[實用新型]利用超級電容器組存儲利用電梯制動能量的測控裝置

有效

• 申請號: 201020143691.8
• 申請日: 2010-03-26
• 公開（公告）號: CN201639365U
• 公開（公告）日: 2010-11-17
• 發明（設計）人: 郭健;陳慶偉;劉博宇;吳益飛;樊衛華;郭毓;胡維禮;王銘明;米運洪;秦建波
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: H02J15/00
• 分類號: H02J15/00
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 唐代盛

技術領域

本實用新型屬于電梯節能領域，特別是一種用于電梯系統的新型節能測控裝置。

背景技術

隨著現代科技的發展和人們生活水平的提高，電梯的使用越來越普及，尤其是在現代大城市，高層建筑成為主流，作為適用于高層建筑的電梯正飛速增長，給人們的生活帶來巨大便利。與此同時，越來越多的人注意到電梯有一個重要負面影響——能耗。對于電梯運行過程中產生的制動能量，通常是在能量回饋電路上連接大電阻，將制動能量以熱能的形式消耗掉，這樣不僅造成巨大的浪費，同時由于耗能電阻發熱使環境溫度升高，還需要安裝空調或其他降溫設備散熱。近些年來得到一定應用的方法是將制動能量反饋外部交流電網，但進行實時回饋時，難以保證回饋能量與交流電網保持一致的頻率和相位，且回饋成分中的高頻部分會對電網的穩定性產生較大的沖擊，能量回饋的不連續性以及電網需要增加相應的附加設備等問題也是難以避免的。

近些年新興起來的超級電容具有其他存儲設備所不具備的優勢：電容密度和功率密度大、能量密度高、充放電效率高、無污染、循環壽命長和適用溫度范圍廣等，目前超級電容器已經在很多領域得到了廣泛的應用。

發明內容

本實用新型的目的在于提供一種將超級電容器組作為電梯制動時能量反饋存儲并與外部交流電網切換供電的測控裝置，在保證可觀可控的條件下，達到電梯系統運行節能的目的。

實現本實用新型目的的技術解決方案為：一種利用超級電容器組存儲利用電梯制動能量的測控裝置，包括超級電容器組及均壓裝置、超級電容器組能量管理模塊、上位機、信號采樣電路、核心DSP芯片、驅動控制電路、DC/DC變換器、輔助電源電路和顯示模塊；核心DSP芯片分別與超級電容器組能量管理模塊、上位機、信號采樣電路、驅動控制電路、輔助電源電路和顯示模塊相連，驅動控制電路通過DC/DC變換器與超級電容器組及均壓裝置相連，超級電容器組能量管理模塊還與超級電容器組及均壓裝置相連；超級電容器組及均壓裝置存儲電梯系統再生制動能量并為電梯系統運行供電，信號采樣電路采集外部交流電網的電壓信號以及超級電容器組的電壓和電流信號，并將采樣信號結果輸入核心DSP芯片，核心DSP芯片通過總線與上位機和顯示模塊進行數據傳輸，利用上位機對核心DSP芯片進行設定，核心DSP芯片根據信號采樣電路的輸入信號和上位機的輸入信號，通過輸出PWM信號利用驅動控制電路控制DC/DC變換器的開關器件，從而控制超級電容器組及均壓裝置的充放電過程；利用超級電容器組能量管理模塊監測超級電容器組及均壓裝置，并將監測結果信號輸出至核心DSP芯片；輔助電源電路將電能輸出至信號采樣電路和核心DSP芯片，為信號采樣電路和核心DSP芯片供電。

配有均壓裝置的超級電容器組作為電梯系統再生制動能量存儲器件和電梯系統運行電源，超級電容器組的能量管理模塊可以避免單體超級電容失效時影響整體超級電容器組效能，裝置中的信號采樣電路利用電壓傳感器和電流傳感器對外部交流電網的電壓信號和超級電容器組的電壓信號和電流信號進行采樣，將采樣結果輸入核心DSP芯片，將采樣結果與系統初始化核心DSP芯片中設定的閾值進行比較，將比較結果作為核心DSP芯片利用驅動控制電路控制DC/DC變換器中開關器件的因素之一；DSP芯片通過CAN總線與上位機相連并進行數據傳輸，通過上位機對核心DSP芯片進行設定輸入，也可利用上位機中存儲部件存儲采樣結果，也可利用上位機上的人機界面和與核心DSP芯片相連的顯示模塊顯示超級電容器組的實時運行參數(包括實時電壓、實時電流、電壓電流變化曲線等)和外部交流電網的實時電壓、電流參數，超級電容器組與DC/DC變換器相連，利用核心DSP芯片中的程序通過核心DSP芯片輸出PWM信號控制DC/DC變換器中開關器件的通斷，進而利用DC/DC變換器來控制超級電容器組的充放電，超級電容器組能量管理模塊包括信號采集與檢測電路、故障判別電路、核心處理器和接口電路，信號采集與檢測電路利用電壓傳感器、電流傳感器和溫度傳感器對超級電容器組的單體超級電容的電壓信號、電流信號以及溫度信號進行采集檢測，利用故障判別電路進行信號比較，判斷單體超級電容是否出現故障，并將判斷結果輸入核心處理器，作為核心DSP芯片連接驅動控制電路控制DC/DC變換器中開關器件的又一因素。利用核心DSP芯片的PWM信號控制DC/DC變換器中開關器件的通斷，從而實現在外部交流電網供電與超級電容器組供電之間選擇。輔助電源電路在整個系統運行過程中為信號采樣電路和核心DSP芯片供電。