專利名稱：一種電梯再生能量有源負(fù)載并網(wǎng)回饋控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電梯能源再生利用控制領(lǐng)域，特別是一種電梯再生能量有源負(fù)載并網(wǎng)回饋控制裝置。
背景技術(shù)：
電梯已普遍用于生活中，轎箱式電梯系統(tǒng)存在“對重”裝置，當(dāng)電梯重載下行或空載上升時，為保持勻速運行，需要制動，在向下運行狀態(tài)下勢能在減少，系統(tǒng)對外做功。另夕卜，電梯停止過程中，電動機(jī)減速制動，都會產(chǎn)生再生能量，此時的電動機(jī)相當(dāng)于在發(fā)電。這些再生能量對變頻器產(chǎn)生能量反灌，使其母線電壓急劇升高。為了吸收這部分能量，傳統(tǒng)的電梯系統(tǒng)采用制動電阻，將能量完全通過電阻發(fā)熱消耗掉，其缺點是純粹的耗電，能耗指標(biāo)低，增加了電梯的運營成本；或者用DC/DC轉(zhuǎn)換將能量存儲于蓄電池中，電池存儲容量有限，不能高效利用再生能量。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有的缺點，采用電梯再生能量有源負(fù)載并網(wǎng)回饋控制，利用回饋控制，動態(tài)監(jiān)測與控制再生能量，達(dá)到高效的DC/AC轉(zhuǎn)換和最大限度收集與利用再生能量，并把吸收的能量轉(zhuǎn)為三相再生電回饋到電網(wǎng)中孔，實現(xiàn)控制反饋到電網(wǎng)能量隨電梯再生能量的變化而變化。本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種電梯再生能量有源負(fù)載并網(wǎng)回饋控制裝置，該回饋裝置為功率可控的DC/AC電路，它主要包括與電網(wǎng)相連接的電梯系統(tǒng)，該電梯系統(tǒng)具有一個變頻器；該回饋控制系統(tǒng)還包括一高頻PWM驅(qū)動脈沖電路和功率開關(guān)管控制電路，該高頻PWM驅(qū)動脈沖電路的輸入接變頻器，是對電梯變頻器的直流母線電壓進(jìn)行采樣并轉(zhuǎn)換成PWM驅(qū)動波信號輸出；一電網(wǎng)/電梯系統(tǒng)輸出電流整流采樣電路；一電網(wǎng)/電梯系統(tǒng)輸出電壓采樣電路；以及一功率開關(guān)管控制電路，該功率開關(guān)管控制電路的輸入分別接高頻PWM驅(qū)動脈沖電路的輸出、電網(wǎng)/電梯系統(tǒng)輸出電流整流采樣電路和電網(wǎng)/電梯系統(tǒng)輸出電壓采樣電路， 是將電網(wǎng)輸出電流采樣和輸出交流電壓采樣，與反映直流母線電壓的PWM驅(qū)動波信號進(jìn)行比較，輸出功率開關(guān)管驅(qū)動信號，組成回饋控制。所述的高頻PWM驅(qū)動脈沖電路由電流感應(yīng)器芯片IC1、電阻R1、電阻R2、電阻R3、 電阻R4、電阻R5、電阻R6，電容Cl、電容C2、電容C3、電容C4、電容C5、電容C6和電容C7組成；芯片ICl的第2腳輸出端直接接入直流母線電壓采樣；芯片ICl的第1腳輸出端接電阻 R2與電容C5的并聯(lián)回路，再串接電阻Rl接入直流母線電壓采樣；芯片ICl的第3腳接地； 芯片ICl的第4腳串接電容C4、電容C3，電阻R5的一端接入+5V電壓，電阻R5的另一端接電容C2和芯片ICl的第4腳，電容C2、電容C3的另一端接地；芯片ICl的第5腳接地；芯片ICl的第6腳接電阻R6，串接電容C6濾波，電容C6 —端接電阻R6另一端，電容C6另一端接地，電阻R4、電阻R3并聯(lián)一端接入直流母線電壓采樣和電容Cl 一端，電阻R4、電阻R3 并聯(lián)另一端接輸出驅(qū)動信號PWM，電容Cl另一端接地；芯片ICl的第7腳接+V電壓；芯片 ICl的第8腳接+5V電壓，電容C7的一端端接+5V電壓，電容C7的另一端接地。
所述的功率開關(guān)管控制電路由比較器IC2、比較器IC3、比較器IC4、比較器IC5、比較器IC6、比較器IC7，電阻R8、電阻R9、電阻R10，電容C8、電容C9、電容ClO組成；該控制電路輸入量有輸出電流整流采樣、驅(qū)動信號PWM、輸出交流電壓采樣，輸出為上功率管驅(qū)動信號和下功率管驅(qū)動信號；驅(qū)動信號PWM接比較器IC2的正輸入端，+5V電壓接入比較器IC2 負(fù)輸入端，比較器IC2的比較輸出信號經(jīng)電阻R8與電容C8低通濾波后接比較器IC3的正輸入端；輸出電流采樣信號輸出端接入比較器IC3的負(fù)輸入端，電容C9的一端接地，電容C9 的另一端接比較器IC3的負(fù)輸入端；電阻R9的一端接比較器IC3的正輸入端，電阻R9另一端接比較器IC3的負(fù)輸入端，比較器IC3輸出端經(jīng)串接電阻RlO與電容ClO濾波后分別接入比較器IC4和比較器IC6的正輸入端，比較器IC4、比較器IC6的負(fù)輸入端分別接地；輸出交流電壓采樣分別接入比較器IC5的負(fù)輸入端和比較器IC7的正輸入端，比較器IC5的正輸入端接入下線設(shè)定值VL，比較器IC7的負(fù)輸入端接入上線設(shè)定值VH ；比較器IC4與比較器IC5的輸出信號共同產(chǎn)生下功率開關(guān)管導(dǎo)通信號，比較器IC6和比較器IC7的輸出信號共同產(chǎn)生上功率開關(guān)管導(dǎo)通信號。本實用新型有益效果是電路結(jié)構(gòu)簡單，吸收功率可實現(xiàn)精確調(diào)準(zhǔn)，所需成本低且實用性強適用范圍廣。本實用新型通過控制功率開關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷，控制回饋電流，以平衡直流母線上的電壓值，該裝置具有以下技術(shù)優(yōu)點1、采用功率可控的變換裝置，吸收功率可以精確調(diào)整，適應(yīng)的范圍大；2、功率開關(guān)管的控制為高頻化方式，最大頻率為16KHZ，響應(yīng)速度約為65微秒，調(diào)整速度快，效率高；3、能量回饋未啟動時，只有輔助電源供電，損耗極??；4、DC/AC轉(zhuǎn)換效率高，能將絕大部分再生能量轉(zhuǎn)換為三相交流電，回饋至電網(wǎng)。
以下結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明；但本實用新型的一種電梯再生能量有源負(fù)載并網(wǎng)回饋控制裝置不局限于實施例。

圖1是電梯再生能量并網(wǎng)回饋裝置與電梯的系統(tǒng)示意圖；圖2是電梯再生能量有源負(fù)載并網(wǎng)回饋裝置的結(jié)構(gòu)圖；圖3是本實用新型電梯再生能量有源負(fù)載并網(wǎng)回饋控制裝置的原理框圖；圖4是本實用新型的高頻PWM驅(qū)動脈沖電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本實用新型的U相功率開關(guān)管控制電路結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
如圖1所示電梯再生能量并網(wǎng)回饋裝置與電梯的系統(tǒng)示意圖，在電梯系統(tǒng)11的變頻器12直流母線回路與市電回路之間接入一個回饋裝置2，回饋裝置2采樣電梯變頻器的直流母線電壓(DC+、DC-)，將電梯再生能量送入三相電網(wǎng)(U、V、W)中，如圖2電梯再生能量有源負(fù)載并網(wǎng)回饋裝置的結(jié)構(gòu)圖中，指出了回饋裝置2中的控制裝置所需采樣信號采樣點分布示意及輸出信號控制位置，采樣信號有霍爾電流、電網(wǎng)三相電壓以及直流母線電壓 (DC+、DC-)，輸出信號為驅(qū)動信號，控制功率開關(guān)管Q的導(dǎo)通與關(guān)閉。實施例，請參見圖3所示，本實用新型是一種電梯再生能量有源負(fù)載并網(wǎng)回饋控制裝置，它包括與電網(wǎng)相連接的電梯系統(tǒng)11，該電梯系統(tǒng)11具有一變頻器12 ；該回饋控制裝置還包括一高頻PWM驅(qū)動脈沖電路21，該高頻PWM驅(qū)動脈沖電路21的輸入接變頻器12，是對電梯變頻器12的直流母線電壓進(jìn)行采樣并轉(zhuǎn)換成PWM驅(qū)動波信號輸出；一電網(wǎng)/電梯系統(tǒng)輸出電流整流采樣電路31 ；一電網(wǎng)/電梯系統(tǒng)輸出電壓采樣電路32;以及一功率開關(guān)管控制電路22，該功率開關(guān)管控制電路22的輸入分別接高頻PWM驅(qū)動脈沖電路21的輸出、電網(wǎng)/電梯系統(tǒng)輸出電流整流采樣電路31和電網(wǎng)/電梯系統(tǒng)輸出電壓采樣電路32，是將電網(wǎng)輸出電流采樣和輸出交流電壓采樣，與反映直流母線電壓的PWM 驅(qū)動波信號進(jìn)行比較，輸出功率開關(guān)管驅(qū)動信號，組成回饋控制。請參見圖4所示，高頻PWM驅(qū)動脈沖電路21將電梯變頻器12母線電壓采樣轉(zhuǎn)換成PWM驅(qū)動信號，直流母線電壓的變化會改變驅(qū)動信號占空比；所述的高頻PWM驅(qū)動脈沖電路21由電流感應(yīng)器芯片1(1、電阻1 1、電阻1 2、電阻1 3、電阻1 4、電阻1 5、電阻1 6，電容Cl、 電容C2、電容C3、電容C4、電容C5、電容C6和電容C7組成；芯片ICl的第2腳輸出端直接接入直流母線電壓采樣；芯片ICl的第1腳輸出端接電阻R2與電容C5的并聯(lián)回路，再串接電阻Rl接入直流母線電壓采樣；芯片ICl的第3腳接地；芯片ICl的第4腳串接電容C4、 電容C3，電阻R5的一端接入+5V電壓，電阻R5的另一端接電容C2和芯片ICl的第4腳，電容C2、電容C3的另一端接地；芯片ICl的第5腳接地；芯片ICl的第6腳接電阻R6，串接電容C6濾波，電容C6 —端接電阻R6另一端，電容C6另一端接地，電阻R4、電阻R3并聯(lián)一端接入直流母線電壓采樣和電容Cl 一端，電阻R4、電阻R3并聯(lián)另一端接輸出驅(qū)動信號PWM， 電容Cl另一端接地；芯片ICl的第7腳接+V電壓；芯片ICl的第8腳接+5V電壓，電容C7 的一端端接+5V電壓，電容C7的另一端接地。請參見圖5所示，三相電中的U相功率開關(guān)管控制電路22主要由比較器及濾波電路組成，該功率開關(guān)管控制電路22輸入量有輸出電流整流采樣即回饋電流采樣、驅(qū)動信號 PWM、輸出交流電壓采樣，輸出為上功率管驅(qū)動信號U/UP和下功率管驅(qū)動信號U/dowm ；當(dāng)輸出采樣電流小于驅(qū)動信號PWM時，功率開關(guān)管打開，輸出電流增大，當(dāng)輸出電流采樣大于驅(qū)動信號PWM時，功率開關(guān)管關(guān)閉，輸出電流減?。划?dāng)減小到低于PWM時，功 率開關(guān)管再次導(dǎo)通，以此實現(xiàn)能量的回饋。所述的功率開關(guān)管控制電路22由比較器IC2、比較器IC3、比較器 IC4、比較器IC5、比較器IC6、比較器IC7，電阻R8、電阻R9、電阻R10,電容C8、電容C9、電容 ClO組成；該控制電路輸入量有輸出電流整流采樣、驅(qū)動信號PWM、輸出交流電壓采樣，輸出為上功率管驅(qū)動信號和下功率管驅(qū)動信號；驅(qū)動信號PWM接比較器IC2的正輸入端，+5V電壓接入比較器IC2負(fù)輸入端，比較器IC2的比較輸出信號經(jīng)電阻R8與電容C8低通濾波后接比較器IC3的正輸入端；輸出電流采樣信號輸出端接入比較器IC3的負(fù)輸入端，電容C9 的一端接地，電容C9的另一端接比較器IC3的負(fù)輸入端；電阻R9的一端接比較器IC3的正輸入端，電阻R9另一端接比較器IC3的負(fù)輸入端，比較器IC3輸出端經(jīng)串接電阻RlO與電容Cio濾波后分別接入比較器IC4和比較器IC6的正輸入端，比較器IC4、比較器IC6的負(fù)輸入端分別接地；輸出交流電壓采樣分別接入比較器IC5的負(fù)輸入端和比較器IC7的正輸入端，比較器IC5的正輸入端接入下線設(shè)定值VL，比較器IC7的負(fù)輸入端接入上線設(shè)定值 VH ；比較器IC4與比較器IC5的輸出信號共同產(chǎn)生下功率開關(guān)管導(dǎo)通信號，比較器IC6和比較器IC7的輸出信號共同產(chǎn)生上功率開關(guān)管導(dǎo)通信號。
上述說明僅詳述了三相電中U相電工作原理，另外兩相V、W相工作實現(xiàn)原理同U 相類似，在此不作詳細(xì)說明；此實施例僅用來說明本實用新型一種電梯再生能量有源負(fù)載并網(wǎng)回饋控制裝置，但本實用新型并不局限于實施例，凡是依據(jù)本實用新型的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均落入本實用新型技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種電梯再生能量有源負(fù)載并網(wǎng)回饋控制裝置，其包含與電網(wǎng)相連接的電梯系統(tǒng)， 該電梯系統(tǒng)具有一個變頻器；其特征在于該回饋控制裝置還包括一高頻PWM驅(qū)動脈沖電路，該高頻PWM驅(qū)動脈沖電路的輸入接變頻器，是對電梯變頻器的直流母線電壓進(jìn)行采樣并轉(zhuǎn)換成PWM驅(qū)動波信號輸出；一電網(wǎng)/電梯系統(tǒng)輸出電流整流采樣電路；一電網(wǎng)/電梯系統(tǒng)輸出采樣電路；以及一功率開關(guān)管控制電路，該功率開關(guān)管控制電路的輸入分別接高頻PWM驅(qū)動脈沖電路的輸出、電網(wǎng)/電梯系統(tǒng)輸出電流整流采樣電路和電網(wǎng)/電梯系統(tǒng)輸出電壓采樣電路，是將自身電網(wǎng)輸出電流采樣和輸出交流電壓采樣，與反映直流母線電壓的PWM驅(qū)動波信號進(jìn)行比較，輸出功率開關(guān)管驅(qū)動信號，組成回饋控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電梯再生能量有源負(fù)載并網(wǎng)回饋控制裝置，其特征在于所述的高頻PWM驅(qū)動脈沖電路由電流感應(yīng)器芯片IC1、電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻 R4、電阻R5、電阻R6，電容Cl、電容C2、電容C3、電容C4、電容C5、電容C6和電容C7組成；芯片ICl的第2腳輸出端直接接入直流母線電壓采樣；芯片ICl的第1腳輸出端接電阻R2與電容C5的并聯(lián)回路，再串接電阻Rl接入直流母線電壓采樣；芯片ICl的第3腳接地；芯片 ICl的第4腳串接電容C4、電容C3，電阻R5的一端接入+5V電壓，電阻R5的另一端接電容 C2和芯片ICl的第4腳，電容C2、電容C3的另一端接地；芯片ICl的第5腳接地；芯片ICl 的第6腳接電阻R6，串接電容C6濾波，電容C6 —端接電阻R6另一端，電容C6另一端接地， 電阻R4、電阻R3并聯(lián)一端接入直流母線電壓采樣和電容Cl 一端，電阻R4、電阻R3并聯(lián)另一端接輸出驅(qū)動信號PWM，電容Cl另一端接地；芯片ICl的第7腳接+V電壓；芯片ICl的第8腳接+5V電壓，電容C7的一端端接+5V電壓，電容C7的另一端接地。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電梯再生能量有源負(fù)載并網(wǎng)回饋控制裝置，其特征在于所述的功率開關(guān)管控制電路由比較器IC2、比較器IC3、比較器IC4、比較器IC5、比較器 IC6、比較器IC7，電阻R8、電阻R9、電阻R10，電容C8、電容C9、電容ClO組成；該控制電路輸入量有輸出電流整流采樣、驅(qū)動信號PWM、輸出交流電壓采樣，輸出為上功率管驅(qū)動信號和下功率管驅(qū)動信號；驅(qū)動信號PWM接比較器IC2的正輸入端，+5V電壓接入比較器IC2負(fù)輸入端，比較器IC2的比較輸出信號經(jīng)電阻R8與電容C8低通濾波后接比較器IC3的正輸入端；輸出電流采樣信號輸出端接入比較器IC3的負(fù)輸入端，電容C9的一端接地，電容C9的另一端接比較器IC3的負(fù)輸入端；電阻R9的一端接比較器IC3的正輸入端，電阻R9另一端接比較器IC3的負(fù)輸入端，比較器IC3輸出端經(jīng)串接電阻RlO與電容ClO濾波后分別接入比較器IC4和比較器IC6的正輸入端，比較器IC4、比較器IC6的負(fù)輸入端分別接地；輸出交流電壓采樣分別接入比較器IC5的負(fù)輸入端和比較器IC7的正輸入端，比較器IC5的正輸入端接入下線設(shè)定值VL，比較器IC7的負(fù)輸入端接入上線設(shè)定值VH ；比較器IC4與比較器IC5的輸出信號共同產(chǎn)生下功率開關(guān)管導(dǎo)通信號，比較器IC6和比較器IC7的輸出信號共同產(chǎn)生上功率開關(guān)管導(dǎo)通信號。
專利摘要本實用新型公開了一種電梯再生能量有源負(fù)載并網(wǎng)回饋控制裝置，包括高頻PWM驅(qū)動脈沖電路、電網(wǎng)/電梯系統(tǒng)輸出電流整流采樣電路、電網(wǎng)/電梯系統(tǒng)輸出采樣電路和功率開關(guān)管控制電路；高頻PWM驅(qū)動脈沖電路的輸入信號為電梯系統(tǒng)的變頻器的直流母線電壓采樣，輸出為驅(qū)動信號PWM，直流母線電壓的變化會改變驅(qū)動信號占空比；功率開關(guān)管控制電路主要由比較器電路組成，輸入信號有驅(qū)動信號PWM、輸出電流整流采樣及輸出交流電壓采樣，輸出為驅(qū)動開關(guān)管導(dǎo)通信號，當(dāng)輸出采樣電流小于驅(qū)動信號PWM時，打開功率開關(guān)管，輸出電流增大，當(dāng)輸出電流采樣大于驅(qū)動信號PWM時，功率開關(guān)管關(guān)閉，輸出電流減小，當(dāng)減小到低于PWM時，功率開關(guān)管再次導(dǎo)通，使得電梯再生能量高效地反饋到電網(wǎng)，實現(xiàn)能量的回饋。
文檔編號H02J3/38GK201946992SQ20102069224
公開日2011年8月24日 申請日期2010年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月30日
發(fā)明者杜偉, 洪開慧, 王志東, 蘇先進(jìn) 申請人:廈門科華恒盛股份有限公司, 漳州科華技術(shù)有限責(zé)任公司