另一方面，在某些驱动情况下，在电动机制动时将从输送器械3返回的一些能量供应回电网4，而一些能量对能量存储部件6进行充电。
确定输送器械的移动参考的确定部件8基于可以从能量存储部件放电的能量的量和/或基于可以向能量存储部件充电的能量的量以及基于输送器械的行进距离(11，11’)来确定输送器械的移动参考10。确定能量存储部件的充电电平的确定部件7测量至少一个电参量(诸如与能量存储部件6的供电有关的电压或电流)并且基于此电参量来确定在能量存储部件中包含的能量的量EQ。前述的能量的量还与可以从能量存储部件放电的能量的量成比例。另一方面，可以向能量存储部件充电的能量的量Eload与在能量存储部件的容量(Elim)和能量存储部件中包含的能量的量EQ之间的差成比例。
Eload＝Elim-EQ    (1)
当输送器械在重载方向上基本垂直地移动时，移动输送器械的电动机的力作用沿着输送器械的移动方向。在该情形下，用作输送器械的移动参考10的确定准则的、行进距离期间输送器械的最大的平均速度v几乎与以下各项成比例：电网4的容量标定(Plim)、行进距离s、施加在输送器械和负载上的重力之和m*g、以及能量存储部件中包含的能量的量EQ。
v = P lim * s m * g * s - E Q - - - ( 2 )
另一方面，当输送器械在轻载方向上基本垂直地移动时，移动输送器械的电动机的力作用沿着输送器械的移动的相反方向。在该情形下，用作输送器械的移动参考10的确定准则的、在电动机制动期间输送器械的最大的平均速度v几乎与以下各项成比例：电网4的容量标定(Plim)、行进距离s、施加在输送器械和负载上的重力之和m*g、以及可以向能量存储部件充电的能量的量Eload。
v = P lim * s m * g * s - E load - - - ( 3 )
当分析等式(2)和(3)时，可以看出输送器械的行进距离s与用作输送器械的移动参考的确定准则的输送器械的最大的平均速度之间的比率可以粗略地定义根据图6的曲线。根据诸如输送器械的电动机的供电电路5和电动机2之类的供电装置的容量标定所允许的平均速度的最大值，所确定的行进距离的限制值14受在短行程(short run)中最大可能的平均速度v的限制。另一方面，当行进距离的长度超过前述的限制值14时，根据图6，输送器械的平均速度v以及同时输送器械的移动参考受到限制。
通过示例的方式，图5表示当输送器械的行进距离的长度11、11’变化时，输送器械的速度参考的曲线10(10A，10B，10C)。在输送器械的行进距离的长度11小于所设置的行进距离的限制值14的情况下，确定速度参考的曲线10A。在该情形下，输送器械的速度参考被确定为对应于速度的最大值15。另一方面，速度参考的曲线10B被配置为将输送器械的速度限制在其最大值15，这是因为，在该情形下的输送器械的行进距离11’超过了前述的行进距离的限制值14。图5还表示在输送器械的行进距离超过限制值14的情况下第二速度参考的曲线10C。在该情形下，输送器械在行进距离期间的速度参考根据该曲线而变化。
图2表示根据本发明的一种控制设备，其中，将变频器安装到电动机的供电电路，用于在电网4和移动输送器械的电动机2之间供应功率。变频器包括连接到电网的各相的网侧桥(network bridge)17和连接到电动机的各相的电动机侧桥(motor bridge)18。网侧桥17和电动机侧桥18彼此通过中间电路19，19’连接。容量受到限制的能量存储部件6经由能量存储部件的功率控制器20连接到中间电路19，19’，用于在变频器和能量存储部件6之间供应功率。
网侧桥17、电动机侧桥18和能量存储部件的功率控制器20包括用于控制供电的可控的固态开关，诸如IGBT晶体管。能量存储部件的功率控制器20测量能量存储部件的电压和电流，并且基于此电压和电流来控制能量存储部件的供电。基于电压和电流的测量数据，确定能量存储部件的充电电平的确定部件7确定可以从能量存储部件放电的能量的量和/或可以向能量存储部件充电的能量的量。确定输送器械的移动参考的确定部件8基于可以从能量存储部件放电的能量的量和/或基于可以向能量存储部件充电的能量的量以及基于输送器械的行进距离(11，11’)来确定移动参考10。根据图1的实施例以及还根据图5和图6进行移动参考的确定。
图3和图4表示向其安装了根据本发明的控制设备的两个不同的电梯***。
在根据图3的电梯***中，电梯轿厢被配置为根据层站(landing)呼叫基本沿楼层层站13之间的垂直方向在电梯提升间12中移动。在本发明的一个实施例中，基于电梯轿厢的目的地呼叫来确定在该情形下的电梯轿厢的移动参考。目的地呼叫包括有关电梯的起始点和停止点的信息，在该情形下，可以基于目的地呼叫来确定电梯的行进距离11，11’。在该情形下，还可以基于目的地呼叫来确定电梯轿厢的移动参考10。
还可以基于电梯的负载以及基于电梯轿厢的驱动方向来确定电梯轿厢的移动参考10。当在重载方向上驱动时，移动电梯轿厢的电动机2接收能量，而在轻载方向上驱动时，在电动机制动时，能量返回给电动机的供电电路5。电动机和电动机的供电电路5之间的功率流随负载降低而减低。在该情形下，当负载降低时，最大速度时电梯轿厢的最大可能的行进距离11也增加。可以例如通过电梯轿厢的负载称重(load weighing)装置来确定电梯的负载。还可以例如基于移动电梯轿厢3的电动机2的电流的确定来解出该负载。
电动机的供电电路5包括变频器，在变频器中通过可控的IGBT晶体管来进行功率控制。与变频器的DC中间电路相联系地来安装其容量受到限制的能量存储部件6。另一方面，能量存储部件6被配置为给出用于移动电梯轿厢3的电动机2的操作需求的能量，而另一方面，能量存储部件6被配置为接收从移动电梯轿厢的电动机的操作释放的能量。另外，在电梯***的静止期间，可以根据需要将能量从电源4供应到能量存储部件。
根据图4的电梯***与图3中表示的电梯***的不同在于，该电梯***包括被安装到相同电梯提升间12的两个电梯轿厢3，3’。同样地，电梯***的提升机包括移动第一电梯轿厢3的第一电动机2以及移动第二电梯轿厢3’的第二电动机2’。电动机2，2’连接到公共的供电电路5。包括两个电动机侧桥18，18’和一个网侧桥17的变频器用于功率控制。网侧桥和两个电动机侧桥连接到公共的DC中间电路19，19’。第一电动机侧桥18连接到第一电动机2，而第二电动机侧桥18’连接到第二电动机2’。容量受到限制(Elim)的能量存储部件6连接到公共的中间电路19，19’。基于可以从能量存储部件放电的能量的量和/或基于可以向能量存储部件充电的能量的量以及基于两个输送器械的行进距离来确定电梯轿厢3，3’的移动参考。在该情形下，当第二电梯轿厢在轻载方向上移动时，将能量返回给公共的中间电路19，19’，必要时，可以从公共的中间电路19，19’传输该能量供在重载方向上移动的电梯轿厢使用，在该情形下，从能量存储部件放电的和/或向能量存储部件充电的能量的量降低。在该情形下，也可以增加电梯轿厢的最大速度的最大行进距离11。
本发明不仅仅限于上述的实施例，而是替代地，在以下权利要求限定的本发明构思的范围内，许多变型是可能的。
以上描述了输送器械在垂直方向上的移动。在该情形下，通常实质上根据重力m*g的力来形成等式(2)和(3)中表示的反作用于输送器械的移动的力作用。然而，对于本领域技术人员而言，显而易见当输送器械的移动包括还沿水平方向的分量时，实质上还可以根据摩擦力来形成反作用于输送器械的移动的力作用，在该情形下，必须连同重力项来添加该作用，或者必须以摩擦力来取代重力项。此外，当输送器械的空气阻力充分增加时，还必须以相同的方式来考虑反作用在该移动上的空气阻力的作用。
对于本领域技术人员显而易见的，当行进距离缩短时，输送器械的加速和减速的相对运行时间的比例增加，在该情形下，输送器械的最大速度必须增加以便实现相同的平均速度。
此外，对于本领域技术人员显而易见的，除了输送器械的速度之外，输送器械的移动还可以指代输送器械的加速度和/或行进距离。

Claims (8)

1.一种输送***的控制设备(1)，该输送***包括：
-移动输送器械(3)的电动机(2)；
-电动机的供电电路(5)，其连接在电动机和其容量标定受到限制(Plim)的电源(4)之间；
-与电动机的供电电路相联系地安装的、其容量受到限制(Elim)的能量存储部件(6)，用于在能量存储部件和电动机的供电电路(5)之间供应功率；
并且该控制设备包括：
-确定能量存储部件的充电电平(EQ)的确定部件(7)；
-确定输送器械的移动参考的确定部件(8)；
-作为对所确定的输送器械的移动参考(10)的响应而控制输送器械的移动的控制部件，
其特征在于，基于可以从能量存储部件放电的能量的量和/或基于可以向能量存储部件充电的能量的量以及基于输送器械的行进距离(11，11’)来确定输送器械的移动参考(10)。
2.根据前述的权利要求中的任一项的控制设备，其特征在于，基于输送器械的负载和驱动方向来确定输送器械的移动参考(10)。
3.根据前述的权利要求中的任一项的控制设备，其特征在于，输送器械(3)被配置为沿水平方向和/或垂直方向在这样的受到限制的区域(12)中移动，其中预先定义输送器械的起始点和停止点(13)之间的至少一个距离(11)，并且基于输送器械的目的地呼叫来确定在该情形下的输送器械的移动参考(10)。
4.根据前述的权利要求中的任一项的控制设备，其特征在于，为输送器械的行进距离(11)设置限制值(14)，并且输送器械的移动参考(10)被配置为在该行进距离超过前述的限制值(14)时将输送器械的移动限制在其最大值(15)。
5.根据前述的权利要求中的任一项的控制设备，其特征在于，一方面，能量存储部件(6)被配置为给出用于移动输送器械的电动机(2)的操作需求的能量，而另一方面，能量存储部件(6)被配置为接收从移动输送器械的电动机的操作中释放的能量以及在输送***的静止期间从电源(4)供应的能量。
6.与输送***有关的方法，该方法包括：
-将电动机(2)安装到输送***，用于移动输送器械(3)；
-在电动机和其容量标定受到限制(Plim)的电源(4)之间连接该电动机的供电电路(5)；
-与电动机的供电电路(5)相联系地安装其容量受到限制(Elim)的能量存储部件(6)，用于在电动机的供电电路和能量存储部件之间供应功率；
-确定能量存储部件的充电电平(EQ)；
-确定输送器械的移动参考(10)；
-作为所确定的输送器械的移动参考(10)的响应，而控制输送器械的运动(16)；
其特征在于，
-基于可以从能量存储部件放电的能量的量和/或基于可以向能量存储部件充电的能量的量以及基于输送器械的行进距离(11，11’)来确定输送器械的移动参考(10)。
7.根据权利要求6的方法，其特征在于，
-基于输送器械的负载和行进方向来确定输送器械的移动参考。
8.根据权利要求6或7的方法，其特征在于，
-确定输送器械的行进距离的限制值(14)；
-输送器械的移动参考(10)被配置为在该行进距离(11)超过前述的限制值(14)时将输送器械的移动限制在其最大值(15)。
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