專利名稱：能耗可控式一體化節(jié)能電梯的能量控制方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種能耗可控式一體化節(jié)能電梯的能量控制方法及裝置。
背景技術：
為了降低電梯主機的能耗，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上，通過電梯主機，帶動轎箱上下運動，完成載客任 務。 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。電梯主機一般采用永磁同 步電機，永磁同步電機在帶動負載運行時，永磁同步電機相當于一個電動機，將電能轉(zhuǎn)換成 機械能；而外力驅(qū)動永磁同步電機轉(zhuǎn)運時，永磁同步電機相當于一個發(fā)電機，可將勢能轉(zhuǎn)換 成電能。
一般電梯有以下幾種運行狀態(tài)，a、當轎箱側(cè)重量小于配重側(cè)重量，且轎箱上升時，這 時電梯的運行是通過配重拉著轎箱上升，電梯主機處于發(fā)電狀態(tài)，不但不消耗電能，反而產(chǎn) 生電能。b、當轎箱側(cè)重量小于配重側(cè)重量，轎箱下降時，這時電梯的運行是在電梯主機的 驅(qū)動下，將配重拉起，使轎箱下降的，電梯主機工作于電動機狀態(tài)，消耗電能，提升配重的 勢能，等于是將電能轉(zhuǎn)換成了勢能儲存起來了。 c、當轎箱側(cè)重量大于配重側(cè)重量，且轎箱 上升時，這時電梯的運行是在電梯主機的驅(qū)動下，將轎箱拉起，使配重下降的，電梯主機工 作于電動機狀態(tài)，消耗電能。d、當電梯每一次執(zhí)行從高速運行到減速停站的過程，電梯主電 機勻處于發(fā)電狀態(tài)，不但不消耗電能，反而產(chǎn)生電能。e、當轎箱側(cè)重量與配重側(cè)重量平衡 或基本平衡時，無論轎箱是上升還是下降，電梯主機只需要消耗較少的電能，克服運行阻力 ，使轎箱上升或下降。
綜上所述可知，電梯主機在運行時，只是一個能量轉(zhuǎn)換的過程。有時需要將電能轉(zhuǎn)換為 配重的勢能，有時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做為電梯主機，并未考慮到電機產(chǎn)生電能的再利用，為了保證電機 的正常運轉(zhuǎn)，在電梯主機上連接一組負載電阻，用于消耗主機產(chǎn)生的電能。目前，負載電阻 上消耗的能量占到電梯總用電量的25%—35%，造成了能源浪費，也增加了負載電阻的運行成 本。
為了達到節(jié)能目的，充分利用電梯主機產(chǎn)生的電能，目前的主要節(jié)能方法是將電梯主機 產(chǎn)生的電能回饋至電網(wǎng)，供其他電氣設備使用。這樣雖然可以達到節(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PWM 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，這些高次諧波對市電 、對電網(wǎng)及其用電設備都有不可忽視的影響，從而產(chǎn)生對電源的污染以及電磁干擾。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，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，不會對電網(wǎng)造成污染，可以適應當前電梯節(jié)能減排的需要。
本發(fā)明的技術方案能耗可控式一體化節(jié)能電梯的能量控制方法，該方法是在現(xiàn)有電梯 控制系統(tǒng)中，增加一個可以接收電機輸出電能或向電機和電梯控制系統(tǒng)提供電能的蓄能器、 一個可以控制蓄能器工作狀態(tài)的一體化節(jié)能控制器；以實現(xiàn)電梯的節(jié)能減排。
上述的能耗可控式一體化節(jié)能電梯的能量控制方法中， 一體化節(jié)能控制器包括檢測電 梯工作狀態(tài)并根據(jù)電梯工作狀態(tài)發(fā)出控制蓄能器工作狀態(tài)指令的SOC主控制器、控制蓄能器 充放電工作狀態(tài)的智能控制單元和在蓄能器與電機之間作交直流互相轉(zhuǎn)換的能量變換器。
前述的能耗可控式一體化節(jié)能電梯的能量控制方法中， 一體化節(jié)能控制器中，還包括一 個與蓄能器相接可作直流變交流的逆變器和與逆變器相接的輔助電器。
前述的能耗可控式一體化節(jié)能電梯的能量控制方法中，所述SOC主控制器包括為一體 化節(jié)能控制器提供工作電源的電源單元、實現(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；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、提供人機交互界面的圖形
交互單元、實現(xiàn)輸入和輸出信號轉(zhuǎn)換的i/o接口單元、對電梯運行的安全狀態(tài)進行檢測的安 全檢査單元、對轎廂和配重狀況進行檢測的重量檢測單元和對轎廂位置進行辨認的位置判斷單元。
實現(xiàn)前述的能量控制方法的裝置，構成包括節(jié)能控制器和與節(jié)能控制器雙向連接的蓄能器。
上述的裝置中，所述節(jié)能控制器連接有電梯工作電源控制開關。
前述的裝置中，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soc主控制器單向連接。
前述的裝置中，所述SOC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、安全檢査單元、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、1/0接口單元、安全檢査單元、重量檢 測單元和位置判斷單元雙向連接。前述的裝置中，所述soc主控制器與通訊總線雙向連接。
與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明采用目前最先進的數(shù)字通信技術、計算機技術、自動控制技術
、網(wǎng)絡技術和智能技術?；谇度胧娇删幊蘳oc為核心，采用一體化設計、具有維護簡單、
靈活性好、執(zhí)行效率高、速度快等優(yōu)點。同時可以對電梯的實時狀態(tài)進行智能化分析，實現(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 而實現(xiàn)了電梯節(jié)能的目標。本發(fā)明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、節(jié)能效果好、價格低和維護簡單的特點。


圖l是本發(fā)明的結構框圖2是本發(fā)明中SOC主控制器的結構框圖。
附圖中的標記為l-電梯主機，2-變頻器，3-控制開關，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-安全檢査單元，19-重量檢測單元，20-位置判斷單元。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
實施例。能耗可控式一體化節(jié)能電梯的能量控制方法，如圖1所示，該方法是在現(xiàn)有電 梯控制系統(tǒng)中，增加一個可以接收電機輸出電能或向電機和電梯控制系統(tǒng)提供電能的蓄能器 5、 一個可以控制蓄能器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為一體化結構，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S0C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 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、提供人機交互界面的圖形交互單元16、實現(xiàn)輸入和輸出信號轉(zhuǎn) 換的1/0接口單元17、對電梯運行的安全狀態(tài)進行檢測的安全檢査單元18、對轎廂和配重狀 況進行檢測的重量檢測單元19和對轎廂位置進行辨認的位置判斷單元20。
本發(fā)明的一種能耗可控式一體化節(jié)能電梯的能量控制裝置如圖l所示，構成包括節(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3。 節(jié)能控制器4包括S0C主控制器9、智能控制單元IO、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。
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 、當前運行狀態(tài)等信息，采用智能控制算法進行分析和處理；智能控制單元10接收SOC主控 制器的控制信號，進行電能的中轉(zhuǎn)、電網(wǎng)斷電時的安全處理等任務。智能控制單元10將取得 的大量電能放入蓄能器中進行儲存，再進行智能化分配，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電源進行補充。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(相當于負載電阻的控 制開關)進行釋放。節(jié)能控制器4中的智能控制單元10是整個系統(tǒng)節(jié)能控制的核心，通過智 能算法實現(xiàn)了對采集電能的最優(yōu)配比，從而達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S0C主控制器9如圖2所示，S0C主控制器9采用嵌入式可編程的S0C 硬件整體結構，通過SOC執(zhí)行控制程序達到控制目的。S0C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 査單元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、安全檢査單元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需要進行隔離處理以提高系統(tǒng)的抗干擾能力，同時還應通過周波跌落， 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)定地運行。
通信單元14的功能主要是實現(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、信號處理、任務調(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 邏輯信號處理、模擬信號處理、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、停車管理、門控制、速度給定等。圖形交互單元16提供系統(tǒng)人機交互，包括電梯工作狀態(tài)、信號顯示、參數(shù)設置、報警提 示等功能。圖形交互單元16支持在線組態(tài)技術，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)運行的情況下可以直接進入組態(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用系統(tǒng)時不需要修改軟件程序的源代碼。
工/0接口單元17處理經(jīng)光電隔離后的外部輸入信號，將電平轉(zhuǎn)換成TTL電平給S0C主控制器 9進行處理?；?qū)OC主控制器9產(chǎn)生的各種輸出控制信號經(jīng)輸出接口傳遞給電梯原有的控制 系統(tǒng)。
安全檢査單元18實現(xiàn)安全裝置檢査、轎廂速度檢査、門區(qū)檢査和再平層區(qū)域檢査等功能 。同時停電狀態(tài)下，保證電梯安全到達門區(qū)并開門。
重量檢測單元19對轎廂和配重狀況進行高精度檢測。
位置判斷單元20實現(xiàn)對轎廂當前位置判斷及頂?shù)锥苏颈嬲J等功能。
當電梯使用率特別高，電梯主機會發(fā)出更多的電能，這時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。
本發(fā)明的工作過程或原理
本發(fā)明的工作過程總的來說是:當外電網(wǎng)有電時，本發(fā)明的節(jié)能控制器4通過控制開關3的轉(zhuǎn) 換使電梯主機1通過變頻器2與外電網(wǎng)連接，電梯主機l在外電網(wǎng)的驅(qū)動下運行。電梯主機l運 行時產(chǎn)生的電能(當電梯主機處于發(fā)電狀態(tài)時)通過一體化節(jié)能控制器4進行合理的調(diào)度， 經(jīng)能量變換器ll將交流電變換成直流電，送給蓄能器5進行儲存，同時將儲能器5儲存的電能 通過逆變器12轉(zhuǎn)換成交流電供給電梯的輔助電器使用。當外電網(wǎng)停電時，本發(fā)明的節(jié)能控制 器4自動切斷控制開關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1供電，打開電梯主機l的抱閘，SOC主控制器9中的 安全檢査單元18判斷電梯是否運動，如果電梯運動，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)為電梯主機和電梯控制系統(tǒng)供電；如果電梯已經(jīng) 平層，則關閉電梯主機的抱閘，打開轎箱門，完成停電時的救援工作。
權利要求
1.能耗可控式一體化節(jié)能電梯的能量控制方法，其特征在于該方法是在現(xiàn)有電梯控制系統(tǒng)中，增加一個可以接收電機輸出電能或向電機和電梯控制系統(tǒng)提供電能的蓄能器、一個可以控制蓄能器工作狀態(tài)的一體化節(jié)能控制器；以實現(xiàn)電梯的節(jié)能減排。
2.根據(jù)權利要求l所述的能耗可控式一體化節(jié)能電梯的能量控制方法 ，其特征在于， 一體化節(jié)能控制器包括檢測電梯工作狀態(tài)并根據(jù)電梯工作狀態(tài)發(fā)出控制蓄能器工作狀態(tài)指令的soc主控制器、控制蓄能器充放電工作狀態(tài)的智能控制單元和在蓄能器與電機之間作交直流互相轉(zhuǎn)換的能量變換器。
3.根據(jù)權利要求l所述的能耗可控式一體化節(jié)能電梯的能量控制方法 ，其特征在于， 一體化節(jié)能控制器中，還包括一個與蓄能器相接可作直流變交流的逆變器以 及與逆變器相接的輔助電器。
4.根據(jù)權利要求3所述的能耗可控式一體化節(jié)能電梯的能量控制方法 ，其特征在于，所述SOC主控制器包括為一體化節(jié)能控制器提供工作電源的電源單元、實 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；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、提供人機交互界面的圖形交互單元、實現(xiàn)輸入和輸出信號轉(zhuǎn)換的1/0 接口單元、對電梯運行的安全狀態(tài)進行檢測的安全檢査單元、對轎廂和配重狀況進行檢測的 重量檢測單元和對轎廂位置進行辨認的位置判斷單元。
5.實現(xiàn)如權利要求1至4任一權利要求所述的能量控制方法的裝置， 其特征在于構成包括節(jié)能控制器(4)和與節(jié)能控制器(4)雙向連接的蓄能器(5)。
6.根據(jù)權利要求5所述的裝置，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(3)。
7.根據(jù)權利要求6所述的裝置，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。
8.根據(jù)權利要求7所述的裝置，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)、安全檢査單元(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)、安全檢査單元(18)、重量檢測單元(19)和位置判斷單元(20 )雙向連接。
9.根據(jù)權利要求8所述的裝置，其特征在于所述SOC主控制器(9) 與通訊總線(8)雙向連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種能耗可控式一體化節(jié)能電梯的能量控制方法及裝置，其方法是在現(xiàn)有電梯控制系統(tǒng)中，增加一個可以接收電機輸出電能或向電機和電梯控制系統(tǒng)提供電能的蓄能器、一個可以控制蓄能器工作狀態(tài)的一體化節(jié)能控制器；以實現(xiàn)電梯的節(jié)能減排。其裝置包括節(jié)能控制器(4)和與節(jié)能控制器(4)雙向連接的蓄能器(5)。本發(fā)明的電梯在運行過程產(chǎn)生的多余電能供給電梯輔助電器或儲存，儲存的電能作為電梯應急時使用或提供給對電源質(zhì)量要求較低的電器使用，以達到能耗可控的節(jié)能效果，并防止對電網(wǎng)造成污染。以適應當前電梯節(jié)能減排的需要。
文檔編號B66B1/06GK101602452SQ20091030416
公開日2009年12月16日 申請日期2009年7月9日 優(yōu)先權日2009年7月9日
發(fā)明者義 嚴, 許林榮 申請人:浙江屹立電梯有限公司