電梯系統(tǒng)的制作方法
【專利說(shuō)明】電梯系統(tǒng)
[0001]本申請(qǐng)是申請(qǐng)日為2012年7月17日、申請(qǐng)?zhí)枮?01280036375.2、發(fā)明名稱為“供電設(shè)備以及電梯系統(tǒng)”的發(fā)明專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及電梯的供電裝置。
【背景技術(shù)】
[0003]在電梯系統(tǒng)中，像曳引機(jī)以及機(jī)械制動(dòng)器那樣的各種驅(qū)動(dòng)設(shè)備通過(guò)調(diào)整出現(xiàn)在驅(qū)動(dòng)設(shè)備中的電力的流量來(lái)控制。通過(guò)控制曳引機(jī)的電動(dòng)機(jī)的供電，可以無(wú)級(jí)地調(diào)整電梯車廂的速度。另一方面，通過(guò)將電流供應(yīng)給機(jī)械制動(dòng)器的電磁體的磁化線圈打開機(jī)械制動(dòng)器，通過(guò)斷開電磁體的磁化線圈的供電啟動(dòng)機(jī)械制動(dòng)器。
[0004]對(duì)電梯系統(tǒng)的不同驅(qū)動(dòng)設(shè)備的供電利用供電設(shè)備來(lái)控制，該供電設(shè)備的電力輸出級(jí)包含可控固態(tài)電子開關(guān)。例如，曳引機(jī)的交流電動(dòng)機(jī)的供電通常利用頻率轉(zhuǎn)換器來(lái)控制，該頻率轉(zhuǎn)換器的電力輸出級(jí)由配置成橋式電路的IGBT(絕緣柵雙極晶體管)晶體管構(gòu)成。將IGBT晶體管與，例如，PWM(脈寬調(diào)制)調(diào)制相聯(lián)系，以便在電動(dòng)機(jī)的相中形成調(diào)制電壓，該調(diào)制電壓的基頻的頻率和振幅可以通過(guò)改變調(diào)制指數(shù)來(lái)調(diào)整。IGBT晶體管的開關(guān)頻率在這種情況下可以是，例如，近似3-5千赫茲。
[0005]3-5千赫茲的開關(guān)頻率在曳引機(jī)的交流電動(dòng)機(jī)中產(chǎn)生可能干擾電梯乘客和建筑物中緊挨電梯的人士的響亮噪聲。
[0006]本發(fā)明人已經(jīng)探知，提高開關(guān)頻率可以減輕噪聲問題。另一方面，流過(guò)頻率轉(zhuǎn)換器的IGBT晶體管的負(fù)載電流在IGBT晶體管中引起功率損耗。該功率損耗由線路損耗和開關(guān)損耗形成。開關(guān)損耗隨開關(guān)頻率升高而增大，在該情況下，開關(guān)損耗的增大最終由于過(guò)熱而引起晶體管損壞。功率損耗還引起功率半導(dǎo)體器件的溫度周期性起伏。溫度起伏又使半導(dǎo)體器件的壽命縮短。因此，提高開關(guān)頻率以便減輕噪聲問題顯著縮短了頻率轉(zhuǎn)換器的服務(wù)壽命，這又需要更多地對(duì)電梯加以維護(hù)，尤其使電梯經(jīng)常不必要地停止服務(wù)。
[0007]一種解決方案選項(xiàng)是改變IGBT晶體管和/或頻率轉(zhuǎn)換器的冷卻裝置的尺度，以便使承受功率顯著大于額定值，在該情況下，超尺度的頻率轉(zhuǎn)換器將使IGBT晶體管的開關(guān)頻率升高。但是，該解決方案在成本方面是沒有競(jìng)爭(zhēng)力的；另外，頻率轉(zhuǎn)換器的尺寸從空間效率要求的視角來(lái)看變得過(guò)大了。目的通常是盡可能有效地利用構(gòu)建的空間，使得超尺度頻率轉(zhuǎn)換器的大尺寸成為一個(gè)問題，例如，在頻率轉(zhuǎn)換器布置在電梯井道中、沒有機(jī)房的電梯系統(tǒng)中。
[0008]人們還力圖將電梯系統(tǒng)的其它供電設(shè)備設(shè)計(jì)成盡可能省空間；例如，機(jī)械制動(dòng)器的供電設(shè)備通常被布置在電梯的電氣化控制柜中，在該情況下，當(dāng)最小化控制柜的尺寸時(shí)，也必須盡可能減小機(jī)械制動(dòng)器的供電設(shè)備的尺寸。
[0009]因此，本發(fā)明的目的是提供對(duì)一種或多種上述缺點(diǎn)和/或?qū)ο旅嬖诒景l(fā)明的描述中公開的缺點(diǎn)的解決方案。為了達(dá)到這個(gè)目的，本發(fā)明公開了按照權(quán)利要求1所述的供電設(shè)備以及按照權(quán)利要求15所述的電梯系統(tǒng)。在從屬權(quán)利要求中描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。在描述部分中和在本說(shuō)明書的附圖中還展示了一些創(chuàng)造性實(shí)施例和各種實(shí)施例的創(chuàng)造性組合。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]按照本發(fā)明的電梯系統(tǒng)包含至少一個(gè)電梯轎廂，并且可以利用電梯的曳引機(jī)沿著在電梯井道中形成的運(yùn)動(dòng)路徑驅(qū)動(dòng)，并且該電梯系統(tǒng)包含供應(yīng)電梯系統(tǒng)中的電力的供電設(shè)備；該供電設(shè)備包含可控電力輸出級(jí)，其包含與電梯的曳引機(jī)的連線，該曳引機(jī)被配置成在第一操作狀況下接收電力和在第二操作狀況下通過(guò)制動(dòng)電梯轎廂的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生電力；其特征在于該電力輸出級(jí)包含可控碳化硅固態(tài)開關(guān)，其被配置成為電梯的曳引機(jī)實(shí)現(xiàn)變幅變頻供應(yīng)電流的電機(jī)電橋；以及在于將電梯的供電設(shè)備和曳引機(jī)布置在電梯井道中的相同地方；以及在于利用熱屏障將供電設(shè)備的電力輸出級(jí)與曳引機(jī)隔離，以便減小從電力輸出級(jí)到曳引機(jī)產(chǎn)生的熱流。
[0011]按照本發(fā)明的供應(yīng)電梯系統(tǒng)中的電力的供電設(shè)備包含可控電力輸出級(jí)，其包含與要供應(yīng)的電梯系統(tǒng)的負(fù)載的連線。上述電力輸出級(jí)包含具有碳化硅(SiC)固態(tài)開關(guān)的形式的一個(gè)或多個(gè)可控固態(tài)開關(guān)。通過(guò)像碳化硅雙極型晶體管、碳化硅IGBT晶體管以及碳化硅MOSFET(金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)晶體管那樣的可控碳化硅固態(tài)開關(guān)，可以使開關(guān)損耗不會(huì)變得太大地提高供應(yīng)電梯系統(tǒng)中的負(fù)載的電力輸出級(jí)的開關(guān)頻率。這是碳化硅半導(dǎo)體器件的材料性質(zhì)的結(jié)果，按照碳化硅半導(dǎo)體器件的材料性質(zhì)，碳化硅半導(dǎo)體器件中的電子的行進(jìn)速度大于傳統(tǒng)功率半導(dǎo)體器件中的電子的行進(jìn)速度，這降低了碳化硅功率半導(dǎo)體器件的開關(guān)損耗。另一方面，碳化硅半導(dǎo)體器件的能帶寬度，即，在碳化硅半導(dǎo)體器件中實(shí)現(xiàn)電流流動(dòng)的能量數(shù)量小于傳統(tǒng)半導(dǎo)體器件一只近似3 - 3.2電子伏特一由于這個(gè)原因，碳化硅半導(dǎo)體器件的升溫對(duì)功率半導(dǎo)體器件的工作的影響具有與傳統(tǒng)功率半導(dǎo)體器件的發(fā)熱對(duì)功率半導(dǎo)體器件的工作的影響不同的類型。由于這個(gè)原因，碳化硅半導(dǎo)體器件在一些實(shí)施例中可以用在比傳統(tǒng)功率半導(dǎo)體器件高得多的溫度上，在該情況下，可以減小包含一個(gè)/幾個(gè)碳化硅半導(dǎo)體器件的電力輸出級(jí)的冷卻裝置的尺度。電力輸出級(jí)的冷卻裝置的尺度在一些實(shí)施例中也可以因?yàn)樘蓟璋雽?dǎo)體器件具有比傳統(tǒng)半導(dǎo)體器件好的導(dǎo)熱性、以及更小的損耗、尤其更小的開關(guān)損耗而加以減小。當(dāng)減小電力輸出級(jí)的冷卻裝置的尺度時(shí)，包含電力輸出級(jí)的電梯的供電設(shè)備的尺寸也減小了，這提高了供電設(shè)備的空間效率。
[0012]在本發(fā)明中，術(shù)語(yǔ)“電力輸出級(jí)”指的是使電力流入供電設(shè)備中、由功率半導(dǎo)體器件和其它功率部件(濾波部件、連接器、導(dǎo)電體等)形成的主電路。另外，電力輸出級(jí)尤其可以包含冷卻裝置，譬如，冷卻主電路的一個(gè)或多個(gè)功率部件的散熱器或其它導(dǎo)熱良好元件。
[0013]在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，要供應(yīng)的電梯系統(tǒng)的上述負(fù)載是電梯的驅(qū)動(dòng)設(shè)備，該供電設(shè)備是配置成通過(guò)調(diào)整電力的流動(dòng)、控制電梯的驅(qū)動(dòng)設(shè)備以便在電梯系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)所希望功能的控制設(shè)備。
[0014]在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，該驅(qū)動(dòng)設(shè)備是電梯的曳引機(jī)，該曳引機(jī)被配置成在第一操作狀況下接收電力和在第二操作狀況下通過(guò)制動(dòng)電梯轎廂的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生電力。該電力輸出級(jí)包含可控碳化硅固態(tài)開關(guān)，其被配置成為電梯的曳引機(jī)實(shí)現(xiàn)變幅變頻供應(yīng)電流的網(wǎng)絡(luò)電橋。通過(guò)該解決方案，在供應(yīng)電梯的曳引機(jī)的電力輸出級(jí)中實(shí)現(xiàn)了上述尺度改變優(yōu)點(diǎn)，該電力輸出級(jí)的供電能力可以從幾千瓦一直變到幾十千瓦，甚至達(dá)到比該電力輸出級(jí)大的電力輸出級(jí)。
[0015]在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，該電力輸出級(jí)包含配置成網(wǎng)絡(luò)電橋的可控碳化硅固態(tài)開關(guān)，該電力輸出級(jí)包含與網(wǎng)絡(luò)電橋連接的干線扼流圈(mains choke)，該干線扼流圈包含使曳引機(jī)產(chǎn)生的電力返回的與電網(wǎng)的連線。當(dāng)使用碳化硅固態(tài)開關(guān)時(shí)，可以使網(wǎng)絡(luò)電橋的固態(tài)開關(guān)的開關(guān)頻率升高到比現(xiàn)有技術(shù)的頻率高，在該情況下，基本上消除了網(wǎng)絡(luò)電橋的開關(guān)頻率在干線扼流圈中產(chǎn)生的干擾噪聲。網(wǎng)絡(luò)電橋的開關(guān)頻率可以是，例如，20千赫茲或更高，或甚至50千赫茲。在這種情況下，也可以減小干線扼流圈的電感，由于這個(gè)原因，可以以不同方式選擇干線扼流圈的芯材和/或空隙的幅度；干線扼流圈在這種情況下可以，例如，被制造成沒有由強(qiáng)可磁化發(fā)電機(jī)板(magnetizable dynamo plate)制成的傳統(tǒng)卷芯。這一切降低了扼流圈的損耗，簡(jiǎn)化了扼流圈的結(jié)構(gòu)并降低了扼流圈的噪聲水平。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，該干線扼流圈是空氣-磁芯扼流圈。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，該干線扼流圈的電感低于10毫亨。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，該干線扼流圈的電感近似I毫亨或甚至更小。
[0016]在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，該驅(qū)動(dòng)設(shè)備是電梯的機(jī)械制動(dòng)器，該電力輸出級(jí)的上述一個(gè)或多個(gè)碳化娃固態(tài)開關(guān)被安排成與高頻開關(guān)基準(zhǔn)連接，以便控制機(jī)械制動(dòng)器的電磁體的供電。這使機(jī)械制動(dòng)器的電磁體的勵(lì)磁繞組的電流能夠得到迅速和精確調(diào)整；反過(guò)來(lái)，通過(guò)電流的更快速和更精確調(diào)整，可以更好地控制機(jī)械制動(dòng)器，例如，以便降低制動(dòng)器的操作產(chǎn)生的噪聲