[發(fā)明專利]超級電容儲能式電梯驅(qū)動器

無效

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• 申請日: 2010-04-27
• 公開（公告）號: CN101817471A
• 公開（公告）日: 2010-09-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 萬健如;姚澤華;周海亮;阮慶軍
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號: B66B11/04
• 分類號: B66B11/04;H02J15/00
• 代理公司: 天津佳盟知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 12002
• 代理人: 侯力

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明屬于涉及電梯節(jié)能技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種超級電容儲能式電梯驅(qū)動器。

【背景技術(shù)】

據(jù)國家特種設(shè)備主管部門近期的統(tǒng)計和預(yù)測，我國電梯保有量已達(dá)100多萬臺，年增 長率在15％以上，為世界第一大電梯生產(chǎn)國和第一大電梯消費(fèi)國。目前中國建筑能量消耗 總量占電力總產(chǎn)量的29％，西方發(fā)達(dá)國家占30％～40％。根據(jù)建筑中運(yùn)行的其它設(shè)備的能 耗情況，電梯的能耗占整個建筑能耗的5～15％。電梯作為耗電大戶，如何提高電梯節(jié)能水 平，已成為國家和電梯企業(yè)共同關(guān)注的話題。隨著新裝電梯數(shù)量的高速增長，巨大的電梯 能耗促使各國政府、組織、研究機(jī)構(gòu)和電梯企業(yè)對電梯的能耗測試、評價、節(jié)能設(shè)計進(jìn)行 研究。

隨著交流調(diào)速技術(shù)的不斷發(fā)展，基于變壓變頻調(diào)速技術(shù)的電梯產(chǎn)品，已成為目前市場 上的主流，除了采用高效率的電動機(jī)和控制技術(shù)之外，對電動機(jī)再生能量的處理和綜合利 用可以更好地節(jié)能。

電動機(jī)拖動負(fù)載做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動具備了機(jī)械動能，拽引轎廂上下運(yùn)動又具備了機(jī)械勢能。 當(dāng)電動機(jī)拖動負(fù)載做減速運(yùn)動、制動時，其機(jī)械動能將釋放出來；當(dāng)電梯制動、輕載上行 和重載下行時其機(jī)械勢能也將釋放出來。這兩種機(jī)械能量通過電動機(jī)和逆變器反饋至直流 母線上，即將在供電電源(如變頻器)處產(chǎn)生反灌再生能量，在濾波電容上產(chǎn)生“泵升電壓”， 直接危害到半導(dǎo)體器件甚至造成電容損壞或爆炸。在電梯的下降運(yùn)動和減速運(yùn)動中都會頻 繁地產(chǎn)生此種再生能量。

因此在電梯驅(qū)動系統(tǒng)中，通常需要有專門的裝置對再生能量進(jìn)行處理。一種是采用 能耗制動的方法：當(dāng)再生能量產(chǎn)生的直流電壓達(dá)到一定閾值時，接通耗能電阻，將能量泄 放掉以達(dá)到降低電壓的目的。目前中小容量的電梯系統(tǒng)中大都直接采用這種能耗制動的方 式，該方法通過內(nèi)置或外加耗能電阻的方法將電梯回饋的能量消耗在大功率電阻器中。雖 然該方法實(shí)現(xiàn)簡單，但有系統(tǒng)效率低，能量被浪費(fèi)、難以及時抑制快速制動所產(chǎn)生的泵升 電壓、存在制動性能難以提高的缺陷。另外一種對再生能量的處理方法是采用一套能量回 饋系統(tǒng)替代上述電阻吸收裝置，它將電阻消耗部分的電能通過額外的一套逆變裝置回饋到 交流電網(wǎng)中，以達(dá)到節(jié)約電能的目的。目前已有部分不同功率等級的產(chǎn)品商業(yè)化，德國西 門子公司已經(jīng)推出了電機(jī)四象限運(yùn)行的電壓型交一直一交變頻器，日本富士公司也成功研 制出了電源再生裝置，如RHR系列、FRENJc系列電源再生單元，它把有源逆變單元從變頻 器中分離出來，直接作為變頻器的一個外圍裝置，可并聯(lián)到變頻器的直流側(cè)，將再生能量 回饋到電網(wǎng)中。這些裝置雖然能夠?qū)㈦娞葜苿拥哪芰炕仞伒诫娋W(wǎng)，但是回饋并網(wǎng)仍然是個 尚未全面解決的科技難題，會對電網(wǎng)造成一定的負(fù)面影響，且回饋能量的多少難以檢測， 此外，增加額外的一套逆變器無疑將大大提高電梯成本，且控制復(fù)雜難以實(shí)現(xiàn)。

基于現(xiàn)在的技術(shù)背景，本文提出一種超級電容儲能式電梯驅(qū)動器。

【發(fā)明內(nèi)容】

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種超級電容儲能式電梯驅(qū)動 器，它不再將能量回饋到電網(wǎng)，而是實(shí)現(xiàn)能量就地儲存、就地利用。

本發(fā)明提供的超級電容儲能式電梯驅(qū)動器，包括與三相電網(wǎng)連接的二極管三相不可控 整流器，整流器的一個輸出端經(jīng)與第一限流電路串聯(lián)后用于建立直流電壓，直流側(cè)經(jīng)由 IGBT反并聯(lián)二極管模塊構(gòu)成的三相逆變器后連接三相交流變頻電機(jī)，其特征在于該電梯 驅(qū)動器還包括：

穩(wěn)壓濾波電容：并聯(lián)于直流側(cè)，用于濾除整流器輸出電流中的高次諧波成分；

超級電容器組和第二限流電路構(gòu)成的串聯(lián)支路：并聯(lián)于直流側(cè)，所述的超級電容器組 作為電梯能量回饋時的儲能裝置，一方面將回饋的能量儲存起來；另一方面將儲存的能量 實(shí)行再利用，為電梯回饋能量后的下次耗能運(yùn)行提供部分能量，在三相電網(wǎng)發(fā)生斷電事故 時，還可以支撐電梯進(jìn)行就近平層。

第一和第二電壓檢測電路：分別并聯(lián)于直流側(cè)和超級電容器組兩端，用于實(shí)時檢測直 流側(cè)和超級電容器組兩端的電壓值大小；

直流母線電流檢測電路：串聯(lián)于直流母線中，用于實(shí)時檢測直流母線上流過的電流；

信號調(diào)理電路：用于將霍爾傳感器輸出的范圍為(-5V，+5V)的電壓信號轉(zhuǎn)換為控制芯 片DSP可接受的(-3V，+3V)范圍內(nèi)的電壓信號；