CN102354982B - 能量回馈电梯*** - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种能量回馈电梯***，以应用于串联式拓扑结构的能量回馈电梯***为例，该***包括升压滤波装置、三相可控整流器输入侧的电流传感器、三相可控整流器、直流母线电容、三相逆变器、三相逆变器输出侧的电流传感器、母线电压检测电路以及控制器，还包括三相输入电源电压检测电路，所述三相输入电源电压检测电路的输入端连接三相电源输入端R、S、T，输出端连接所述控制器。本发明的能量回馈电梯***，通过检测三相电源电压的变化来动态调整母线电压，不需要采用固定母线电压的方式，从而大幅降低了三相可控整流器和三相逆变器的损耗并提高了其使用寿命，而且还节省了成本，具有积极的经济效益，有利于产品的市场竞争。

Description

能量回馈电梯***
技术领域
本发明属于涉及电梯节能技术领域，特别涉及一种带能量回馈的电梯***。
背景技术
随着国家节能减排政策的不断完善以及法制的不断健全，带能量回馈功能的电梯已悄然地成为了各大电梯厂家的在线产品。目前带能量回馈的电梯产品一般可以分为两大类：一类采用串联式的拓扑结构，另一类则采用并联式的拓扑结构。虽然两种拓扑结构各具特点，但都需要保证母线电压高于三相输入电源电压的峰值，才能够实现能量的双向流动和电源的功因校正（PFC，PowerFactor Correction）。因此，为了适应不同的三相输入电源电压等级，并且允许电源电压存在一定的波动，一般的能量反馈电梯产品都固定了较高的母线电压值。但是，采用固定母线电压的方式需要大幅升高母线电压，导致了三相可控整流器和三相逆变器产生的损耗都明显大于不带能量反馈的电梯产品，使三相可控整流器和三相逆变器的IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管）模块结温上升并且缩减了IGBT模块的使用寿命。
现有技术中，为了降低三相可控整流器与三相逆变器的IGBT模块结温和延长其使用寿命，带能量反馈的电梯产品通常的做法是大幅增加三相可控整流器和三相逆变器的容量和改善其散热条件。该做法无疑大大地增加了电梯的成本，不利于产品的市场竞争。
发明内容
本发明提供一种能量回馈电梯***，能够克服固定母线电压的能量回馈技术存在的不足，提供一种母线电压动态调整的能量回馈电梯***。
一种能量回馈电梯***，应用于串联式能量回馈电梯***，包括升压滤波装置、三相可控整流器输入侧的电流传感器、三相可控整流器、直流母线电容、三相逆变器、三相逆变器输出侧的电流传感器、母线电压检测电路以及控制器，还包括三相输入电源电压检测电路，所述三相输入电源电压检测电路的输入端连接三相电源输入端R、S、T，输出端连接所述控制器；
所述三相输入电源电压检测电路用于实时检测三相电源电压的最大值并反馈到所述控制器；
所述控制器用于根据所述电源电压的最大值调整母线电压的指令信号，使得母线电压根据电源电压波动而发生变化，并根据所述三相输入电源电压检测电路提供的电源电压反馈信号、三相可控整流器输入端的电流传感器反馈信号、母线电压反馈信号、三相逆变器输出端电流传感器的反馈信号以及电机编码器的反馈信号分别输出PWM控制信号，驱动所述三相可控整流器和三相逆变器的IGBT开通或关断。
本发明提供的另外一种能量回馈电梯***，应用于并联式能量回馈电梯***，包括三相不可控整流桥、升压滤波装置、三相可控整流器输入侧的电流传感器、三相可控整流器、功率二极管模块、直流母线电容、三相逆变器、三相逆变器输出侧的电流传感器、母线电压检测电路以及控制器，还包括三相输入电源电压检测电路，所述三相输入电源电压检测电路的输入端连接三相电源输入端R、S、T，输出端连接所述控制器；
所述三相输入电源电压检测电路用于实时检测三相电源电压的最大值并反馈到所述控制器；
所述控制器用于根据所述电源电压的最大值调整母线电压的指令信号，使得母线电压根据电源电压波动而发生变化，并根据所述三相输入电源电压检测电路提供的电源电压反馈信号、三相可控整流器输入端的电流传感器反馈信号、母线电压反馈信号、三相逆变器输出端电流传感器的反馈信号以及电机编码器的反馈信号分别输出PWM控制信号，驱动所述三相可控整流器和三相逆变器的IGBT开通或关断。
通过以上方案可以看出，本发明的能量回馈电梯***，通过检测三相电源电压的变化来动态调整母线电压，不需要采用固定母线电压的方式即可以实现能量的双向流动和电源的功因校正，从而避免了三相可控整流器以及三相逆变器的大幅损耗，提高了三相可控整流器以及三相逆变器的使用寿命；而且从另一角度来看，由于本发明大幅降低了三相可控整流器以及三相逆变器的损耗，不用再采用现有技术中大幅增加三相可控整流器和三相逆变器的容量和改善其散热条件的做法，从而节省了增大三相可控整流器和三相逆变器容量以及改善散热条件的成本，具有积极的经济效益，有利于产品的市场竞争。
附图说明
图1为本发明应用于串联式能量回馈电梯***的结构示意图；
图2为本发明应用于并联式能量回馈电梯***的结构示意图；
图3为电源电压检测电路的结构示意图。
具体实施方式
本发明提供一种能量回馈电梯***，能够解决现有技术中使用固定母线电压所带来的三相可控整流器和三相逆变器的损耗问题。下面结合附图对本发明的具体实施例作进一步的说明。
实施例一
图1是本发明能量回馈电梯***应用于串联式能量回馈电梯***时的结构示意图，该能量回馈电梯***除了包括现有能量回馈电梯***中的升压滤波装置、三相可控整流器输入侧的电流传感器、三相可控整流器、直流母线电容、三相逆变器、三相逆变器输出侧的电流传感器、母线电压检测电路以及控制器之外，还包括一个三相输入电源电压检测电路，如图1所示，该三相输入电源电压检测电路的输入端连接三相电源输入端R、S、T，输出端连接所述控制器。
所述三相输入电源电压检测电路用于实时检测三相电源电压的最大值并将检测到的三相电源电压的电大值反馈到所述控制器；所述控制器以20ms（当电源的频率是50Hz时）或16.7ms（电源的频率是60Hz时）为周期读取三相电源电压的最大值，并根据所述电源电压的最大值调整母线电压的指令信号。需要说明的是，现有技术中的母线电压固定不变，而本发明中的母线电压则可以根据电源电压波动而发生变化。
控制器根据所述三相输入电源电压检测电路提供的电源电压反馈信号、三相可控整流器输入端的电流传感器反馈信号、母线电压反馈信号、三相逆变器输出端电流传感器的反馈信号以及电机编码器的反馈信号分别输出PWM（PulseWidth Modulation，脉宽调制）控制信号，驱动所述三相可控整流器和三相逆变器的IGBT开通或关断，这样就可以实现能量的双向流动和功因校正。
优选的，所述PWM控制信号可以通过双闭环的方式计算得出。
作为一个较好的实施例，所述三相输入电源电压检测电路可以包括依次连接的电压采集电路、峰值检测电路、A/D转换电路以及通信单元，如图3所示，其工作过程是：首先，三相电源线电压UR-S、UR-T和US-T经过电压采集电路整合成电压信号V1；然后，V1通过峰值检测电路检测出电源电压的最大值V2；接着，按照一定比例（本实施例中的比例可以为100：1）将检测出的UR-s、UR-T和US-T最大值电压信号V2进行衰减并输入到A/D转换器进行采样；最后，利用通信单元将A/D转换器的输出值发送到控制器。
优选的，所述通信单元可以由RS485通信电路组成，所述RS485通信电路采用RS485通信方式将所述A/D转换器中的输出值发送给所述控制器。
优选的，所述三相逆变器输出侧的电流传感器为所述控制器提供驱动电机运转所需要的电流反馈信号。
优选的，所述电机编码器为所述控制器提供驱动电机运转所需要的速度反馈信号。
实施例二
图2为本发明提供的另外一种能量回馈电梯***的结构示意图，该***应用于并联式能量回馈电梯***，该***除了包括三相不可控整流桥、升压滤波装置、三相可控整流器输入侧的电流传感器、三相可控整流器、功率二极管模块、直流母线电容、三相逆变器、三相逆变器输出侧的电流传感器、母线电压检测电路以及控制器之外，还包括三相输入电源电压检测电路，该三相输入电源电压检测电路的输入端连接三相电源输入端R、S、T，输出端连接所述控制器。
所述三相输入电源电压检测电路用于实时检测三相电源电压的最大值并将检测到的三相电源电压的电大值反馈到所述控制器；所述控制器以20ms（当电源的频率是50Hz时）或16.7ms（电源的频率是60Hz时）为周期读取三相电源电压的最大值，并根据所述电源电压的最大值调整母线电压的指令信号。需要说明的是，现有技术中的母线电压固定不变，而本发明中的母线电压则可以根据电源电压波动而发生变化。
控制器根据所述三相输入电源电压检测电路提供的电源电压反馈信号、三相可控整流器输入端的电流传感器反馈信号、母线电压反馈信号、三相逆变器输出端电流传感器的反馈信号以及电机编码器的反馈信号分别输出PWM控制信号，驱动所述三相可控整流器和三相逆变器的IGBT开通或关断，这样就可以实现能量的双向流动和功因校正。
优选的，所述PWM控制信号可以通过双闭环的方式计算得出。
作为一个较好的实施例，所述三相输入电源电压检测电路可以包括依次连接的电压采集电路、峰值检测电路、A/D转换电路以及通信单元，如图3所示，其工作过程是：首先，三相电源线电压UR-S、UR-T和US-T经过电压采集电路整合成电压信号V1；然后，V1通过峰值检测电路检测出电源电压的最大值V2；接着，按照一定比例（本实施例中的比例可以为100：1）将检测出的UR-S、UR-T和Us-T最大值电压信号V2进行衰减并输入到A/D转换器进行采样；最后，利用通信单元将A/D转换器的输出值发送到控制器。
优选的，所述通信单元可以由RS485通信电路组成，所述RS485通信电路采用RS485通信方式将所述A/D转换器中的输出值发送给所述控制器。
优选的，所述三相逆变器输出侧的电流传感器为所述控制器提供驱动电机运转所需要的电流反馈信号。
优选的，所述电机编码器为所述控制器提供驱动电机运转所需要的速度反馈信号。
优选的，如图2所示，所述功率二极管模块可以由一个正极连接所述直流母线电容正极、负极连接所述三相可控整流器侧直流电容正极的功率二极管和一个正极连接所述三相可控整流器侧直流电容负极、负极连接所述直流母线电容负极的功率二极管组成。
通过以上两个实施例可以看出，本发明的能量回馈电梯***，通过检测三相电源电压的变化来动态调整母线电压，不需要采用固定母线电压的方式即可以实现能量的双向流动和电源的功因校正，从而避免了三相可控整流器以及三相逆变器的大幅损耗，提高了三相可控整流器以及三相逆变器的使用寿命；而且从另一角度来看，由于本发明大幅降低了三相可控整流器以及三相逆变器的损耗，不用再采用现有技术中大幅增加三相可控整流器和三相逆变器的容量和改善其散热条件的做法，从而节省了增大三相可控整流器和三相逆变器容量以及改善散热条件的成本，具有积极的经济效益，有利于产品的市场竞争。
以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种能量回馈电梯***，应用于串联式能量回馈电梯***，包括升压滤波装置、三相可控整流器输入侧的电流传感器、三相可控整流器、直流母线电容、三相逆变器、三相逆变器输出侧的电流传感器、母线电压检测电路以及控制器，其特征在于，还包括三相输入电源电压检测电路，所述三相输入电源电压检测电路的输入端连接三相电源输入端R、S、T，输出端连接所述控制器；
所述三相输入电源电压检测电路用于实时检测三相电源电压的最大值并反馈到所述控制器；
所述控制器用于根据所述电源电压的最大值调整母线电压的指令信号，使得母线电压根据电源电压波动而发生变化，并根据所述三相输入电源电压检测电路提供的电源电压反馈信号、三相可控整流器输入端的电流传感器反馈信号、母线电压反馈信号、三相逆变器输出端电流传感器的反馈信号以及电机编码器的反馈信号分别输出PWM控制信号，驱动所述三相可控整流器和三相逆变器的IGBT开通或关断。
2.根据权利要求1所述的能量回馈电梯***，其特征在于，所述三相输入电源电压检测电路包括依次连接的电压采集电路、峰值检测电路、A/D转换电路以及通信单元。
3.根据权利要求2所述的能量回馈电梯***，其特征在于，所述通信单元由RS485通信电路组成，所述RS485通信电路采用RS485通信方式将所述A/D转换器中的输出值发送给所述控制器。
4.根据权利要求1或2或3所述的能量回馈电梯***，其特征在于，所述三相逆变器输出侧的电流传感器为所述控制器提供驱动电机运转所需要的电流反馈信号。
5.根据权利要求1或2或3所述的能量回馈电梯***，其特征在于，所述电机编码器为所述控制器提供驱动电机运转所需要的速度反馈信号。
6.一种能量回馈电梯***，应用于并联式能量回馈电梯***，包括三相不可控整流桥、升压滤波装置、三相可控整流器输入侧的电流传感器、三相可控整流器、功率二极管模块、直流母线电容、三相逆变器、三相逆变器输出侧的电流传感器、母线电压检测电路以及控制器，其特征在于，还包括三相输入电源电压检测电路，所述三相输入电源电压检测电路的输入端连接三相电源输入端R、S、T，输出端连接所述控制器；
所述三相输入电源电压检测电路用于实时检测三相电源电压的最大值并反馈到所述控制器；
所述控制器用于根据所述电源电压的最大值调整母线电压的指令信号，使得母线电压根据电源电压波动而发生变化，并根据所述三相输入电源电压检测电路提供的电源电压反馈信号、三相可控整流器输入端的电流传感器反馈信号、母线电压反馈信号、三相逆变器输出端电流传感器的反馈信号以及电机编码器的反馈信号分别输出PWM控制信号，驱动所述三相可控整流器和三相逆变器的IGBT开通或关断。
7.根据权利要求6所述的能量回馈电梯***，其特征在于，所述三相输入电源电压检测电路包括依次连接的电压采集电路、峰值检测电路、A/D转换电路以及通信单元。
8.根据权利要求7所述的能量回馈电梯***，其特征在于，所述通信单元由RS485通信电路组成，所述RS485通信电路采用RS485通信方式将所述A/D转换器中的输出值发送给所述控制器。
9.根据权利要求6或7或8所述的能量回馈电梯***，其特征在于：
所述三相逆变器输出侧的电流传感器为所述控制器提供驱动电机运转所需要的电流反馈信号；
和/或
所述电机编码器为所述控制器提供驱动电机运转所需要的速度反馈信号。
10.根据权利要求6或7或8所述的能量回馈电梯***，其特征在于，所述功率二极管模块由一个正极连接所述直流母线电容正极、负极连接所述三相可控整流器侧直流电容正极的功率二极管和一个正极连接所述三相可控整流器侧直流电容负极、负极连接所述直流母线电容负极的功率二极管组成。
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