CN106006250A - 电梯节能装置控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电梯节能装置控制方法，序号为k的充放电控制器根据序号为j的储能单元的充电状态指令值(SOCref_j)及其检测值(SOC_j)和序号为k的充放电电路的充放电电流检测值对序号为k的充放电电路进行控制，实现序号为k的储能单元与序号为j的储能单元间的能量流动的调节，其中n≥2，2≤k≤n，1≤j＝k-1≤n-1。本发明能够通过根据储能单元的不同特性进行针对性的控制来提高电梯节能装置中储能单元的容量的实际利用率、改善电梯节能效果。

Description

电梯节能装置控制方法

技术领域

本发明涉及一种电梯节能装置的控制方法，具体涉及一种利用储能单元实现节能的电梯节能装置的控制方法。

背景技术

电梯在重载下行轻载上行等工况下运行时驱动电机处于再生状态，会产生再生能量。近年来，利用增设于电梯驱动主回路中的储能单元在电梯电机再生运行时储存再生能量、在电梯电机电动运行时释放所储能量，从而为电机的电动运行提供电能，不但可以解决电梯电机运行中产生的再生能量的处理问题，而且还可以显著降低电梯能耗，实现电梯节能，如中国发明专利文献CN101381046A、CN1845417A，中国发明专利文献CN1197753C、CN100450907C等。这些文献中用于储存再生能量的都是单个储能单元。

目前，超级电容因可以大电流、高效率、快速地充放电而具有很好的功率特性，已经成为电梯节能装置中最为常见的储能单元。但与可充电蓄电池相比，其能量密度较低，资料显示目前双电层超级电容器的能量密度大约是阀控式铅酸蓄电池的20％。此外，技术、生产工艺和市场规模等因素导致超级电容目前的售价居高不下。这些导致基于超级电容的节能电梯成本居高不下，市场接受度低。与超级电容不同，可充电蓄电池功率密度较小、能量密度较大。显然，超级电容与蓄电池的特性具有明显的互补性。若是在电梯中同时配置超级电容和蓄电池作为储能单元，则既可以满足电梯短时大功率充放电的需求，又可以在有效控制成本的前提下通过增大存储容量实现更好的电梯节能效果。根据储能单元的不同特性进行针对性的控制，不但有利于提高储能单元的容量的实际利用率，而且还有利于改善电梯的节能效果。但对于基于多储能单元的电梯节能装置，CN1208230C、CN1845417B等文献尽管有所涉及，针对的却都是多个储能单元与电梯驱动主回路相结合的结构方式，对于多个储能单元的电梯节能装置的控制问题，尚未有文献涉及。因此，如何根据储能单元的不同特性进行针对性的控制以提高储能单元的容量的实际利用率、改善电梯节能效果就成为一个有待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于多储能单元的电梯节能装置的控制方法，该方法能够通过根据储能单元的不同特性进行针对性的控制来提高储能单元的容量的实际利用率、改善电梯节能效果。

为解决上述技术问题，本发明的电梯节能装置控制方法的技术解决方案为：

所述电梯节能装置包括相互对应的n个储能单元、n个充放电电路和n个充放电控制器，并且序号为1的储能单元经序号为1的充放电电路跨接在直流母线上，序号为k的储能单元经序号为k的充放电电路连接在序号为j的储能单元与序号为j的充放电电路间的连接线上；序号为k的充放电控制器根据序号为j的储能单元的充电状态指令值(SOC_{ref_j})及其检测值(SOC__j)和序号为k的充放电电路的充放电电流检测值对序号为k的充放电电路进行控制，实现序号为k的储能单元与序号为j的储能单元间的能量流动的调节，其中n≥2，2≤k≤n，1≤j＝k-1≤n-1。

所述序号为k的充放电控制器进一步包括：序号为k的充电状态控制器：根据序号为j的储能单元的充电状态指令值(SOC_{ref_j})及其检测值(SOC__j)进行控制，产生并输出序号为k的电流控制器的电流指令值(i_{ref_k})；序号为k的电流控制器：根据所述序号为k的所述充电状态控制器输出的所述电流指令值(i_{ref_k})和序号为k的所述充放电电路的电流检测值(i__k)进行控制，产生并输出用于对序号为k的所述充放电电路进行控制的控制信号(U__k)，藉此实现序号为k的储能单元与序号为j的储能单元间的能量流动的调节；其中n≥2，2≤k≤n，1≤j＝k-1≤n-1。

当所述电流指令值(i_{ref_k})为向序号为k的所述储能单元充电且序号为k的所述储能单元的充电状态达到其上限时，或是当所述电流指令值(i_{ref_k})为使序号为k的所述储能单元放电且序号为k的所述储能单元的充电状态达到其下限时，关断序号为k的充放电电路。

序号为1的充放电控制器进一步包括：电压控制器：根据母线电压指令值及其检测值对母线电压进行控制，产生并输出所述序号为1的电流控制器的电流指令值(i_{ref_1})；序号为1的电流控制器：根据来自所述电压控制器的电流指令值(i_{ref_1})和序号为1的充放电电路的电流检测值进行控制，产生并输出用于对所述序号为1的充放电电路进行控制的控制信号(U_₁)，以此来调节直流母线与序号为1的储能单元间的能量流动。

序号为j的储能单元的充放电电流指令值或序号为j的充放电电路的充放电电流检测值作为前馈信号引入序号为k的充放电控制器，所述电流指令值(i_{ref_k})与序号为j的储能单元的充放电电流指令值或序号为j的充放电电路的充放电电流检测值之和作为序号为k的电流控制器的最终电流指令值，其中2≤k≤n，n≥2，1≤j＝k-1≤n-1。

当序号为1的储能单元的充电状态(SOC_₁)达到其上限且驱动电机处于再生状态时，或者满足所述序号为1的储能单元的充电状态(SOC_₁)达到其下限且驱动电机处于电动状态时，关断序号为1的充放电电路。

当序号为1的储能单元的充电状态(SOC_₁)达到其上限且所述序号为1的电流控制器的电流指令值(i_{ref_1})是向所述序号为1的储能单元充电，或者所述序号为1的储能单元的充电状态(SOC_₁)达到其下限且所述序号为1的电流控制器的电流指令值(i_{ref_1})是使所述序号为1的储能单元放电时，关断序号为1的充放电电路。

所述充电状态指令值(SOC_{ref_j})为一恒定值，或是根据电梯驱动电机在过去、现在和后续三个时段内的至少一个时段内的工作状态的变化而变化，或是根据电梯驱动电机在过去、现在和后续三个时段内的某一时刻的工作状态而变化，其中所述驱动电机的工作状态是指驱动电机工作在电动状态或是再生状态。

所述驱动电机的工作状态是根据电梯轿厢负荷的检测结果或其估计结果来判定，或是根据驱动电机电流的指令值或检测值的符号来判定，或是根据第1充放电控制器中电压控制器输出的电流指令值或者是流经第1充放电电路的电流检测值的符号来判定，或是在序号为2的充放电控制器未启动时根据序号为1的储能单元的充电状态检测值(SOC_₁)随时间的变化趋势来判定。

当判定所述驱动电机处于再生状态时，所述序号为1的储能单元的所述充电状态指令值(SOC_{ref_1})应当不超出由其检测值(SOC_₁)和允许的最大值所确定的范围；反之，当判定所述驱动电机处于电动状态时，序号为1的储能单元的所述充电状态指令值(SOC_{ref_1})应当不超出由其检测值(SOC_₁)和允许的最小值所确定的范围。

序号为1的储能单元的所述充电状态指令值(SOC_{ref_1})与其检测值(SOC_₁)之差是以所述驱动电机的功率为自变量的单调增函数。

所述序号为j的储能单元的所述充电状态指令值(SOC_{ref_j})和其检测值(SOC__j)之差是以序号为j的充放电电路的充放电电流检测值(i__j)或其指令值(i_{ref_j})为自变量的单调增函数，其中1≤j≤n-1，n≥2。

序号为k的充放电控制器在对序号为k的充放电电路进行控制时遵循如下原则中的一项或多项：

原则1：当序号为j的所述储能单元的充电状态检测值SOC__j满足SOC_min≤μ__{j_low}≤SOC__j≤μ__{j_up}≤SOC_max时，序号为k的所述充放电控制器停止工作；

原则2：当序号为j的所述储能单元的充电状态检测值SOC__j满足SOC_min≤SOC__j≤μ__{j_low}且驱动电机处于再生状态时，序号为k的所述充放电控制器停止工作；

原则3：当序号为j的所述储能单元的充电状态检测值SOC__j满足μ__{j_up}≤SOC__j≤SOC_max且驱动电机处于电动状态时，序号为k的所述充放电控制器停止工作；

其中n≥2，2≤k≤n，j＝k-1，SOC_min和SOC_max分别是序号为j的所述储能单元的充电状态的下限和上限，μ__{j_low}和μ__{j_up}均为控制所需参数。

所述序号为k的充放电控制器按照如下步骤对序号为k的充放电电路进行控制：

S1、获取序号为j的储能单元的充电状态检测值(SOC__j)；

S2、根据SOC__j判断序号为j的储能单元的充电状态的变化；当判定结果为充电状态下降时，转入S3；当判定结果为充电状态上升时，转入S6；否则转入S8；

S3、判断SOC__j与μ__{j_low}间的大小关系；当SOC__j＜μ__{1_low}时，转入S4；否则转入S8；

S4、产生充电状态指令值(SOC_{ref_j})；

S5、序号为k的充放电控制器执行控制；之后转入S9；

S6、判断SOC__j与μ__{j_up}间的大小关系；当SOC__j＞μ__{j_up}时，执行S7；否则转入S8；

S7、产生充电状态指令值(SOC_{ref_j})；之后转入S5；

S8、序号为k的充放电控制器停止对序号为k的充放电电路的控制；

S9、结束。

本发明可以达到的技术效果是：

通过提出一种基于多储能单元的电梯节能装置的控制方法，能够通过根据储能单元的不同特性进行针对性的控制来提高电梯节能装置中储能单元的容量的实际利用率、改善电梯节能效果。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1是基于多储能单元的节能电梯的***结构示意图；

图2是第2充放电控制器的控制原理示意图；

图3是第1充放电控制器的控制原理示意图；

图4是第2充放电控制器的控制流程图。

图1中，1是三相电网，2是整流桥，3是中间直流电容，4是能耗电路，5是直流母线，6是逆变器，7是三相电流检测器，8是驱动电机，9是曳引轮，10是导向轮。电梯控制器根据层站召唤、群控、轿厢位置等信息生成速度图形并送给速度控制器；后者根据速度图形和速度检测装置进行速度控制，并生成电流指令；电流控制器根据电流指令和三相电流检测器检测到的电流值进行电流控制，并生成用于对逆变器进行控制的控制信号，最终实现对电梯运行的控制。此外，图中还包括一电梯节能装置，电梯节能装置由第1储能单元、第1充放电电路、第1充放电控制器和第2储能单元、第2充放电电路、第2充放电控制器等组成。图中仅给出了包含2个储能单元、2个充放电电路、2个充放电控制器的情况，并且第1储能单元经第1充放电电路跨接在直流母线上，第2储能单元经第2充放电电路连接在第1储能单元与第1充放电电路间的连接线上。显然，第1储能单元对应第1充放电电路、第1充放电电路对应第1充放电控制器，第2储能单元对应第2充放电电路、第2充放电电路对应第2充放电控制器。事实上，节能装置可以包含n(n≥2)个储能单元，除第1储能单元经第1充放电电路跨接在直流母线上外，其余序号为k(2≤k≤n)储能单元都是经序号为k的充放电电路连接到序号为j(j＝k-1)的储能单元和序号为j的充放电电路的连接线上，并且每个储能单元都与其序号相同的充放电电路相对应，每个充放电电路都与其序号相同的充放电控制器相对应。

为了叙述简单，后续所有阐述均为n＝2为例展开，对于储能单元数量大于2的情况，可以参照进行。显然，当n＝2时，k＝2，则j＝k-1＝1。

具体实施方式

本发明的电梯节能装置控制方法，针对的是第2充放电控制器对第2充放电电路进行控制以便实现对第2储能单元与第1储能单元间的能量流动的调节。

序号为k的充放电控制器，即第2充放电控制器以序号为j的储能单元，即第1储能单元的充电状态(Sate Of Charge,SOC)为控制目标，根据第1储能单元的充电状态指令值SOC_{ref _1}和充电状态检测装置(图中未示出)检测到的第1储能单元的充电状态实际值SOC_₁进行控制，利用产生的控制信号对序号为k的充放电电路，即第2充放电电路进行控制，从而实现第k储能单元与第j储能单元，即第2储能单元与第1储能单元间的能量流动的调节。

第2充放电控制器进一步包括一个第2充电状态控制器和一个第2电流控制器，并且共同组成一个如图2所示的双闭环控制结构，具体工作过程如下：

首先，第1储能单元的SOC指令值SOC_{ref_1}减去充电状态监测装置检测到的第1储能单元的充电状态实际值SOC_₁得到充放电状态控制误差ΔSOC₁，接着充放电状态控制误差ΔSOC₁作为输入信号被送入第2充电状态控制器，后者经适当运算后得到第2电流控制器的第2充放电电流指令值i_{ref_2}，其次，第2充放电电流指令值i_{ref_2}减去由电流检测装置检测到的第2充放电电路的充放电电流检测值i_₂得到第2电流控制误差Δi₂，第2电流控制误差Δi₂作为输入信号被送入第2电流控制器，后者经适当运算后得到用于对第2充放电电路进行控制的控制信号U_₂，最后U_₂再经必要变换转换成可对第2充放电电路中的功率开关进行开通与关断控制的开关信号(图中未示出)后即可通过对第2充放电电路中的功率开关进行开通与关断控制实现流经第2充放电电路的电流的调节，藉此实现对第1储能单元和第2储能单元间的能量流动的调节。

当第2电流控制器的电流指令值i_{ref_2}是向充电状态已达到上限的第2储能单元充电时，为了避免第2储能单元因过充电而导致的性能降低，应当关断第2充放电电路；同理，当第2电流控制器的电流指令值i_{ref_2}是使充电状态已达到下限的第2储能单元放电时，为了避免第2储能单元因过放电而导致的性能降低，应当关断第2充放电电路。

第1充放电控制器进一步包括一个电压控制器和一个第1电流控制器，并且共同组成一个如图3所示的双闭环控制结构，具体工作过程如下：

首先，直流母线的电压指令值V_{ref_DC}减去用于检测直流母线电压的电压检测装置检测到的直流母线电压检测值V_DC得到母线电压控制误差ΔV_DC，接着母线电压控制误差ΔV_DC作为输入信号被送入电压控制器，后者经适当运算后得到第1电流控制器的第1充放电电流指令值i_{ref_1}，其次，第1充放电电流指令值i_{ref_1}减去由电流检测装置检测到的第1充放电电路的充放电电流检测值i_₁得到第1电流控制误差Δi₁，第1电流控制误差Δi₁作为输入信号被送入第1电流控制器，后者经适当运算后得到用于对第1充放电电路进行控制的控制信号U_1，最后U_₁再经必要变换转换成可对第1充放电电路中的功率开关进行开通与关断控制的开关信号(图中未示出)后即可通过对第1充放电电路中的功率开关进行开通与关断控制实现流经第1充放电电路的电流的调节，藉此实现对直流母线与第1储能单元间的能量流动的调节。

对于第1储能单元而言，其充放电电流包括两个部分：一是由第1充放电控制器控制下的流经第1充放电电路的电流；另一部分是第2充放电控制器控制下的流经第2充放电电路的电流。流经第1充放电电路的电流决定于电压控制器，该电流对于第2充放电控制器的电流控制而言是一种外界扰动。显然，若是将流经第1充放电电路的电流指令值或是检测值作为前馈引入第2充放电控制器的电流控制中，将有助于提高第2充放电控制器的电流控制的性能。因此，可以在适当定义流经第1充放电电路和第2充放电电路的电流正方向后，将流经第1充放电电路的电流指令值或是检测值与流经第1充放电电路的电流之和作为第2充放电控制器中第2电流控制器的最终的电流指令值，第2电流控制器则根据该最终的电流指令值和流经第2充放电电路中电流检测值进行控制。

对于电压控制器输出的电流指令值i_{ref_1}，不应该超过由第1储能单元和/或第2充放电电路所决定的最大电流，以避免大电流对第1储能单元和/或第2充放电电路可能造成的损害。因此，当电压控制器输出的电流指令值i_{ref_1}超过由第1储能单元和/或第2充放电电路所决定的最大电流时，应该对电流指令值i_{ref_1}进行限幅处理，并将限幅后的电流指令值作为第1电流控制器的电流指令值；同理，对于第2充电状态控制器输出的电流指令值i_{ref_2}，或是前述中得到的所述最终的电流指令值而言，当其超过由第1储能单元、第2储能单元以及第2充放电电路中的至少一个所决定的最大电流时，应该对电流指令值进行限幅处理，并将限幅后的电流指令值作为第2电流控制器的电流指令值。

当第1储能单元的充电状态(SOC_₁)达到其上限且电梯驱动电机处于再生状态时，或者当第1储能单元的充电状态(SOC_₁)达到其上限且第1电流控制器的电流指令值(i_{ref_1})是向第1储能单元充电时，因第1储能单元已经无法储存更多的再生能量，为保证第1储能单元的正常工作，应关断第1充放电电路；同理，当第1储能单元的充电状态(SOC_₁)达到其下限且电梯驱动电机处于电动状态时，或是第1储能单元的充电状态(SOC_₁)达到其下限且第1电流控制器的电流指令值(i_{ref_1})是使第1储能单元放电时，因第1储能单元已经没有可供释放至直流母线的再生能量，为保证第1储能单元的正常工作，同样应关断第1充放电电路。

上述关断第1充放电电路或第2充放电电路，可以通过软硬件方式直接封锁开关信号方式实现，或是通过将电流控制器的指令值指令来实现，或是通过停止执行对应的充放电控制器来实现。

在第2充放电控制器中，第1储能单元的SOC指令值SOC_{ref_1}可以是一预先设定的恒定值，也可以是一可变值。当该指令值是一可变值时，可以根据电梯驱动电机在过去、现在和后续三个时段内的至少一个时段内的工作状态的变化而变化，或是可根据电梯驱动电机在过去、现在和后续三个时段内的某一时刻的工作状态而变化，其中所述驱动电机的工作状态是指驱动电机工作在电动状态或是再生状态。

对于电梯驱动电机工作状态的判定，可以根据电梯轿厢负荷的检测结果或是针对电梯轿厢负荷的间接估计结果来实现，还可以根据驱动电机电流的指令值或检测值的符号来实现，或者是根据第1充放电控制器中电压控制器输出的电流指令值或者是流经第1充放电电路电流检测值的符号来实现，或者是在第2充放电控制器未启动根据第1储能单元充电状态检测值(SOC_₁)随时间的变化趋势来实现。

当判定所述驱动电机处于再生状态时，第1储能单元的充电状态指令值(SOC_{ref_1})应当不超出由第1储能单元的充电状态检测值(SOC_₁)和其允许的最大值确定的范围；反之，当判定所述驱动电机处于电动状态时，第1储能单元的充电状态指令值(SOC_{ref_1})应当不超出由第1储能单元的充电状态检测值(SOC_₁)和其允许的最小值确定的范围。这样，第2充电状态控制器才能根据第1储能单元的充电状态指令值(SOC_{ref_1})和第1储能单元的充电状态检测值(SOC_₁)输出适当的、用于第2电流控制器进行电流控制的电流指令值，即在驱动电机处于再生状态时，输出使第1储能单元向第2储能单元放电的电流指令值，在驱动电机处于电动状态时，输出使第2储能单元向第1储能单元充电的电流指令值。当然，为了充分利用第1储能单元的容量，上述第2充电状态控制器输出的电流指令值还应进一步满足其它条件，详见后文。

在按照前述方式确定了充电状态指令值(SOC_{ref_1})的范围后，还可以进一步确定充电状态指令值(SOC_{ref_1})的计算方法，比如，为了使第1储能单元与第2储能单元间的能量流动能够跟随直流母线与第1储能单元间的能量流动，可以通过设置使得充电状态指令值(SOC_{ref_1})与其检测值(SOC_₁)之差是以所述驱动电机的功率为自变量的单调增函数，或更进一步，可以通过设置使得充电状态指令值(SOC_{ref_1})与其检测值(SOC_₁)之差与驱动电机的功率间是正比例关系。

同理，为了使第1储能单元与第2储能单元间的能量流动能够跟随流经第1充放电电路的充放电电流，可以通过设置使得充电状态指令值(SOC_{ref_1})与其检测值(SOC_₁)之差是以流经第1充放电电路的充放电电流的检测值或其指令值(i_{ref_j})为自变量的单调增函数，或更进一步，可以通过设置使得充电状态指令值(SOC_{ref_1})与其检测值(SOC_₁)之差与流经第1充放电电路的充放电电流的检测值或其指令值(i_{ref_j})间是正比例关系。

接下来说明为充分利用第1储能单元的容量，第2充电状态控制器输出的电流指令值还应满足的条件。

为了充分利用第1储能单元的容量，尽可能减少能量在第1储能单元与第2储能单元之间流动所造成的能量损耗，在通过第2充放电控制器对第2充放电电路进行控制时，可遵循如下原则中的一项或多项：

原则1：当序号为j的所述储能单元的充电状态检测值满足SOC_min≤μ__{j_low}≤SOC_{ref_j}≤μ__{j_up}≤SOC_max时，序号为k的所述充放电控制器停止工作；

原则2：当序号为j的所述储能单元的充电状态检测值SOC__j满足SOC_min≤SOC__j≤μ__{j_low}且驱动电机处于再生状态时，序号为k的所述充放电控制器停止工作；

原则3：当序号为j的所述储能单元的充电状态检测值SOC__j满足μ__{j_up}≤SOC__j≤SOC_max且驱动电机处于电动状态时，序号为k的所述充放电控制器停止工作；

其中n≥2，2≤k≤n，j＝k-1，SOC_min和SOC_max分别是序号为j的所述储能单元的充电状态的下限和上限，μ__{j_low}和μ__{j_up}均为控制所需参数。

对于本实施例中n＝2，k＝2，j＝1的情形，上述原则即为：

原则1：当第1储能单元的充电状态检测值SOC_₁满足SOC_min≤μ__{1_low}≤SOC_₁≤μ__{1_up}≤SOC_max时，第2充放电控制器停止工作；

原则2：当第1储能单元的的充电状态检测值SOC_₁满足SOC_min≤SOC_₁≤μ__{1_low}且驱动电机处于再生状态时，第2充放电控制器停止工作；

原则3：当第1储能单元的充电状态检测值SOC_₁满足μ__{1_up}≤SOC_₁≤SOC_max且驱动电机处于电动状态时，第2充放电控制器停止工作；

其中SOC_min和SOC_max分别是第1储能单元的充电状态的下限和上限，μ__{1_low}和μ__{1_up}均为控制所需参数。

显然，在上述原则下，当SOC_min≤SOC_₁≤μ__{1_low}且驱动电机处于电动状态，第2充放电控制器对第2充放电电路进行控制，通过将第1储能单元的充电状态指令值(SOC_{ref_1})设置为小于其检测值SOC_₁，从而将第2储能单元中的能量经第2充放电电路充入第1储能单元中，或是当μ__{1_up}≤SOC_₁≤SOC_max且驱动电机处于再生状态时，第2充放电控制器对第2充放电电路进行控制，通过将第1储能单元的充电状态指令值(SOC_{ref_1})设置为大于其检测值SOC_₁，从而将第1储能单元中的能量经第2充放电电路充入第2储能单元中。

在上述说明的基础上，可以得到如图4所示的第2充放电控制器的最佳实施步骤：

S1、获取第1储能单元的充电状态检测值(SOC_₁)

利用充电状态检测装置对第1储能单元进行不少于两次的检测，得到第1储能单元的不同时刻的两个充电状态检测结果。

S2、根据充电状态检测值(SOC_₁)判定电梯驱动电机是否处于电动状态

利用得到的两个充电状态检测结果的差值及其对应检测时刻的先后顺序判定电梯驱动电机是否处于电动状态。当后检测到的充电状态检测结果小于先检测到的充电状态检测结果时，说明变化趋势是下降，即第1储能单元的所储存的能量在减少，则说明在第1充放电控制器的控制下第1储能单元中的能量经第1充放电电路释放至直流母线从而为驱动电机提供电能，又由于第1充放电控制器是以维持直流母线电压为目标，因此，可以判定电梯驱动电机是处于电动状态；当后检测到的充电状态检测结果大于先检测到的充电状态检测结果时，说明变化趋势是上升，即第1储能单元的所储存的能量在增加，则说明在第1充放电控制器的控制下再生能量经第1充放电电路流入了第1储能单元，又由于第1充放电控制器是以维持直流母线电压为目标，因此，可以判定电梯驱动电机是处于再生状态；若是检测到的充电状态基本保持不变，说明第1储能单元的所储存的能量保持基本不变，则直流母线与第1储能单元间基本上没有能量流动。

当判定结果为下降时，转入S3；当判定结果为上升时，转入S6；否则转入S8。

S3、判断SOC_₁与μ__{1_low}间的大小关系

当第1储能单元的充电状态检测值(SOC_₁)小于对应于第1储能单元的参数μ__{1_low}时，转入S4；否则转入S8；

S4、产生充电状态指令值(SOC_{ref_1})

按照前文介绍的方法生成第1储能单元的充电状态指令值(SOC_{ref_1})。例如，令SOC_{ref_1}＝SOC_₁+K*i_₁，其中K是比例系数。当然产生的充电状态指令值(SOC_{ref_1})应当满足前文所述有关充电状态指令值(SOC_{ref_1})的范围条件。

S5、第2充放电控制器执行控制

第2充放电控制器中的第2充电状态控制器根据第1储能单元的充电状态检测值(SOC_₁)及其指令值(SOC_{ref_1})对第1储能单元的充电状态进行控制，并输出第2电流控制器的电流指令值i_{ref_2}；第2充放电控制器中的第2电流控制器根据电流指令值i_{ref_2}和其检测值i_₂对第2充放电电路进行控制。

转入S9；

S6、判断SOC_₁与μ__{1_up}间的大小关系

当第1储能单元的充电状态检测值(SOC_₁)大于对应于第1储能单元的参数μ__{1_up}时，转入S7；否则转入S8；

S7、产生充电状态指令值(SOC_{ref_1})

按照前文介绍的方法生成第1储能单元的充电状态指令值(SOC_{ref_1})。例如，令SOC_{ref_1}＝SOC_₁+K*i_₁，其中K是比例系数；同样，产生的充电状态指令值(SOC_{ref_1})应当满足前文所述有关充电状态指令值(SOC_{ref_1})的范围条件；转入S5；

S8、第2充放电控制器停止对第2充放电电路的控制；

S9、结束。

Claims (14)

1.一种电梯节能装置控制方法，所述电梯节能装置包括相互对应的n个储能单元、n个充放电电路和n个充放电控制器，并且序号为1的储能单元经序号为1的充放电电路跨接在直流母线上，序号为k的储能单元经序号为k的充放电电路连接在序号为j的储能单元与序号为j的充放电电路间的连接线上；其特征在于：序号为k的充放电控制器根据序号为j的储能单元的充电状态指令值(SOC_{ref_j})及其检测值(SOC_{_j})和序号为k的充放电电路的充放电电流检测值对序号为k的充放电电路进行控制，实现序号为k的储能单元与序号为j的储能单元间的能量流动的调节，其中n≥2，2≤k≤n，1≤j＝k-1≤n-1。

2.根据权利要求1所述的电梯节能装置控制方法，其特征在于：所述序号为k的充放电控制器进一步包括：

序号为k的充电状态控制器：根据序号为j的储能单元的充电状态指令值(SOC_{ref_j})及其检测值(SOC_{_j})进行控制，产生并输出序号为k的电流控制器的电流指令值(i_{ref_k})；

序号为k的电流控制器：根据所述序号为k的所述充电状态控制器输出的所述电流指令值(i_{ref_k})和序号为k的所述充放电电路的电流检测值(i_{_k})进行控制，产生并输出用于对序号为k的所述充放电电路进行控制的控制信号(U_{_k})，藉此实现序号为k的储能单元与序号为j的储能单元间的能量流动的调节；

其中n≥2，2≤k≤n，1≤j＝k-1≤n-1。

3.根据权利要求2所述的电梯节能装置控制方法，其特征在于：当所述电流指令值(i_{ref_k})为向序号为k的所述储能单元充电且序号为k的所述储能单元的充电状态达到其上限时，或是当所述电流指令值(i_{ref_k})为使序号为k的所述储能单元放电且序号为k的所述储能单元的充电状态达到其下限时，关断序号为k的充放电电路。

4.根据权利要求1所述的电梯节能装置控制方法，其特征在于：序号为1的充放电控制器进一步包括：

电压控制器：根据母线电压指令值及其检测值对母线电压进行控制，产生并输出所述序号为1的电流控制器的电流指令值(i_{ref_1})；

序号为1的电流控制器：根据来自所述电压控制器的电流指令值(i_{ref_1})和序号为1的充放电电路的电流检测值进行控制，产生并输出用于对所述序号为1的充放电电路进行控制的控制信号(U_{_1})，以此来调节直流母线与序号为1的储能单元间的能量流动。

5.根据权利要求2或4所述的电梯节能装置控制方法，其特征在于：序号为j的储能单元的充放电电流指令值或序号为j的充放电电路的充放电电流检测值作为前馈信号引入序号为k的充放电控制器，所述电流指令值(i_{ref_k})与序号为j的储能单元的充放电电流指令值或序号为j的充放电电路的充放电电流检测值之和作为序号为k的电流控制器的最终电流指令值，其中2≤k≤n，n≥2，1≤j＝k-1≤n-1。

6.根据权利要求4所述的电梯节能装置控制方法，其特征在于：当序号为1的储能单元的充电状态(SOC_{_1})达到其上限且驱动电机处于再生状态时，或者满足所述序号为1的储能单元的充电状态(SOC_{_1})达到其下限且驱动电机处于电动状态时，关断序号为1的充放电电路。

7.根据权利要求4所述的电梯节能装置控制方法，其特征在于：当序号为1的储能单元的充电状态(SOC_{_1})达到其上限且所述序号为1的电流控制器的电流指令值(i_{ref_1})是向所述序号为1的储能单元充电，或者所述序号为1的储能单元的充电状态(SOC_{_1})达到其下限且所述序号为1的电流控制器的电流指令值(i_{ref_1})是使所述序号为1的储能单元放电时，关断序号为1的充放电电路。

8.根据权利要求1、2、6、7中任一项所述的电梯节能装置控制方法，其特征在于：所述充电状态指令值(SOC_{ref_j})为一恒定值，或是根据电梯驱动电机在过去、现在和后续三个时段内的至少一个时段内的工作状态的变化而变化，或是根据电梯驱动电机在过去、现在和后续三个时段内的某一时刻的工作状态而变化，其中所述驱动电机的工作状态是指驱动电机工作在电动状态或是再生状态。

9.根据权利要求8所述的电梯节能装置控制方法，其特征在于：所述驱动电机的工作状态是根据电梯轿厢负荷的检测结果或其估计结果来判定，或是根据驱动电机电流的指令值或检测值的符号来判定，或是根据第1充放电控制器中电压控制器输出的电流指令值或者是流经第1充放电电路的电流检测值的符号来判定，或是在序号为2的充放电控制器未启动时根据序号为1的储能单元的充电状态检测值(SOC_{_1})随时间的变化趋势来判定。

10.根据权利要求1或8所述的电梯节能装置控制方法，其特征在于：当判定所述驱动电机处于再生状态时，所述序号为1的储能单元的所述充电状态指令值(SOC_{ref_1})应当不超出由其检测值(SOC_{_1})和允许的最大值所确定的范围；反之，当判定所述驱动电机处于电动状态时，序号为1的储能单元的所述充电状态指令值(SOC_{ref_1})应当不超出由其检测值(SOC_{_1})和允许的最小值所确定的范围。

11.根据权利要求1所述的电梯节能装置控制方法，其特征在于：序号为1的储能单元的所述充电状态指令值(SOC_{ref_1})与其检测值(SOC_{_1})之差是以所述驱动电机的功率为自变量的单调增函数。

12.根据权利要求1或4所述的电梯节能装置控制方法，其特征在于：所述序号为j的储能单元的所述充电状态指令值(SOC_{ref_j})和其检测值(SOC_{_j})之差是以序号为j的充放电电路的充放电电流检测值(i_{_j})或其指令值(i_{ref_j})为自变量的单调增函数，其中1≤j≤n-1，n≥2。

13.根据权利要求1所述的电梯节能装置控制方法，其特征在于：序号为k的充放电控制器在对序号为k的充放电电路进行控制时遵循如下原则中的一项或多项：

原则1：当序号为j的所述储能单元的充电状态检测值SOC_{_j}满足SOC_min≤μ_{_j_low}≤SOC_{_j}≤μ_{_j_up}≤SOC_max时，序号为k的所述充放电控制器停止工作；

原则2：当序号为j的所述储能单元的充电状态检测值SOC_{_j}满足SOC_min≤SOC_{_j}≤μ_{_j_low}且驱动电机处于再生状态时，序号为k的所述充放电控制器停止工作；

原则3：当序号为j的所述储能单元的充电状态检测值SOC_{_j}满足μ_{_j_up}≤SOC_{_j}≤SOC_max且驱动电机处于电动状态时，序号为k的所述充放电控制器停止工作；

其中n≥2，2≤k≤n，j＝k-1，SOC_min和SOC_max分别是序号为j的所述储能单元的充电状态的下限和上限，μ_{_j_low}和μ_{_j_up}均为控制所需参数。

14.根据权利要求13所述的电梯节能装置控制方法，其特征在于：所述序号为k的充放电控制器按照如下步骤对序号为k的充放电电路进行控制：

S1、获取序号为j的储能单元的充电状态检测值(SOC_{_j})；

S2、根据SOC_{_j}判断序号为j的储能单元的充电状态的变化；当判定结果为充电状态下降时，转入S3；当判定结果为充电状态上升时，转入S6；否则转入S8；

S3、判断SOC_{_j}与μ_{_j_low}间的大小关系；当SOC_{_j}＜μ_{_1_low}时，转入S4；否则转入S8；

S4、产生充电状态指令值(SOC_{ref_j})；

S5、序号为k的充放电控制器执行控制；之后转入S9；

S6、判断SOC_{_j}与μ_{_j_up}间的大小关系；当SOC_{_j}＞μ_{_j_up}时，执行S7；否则转入S8；

S7、产生充电状态指令值(SOC_{ref_j})；之后转入S5；

S8、序号为k的充放电控制器停止对序号为k的充放电电路的控制；

S9、结束。