專利名稱：一種能耗可控式一體化節(jié)能電梯的能量控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種能耗可控式一體化節(jié)能電梯的能量控制裝置。
背景技術(shù)：
為了降低電梯主機(jī)的能耗，目前的電梯都在鋼絲繩的一端固定轎箱，鋼絲繩的另一端固定配重，然后將鋼絲繩懸掛在電梯主機(jī)上，通過電梯主機(jī)，帶動(dòng)轎箱上下運(yùn)動(dòng)，完成載客任務(wù)。 一般配重的重量是轎箱重量加上電梯額定載重量的45%之和。電梯主機(jī)一般采用永磁同步電機(jī)，永磁同步電機(jī)在帶動(dòng)負(fù)載運(yùn)行時(shí)，永磁同步電機(jī)相當(dāng)于一個(gè)電動(dòng)機(jī)，將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能；而外力驅(qū)動(dòng)永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)，永磁同步電機(jī)相當(dāng)于一個(gè)發(fā)電機(jī)，可將勢能轉(zhuǎn)換成電能。 —般電梯有以下幾種運(yùn)行狀態(tài)，a、當(dāng)轎箱側(cè)重量小于配重側(cè)重量，且轎箱上升時(shí)，這時(shí)電梯的運(yùn)行是通過配重拉著轎箱上升，電梯主機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，不但不消耗電能，反而產(chǎn)生電能。b、當(dāng)轎箱側(cè)重量小于配重側(cè)重量，轎箱下降時(shí)，這時(shí)電梯的運(yùn)行是在電梯主機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，將配重拉起，使轎箱下降的，電梯主機(jī)工作于電動(dòng)機(jī)狀態(tài)，消耗電能，提升配重的勢能，等于是將電能轉(zhuǎn)換成了勢能儲(chǔ)存起來了。 c、當(dāng)轎箱側(cè)重量大于配重側(cè)重量，且轎箱上升時(shí)，這時(shí)電梯的運(yùn)行是在電梯主機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，將轎箱拉起，使配重下降的，電梯主機(jī)工作于電動(dòng)機(jī)狀態(tài)，消耗電能。d、當(dāng)電梯每一次執(zhí)行從高速運(yùn)行到減速停站的過程，電梯主電機(jī)勻處于發(fā)電狀態(tài)，不但不消耗電能，反而產(chǎn)生電能。e、當(dāng)轎箱側(cè)重量與配重側(cè)重量平衡或基本平衡時(shí)，無論轎箱是上升還是下降，電梯主機(jī)只需要消耗較少的電能，克服運(yùn)行阻力，使轎箱上升或下降。 綜上所述可知，電梯主機(jī)在運(yùn)行時(shí)，只是一個(gè)能量轉(zhuǎn)換的過程。有時(shí)需要將電能轉(zhuǎn)換為配重的勢能，有時(shí)需要將配重的勢能轉(zhuǎn)換成電能。最初的電梯，增加配重的目的只是為了選用功率和體積較小的電機(jī)做為電梯主機(jī)，并未考慮到電機(jī)產(chǎn)生電能的再利用，為了保證電機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，在電梯主機(jī)上連接一組負(fù)載電阻，用于消耗主機(jī)產(chǎn)生的電能。目前，負(fù)載電阻上消耗的能量占到電梯總用電量的25% _35%，造成了能源浪費(fèi)，也增加了負(fù)載電阻的運(yùn)行成本。 為了達(dá)到節(jié)能目的，充分利用電梯主機(jī)產(chǎn)生的電能，目前的主要節(jié)能方式是將電梯主機(jī)產(chǎn)生的電能回饋至電網(wǎng)，供其他電氣設(shè)備使用。這樣雖然可以達(dá)到節(jié)能的目的，但由于電梯上普遍采用變頻器作為逆變環(huán)節(jié)，即使有電抗器、電容器、去噪等濾波環(huán)節(jié)以及采用雙P麗脈寬調(diào)制，其波形也不免有些畸變，其電流諧波畸變約在5% _7%之間，這些高次諧波對(duì)市電、對(duì)電網(wǎng)及其用電設(shè)備都有不可忽視的影響，從而產(chǎn)生對(duì)電源的污染以及電磁干擾。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于，提供一種能耗可控式一體化節(jié)能電梯的能量控制裝置，該裝置節(jié)能效果顯著，不會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成污染，可以適應(yīng)當(dāng)前電梯節(jié)能減排的需要。[0007] 本實(shí)用新型的技術(shù)方案一種能耗可控式一體化節(jié)能電梯的能量控制裝置，構(gòu)成包括節(jié)能控制器和與節(jié)能控制器雙向連接的蓄能器。 上述的能耗可控式一體化節(jié)能電梯的能量控制裝置中，所述節(jié)能控制器連接有電梯工作電源控制開關(guān)。 前述的能耗可控式一體化節(jié)能電梯的能量控制裝置中，所述節(jié)能控制器包括SOC
主控制器、智能控制單元、能量變換器和逆變器；智能控制單元與能量變換器雙向連接，智
能控制單元與逆變器單向連接，智能控制單元與S0C主控制器單向連接。 前述的能耗可控式一體化節(jié)能電梯的能量控制裝置中，所述S0C主控制器包括電
源單元和通信單元；電源單元分別與管理調(diào)度單元、圖形交互單元、1/0接口單元、安全檢
查單元、重量檢測單元和位置判斷單元單向連接；通信單元分別與管理調(diào)度單元、圖形交互
單元、i/o接口單元、安全檢查單元、重量檢測單元和位置判斷單元雙向連接。 前述的能耗可控式一體化節(jié)能電梯的能量控制裝置中，所述SOC主控制器與通訊總線雙向連接。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型采用目前最先進(jìn)的數(shù)字通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和智能技術(shù)?；谇度胧娇删幊蘏OC為核心，采用一體化設(shè)計(jì)、具有維護(hù)簡單、靈活性好、執(zhí)行效率高、速度快等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)可以對(duì)電梯的實(shí)時(shí)狀態(tài)進(jìn)行智能化分析，實(shí)現(xiàn)能耗可控。經(jīng)過SOC控制器的信息傳遞和調(diào)度，在極大程度上使得電梯多余的電能、電梯空載上行或滿載下行以及每次停車前的減速過程產(chǎn)生的勢能得到有效處理和循環(huán)回收利用，從而實(shí)現(xiàn)了電梯節(jié)能的目標(biāo)。本實(shí)用新型的能耗可控式一體化節(jié)能電梯的能量控制裝置具有能耗可控、可靠性和安全性高、功能強(qiáng)、節(jié)能效果好、價(jià)格低和維護(hù)簡單的特點(diǎn)。

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖； 圖2是本實(shí)用新型中SOC主控制器的結(jié)構(gòu)框圖。 附圖中的標(biāo)記為1-電梯主機(jī)，2-變頻器，3-控制開關(guān)，4-節(jié)能控制器，5-蓄能器，6_電梯輔助電器，7-溢流閥，8_通信總線，9-S0C主控制器，10-智能控制單元，11-能量變換器，12-逆變器，13-電源單元，14-通信單元，15-管理調(diào)度單元，16-圖形交互單元，17-1/0接口單元，18-安全檢查單元，19-重量檢測單元，20-位置判斷單元。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。 實(shí)施例。能耗可控式一體化節(jié)能電梯的能量控制裝置，如圖1所示，該裝置是在現(xiàn)有電梯控制系統(tǒng)中，增加一個(gè)可以接收電機(jī)輸出電能或向電機(jī)和電梯控制系統(tǒng)提供電能的蓄能器5、一個(gè)可以控制蓄能器5工作狀態(tài)的一體化節(jié)能控制器4;以實(shí)現(xiàn)電梯的節(jié)能減排。一體化節(jié)能控制器4為一體化結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部包括檢測電梯工作狀態(tài)并根據(jù)電梯工作狀態(tài)發(fā)出控制蓄能器5工作狀態(tài)指令的SOC主控制器9、控制蓄能器5充放電工作狀態(tài)的智能控制單元10和在蓄能器5與電機(jī)之間作交直流互相轉(zhuǎn)換的能量變換器11。 一體化節(jié)能控制器4中，還包括一個(gè)與蓄能器5相接可作直流變交流的逆變器12和與逆變器12相接的輔助電器6。 所述S0C主控制器9如圖2所示，包括為一體化節(jié)能控制器4提供工作電源的電源單元13、實(shí)現(xiàn)一體化節(jié)能控制器內(nèi)部數(shù)據(jù)傳遞以及外部通信的通信單元14 ;完成輸入數(shù)據(jù)處理和提供控制指令的管理調(diào)度單元15、提供人機(jī)交互界面的圖形交互單元16、實(shí)現(xiàn)輸入和輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換的1/0接口單元17、對(duì)電梯運(yùn)行的安全狀態(tài)進(jìn)行檢測的安全檢查單元18、對(duì)轎廂和配重狀況進(jìn)行檢測的重量檢測單元19和對(duì)轎廂位置進(jìn)行辨認(rèn)的位置判斷單元20。 本實(shí)用新型如圖1所示，構(gòu)成包括節(jié)能控制器4和與節(jié)能控制器4雙向連接的蓄能器5。節(jié)能控制器4連接有電梯工作電源控制開關(guān)3。節(jié)能控制器4包括S0C主控制器9、智能控制單元10、能量變換器11和逆變器12 ;智能控制單元10與能量變換器11雙向連接，智能控制單元10與逆變器12單向連接，智能控制單元10與SOC主控制器9單向連接。[0020] 節(jié)能控制器4中的智能控制單元10主要完成接收SOC主控制器提供的轎廂位置、轎廂重量、當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)等信息，采用智能控制算法進(jìn)行分析和處理；智能控制單元10接收SOC主控制器的控制信號(hào)，進(jìn)行電能的中轉(zhuǎn)、電網(wǎng)斷電時(shí)的安全處理等任務(wù)。智能控制單元10將取得的大量電能放入蓄能器中進(jìn)行儲(chǔ)存，再進(jìn)行智能化分配，包括三種情況a、蓄能器提供的電能正好等于電梯輔助電器消耗的電能，該種情況為理想狀態(tài)，正好達(dá)到能量平衡。b、蓄能器提供的電能小于電梯輔助電器消耗的電能，這就需要外部接入的220V電源進(jìn)行補(bǔ)充。c、智能轉(zhuǎn)換的能量大于蓄能器的容量，則將多余的電能通過溢流閥(相當(dāng)于負(fù)載電阻的控制開關(guān))進(jìn)行釋放。節(jié)能控制器4中的智能控制單元10是整個(gè)系統(tǒng)節(jié)能控制的核心，通過智能算法實(shí)現(xiàn)了對(duì)采集電能的最優(yōu)配比，從而達(dá)到電能的高效回收再利用。所述的電梯輔助電器6包括電梯轎箱中的照明，電梯的應(yīng)急電器等。如果電梯使用率特別高，也可以將多余的電能做為樓宇的照明用電。 所述節(jié)能控制器4中的SOC主控制器9如圖2所示，SOC主控制器9采用嵌入式可編程的SOC硬件整體結(jié)構(gòu)，通過SOC執(zhí)行控制程序達(dá)到控制目的。SOC主控制器9主要由電源單元13和通信單元14 ;電源單元13分別與管理調(diào)度單元15、圖形交互單元16、 1/0接口單元17、安全檢查單元18、重量檢測單元19和位置判斷單元20單向連接；通信單元14分別與管理調(diào)度單元15、圖形交互單元16、1/0接口單元17、安全檢查單元18、重量檢測單元19和位置判斷單元20雙向連接。S0C主控制器9與通訊總線8雙向連接。各單元的作用如下 電源單元13為一體化節(jié)能控制器提供工作電源，由于一體化節(jié)能控制器需要高可靠性電源，因此電源單元13需要進(jìn)行隔離處理以提高系統(tǒng)的抗干擾能力，同時(shí)還應(yīng)通過周波跌落，群脈沖等EMC測試從而有效保證一體化節(jié)能控制器有效、可靠、穩(wěn)定地運(yùn)行。[0023] 通信單元14的功能主要是實(shí)現(xiàn)一體化節(jié)能控制器內(nèi)部數(shù)據(jù)傳遞以及外部RS232串口通信、CAN總線通信，通信單元14支持常用通信協(xié)議。 管理調(diào)度單元15是SOC主控制器9中的核心單元，主要完成一體化節(jié)能控制器與SOC主控制器9之間的數(shù)據(jù)處理、信號(hào)處理、任務(wù)調(diào)度工作。需要協(xié)調(diào)和調(diào)度的數(shù)據(jù)和信息主要包括邏輯信號(hào)處理、模擬信號(hào)處理、通信數(shù)據(jù)處理、圖形顯示數(shù)據(jù)處理、智能控制單元管理、電梯啟動(dòng)、停車管理、門控制、速度給定等。 圖形交互單元16提供系統(tǒng)人機(jī)交互，包括電梯工作狀態(tài)、信號(hào)顯示、參數(shù)設(shè)置、報(bào)警提示等功能。圖形交互單元16支持在線組態(tài)技術(shù)，用戶可以根據(jù)需要選擇顯示內(nèi)容和方
式，在不退出系統(tǒng)運(yùn)行的情況下可以直接進(jìn)入組態(tài)環(huán)境并修改組態(tài)使修改后的組態(tài)直接生
效，而且使用者在生成適合自己需要的應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)不需要修改軟件程序的源代碼。 1/0接口單元17處理經(jīng)光電隔離后的外部輸入信號(hào)，將電平轉(zhuǎn)換成TTL電平給
SOC主控制器9進(jìn)行處理?；?qū)OC主控制器9產(chǎn)生的各種輸出控制信號(hào)經(jīng)輸出接口傳遞
給電梯原有的控制系統(tǒng)。 安全檢查單元18實(shí)現(xiàn)安全裝置檢查、轎廂速度檢查、門區(qū)檢查和再平層區(qū)域檢查
等功能。同時(shí)停電狀態(tài)下，保證電梯安全到達(dá)門區(qū)并開門。 重量檢測單元19對(duì)轎廂和配重狀況進(jìn)行高精度檢測。 位置判斷單元20實(shí)現(xiàn)對(duì)轎廂當(dāng)前位置判斷及頂?shù)锥苏颈嬲J(rèn)等功能。 當(dāng)電梯使用率特別高，電梯主機(jī)會(huì)發(fā)出更多的電能，這時(shí)除了為電梯輔助電器供
電外，還可以將多余的電能做為樓宇的照明用電。盡可能減少通過溢流閥7釋放電能，溢流
閥7在電氣上是通過電阻器消耗掉多余的電能，溢流閥7連接有電阻器。 本實(shí)用新型的工作過程或原理 本實(shí)用新型的工作過程總的來說是當(dāng)外電網(wǎng)有電時(shí)，本實(shí)用新型的節(jié)能控制器 4通過控制開關(guān)3的轉(zhuǎn)換使電梯主機(jī)1通過變頻器2與外電網(wǎng)連接，電梯主機(jī)1在外電網(wǎng)的 驅(qū)動(dòng)下運(yùn)行。電梯主機(jī)1運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的電能(當(dāng)電梯主機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)時(shí))通過一體化節(jié) 能控制器4進(jìn)行合理的調(diào)度，經(jīng)能量變換器11將交流電變換成直流電，送給蓄能器5進(jìn)行 儲(chǔ)存，同時(shí)將儲(chǔ)能器5儲(chǔ)存的電能通過逆變器12轉(zhuǎn)換成交流電供給電梯的輔助電器使用。 當(dāng)外電網(wǎng)停電時(shí)，本實(shí)用新型的節(jié)能控制器4自動(dòng)切斷控制開關(guān)3，使變頻器2與外電網(wǎng)斷 開，通過蓄能器5經(jīng)能量變換器11將直流電變換成交流電，并通過變頻器2為電梯主機(jī)1 供電，打開電梯主機(jī)1的抱閘，S0C主控制器9中的安全檢查單元18判斷電梯是否運(yùn)動(dòng)，如 果電梯運(yùn)動(dòng)，SOC主控制器9中的位置判斷單元20判斷電梯是否平層，如果未平層，蓄能器 5繼續(xù)為電梯主機(jī)和電梯控制系統(tǒng)供電；如果電梯已經(jīng)平層，則關(guān)閉電梯主機(jī)的抱閘，打開 轎箱門，完成停電時(shí)的救援工作。
權(quán)利要求一種能耗可控式一體化節(jié)能電梯的能量控制裝置，其特征在于構(gòu)成包括節(jié)能控制器(4)和與節(jié)能控制器(4)雙向連接的蓄能器(5)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的能耗可控式一體化節(jié)能電梯的能量控制裝置，其特征在于所述節(jié)能控制器(4)連接有電梯工作電源控制開關(guān)(3)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的能耗可控式一體化節(jié)能電梯的能量控制裝置，其特征在于所述節(jié)能控制器(4)包括SOC主控制器(9)、智能控制單元(10)、能量變換器(11)和逆變器(12);智能控制單元(10)與能量變換器(11)雙向連接，智能控制單元(10)與逆變器(12)單向連接，智能控制單元(10)與S0C主控制器(9)單向連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的能耗可控式一體化節(jié)能電梯的能量控制裝置，其特征在于所述SOC主控制器(9)包括電源單元(13)和通信單元(14);電源單元(13)分別與管理調(diào)度單元(15)、圖形交互單元(16)、 1/0接口單元(17)、安全檢查單元(18)、重量檢測單元(19)和位置判斷單元(20)單向連接；通信單元(14)分別與管理調(diào)度單元(15)、圖形交互單元(16)、 1/0接口單元(17)、安全檢查單元(18)、重量檢測單元(19)和位置判斷單元(20)雙向連接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的能耗可控式一體化節(jié)能電梯的能量控制裝置，其特征在于所述SOC主控制器(9)與通訊總線(8)雙向連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種能耗可控式一體化節(jié)能電梯的能量控制裝置，其構(gòu)成包括節(jié)能控制器(4)和與節(jié)能控制器(4)雙向連接的蓄能器(5)。本實(shí)用新型可以將電梯運(yùn)行過程產(chǎn)生的多余電能供給電梯輔助電器或儲(chǔ)存，儲(chǔ)存的電能作為電梯應(yīng)急時(shí)使用或提供給對(duì)電源質(zhì)量要求較低的電器使用，以達(dá)到能耗可控的節(jié)能效果，并防止對(duì)電網(wǎng)造成污染。以適應(yīng)當(dāng)前電梯節(jié)能減排的需要。
文檔編號(hào)B66B1/06GK201473124SQ20092030588
公開日2010年5月19日 申請(qǐng)日期2009年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月9日
發(fā)明者嚴(yán)義, 許林榮 申請(qǐng)人:浙江屹立電梯有限公司