专利名称：响应要求的电梯负荷削减的制作方法
技术领域：
本发明涉及电梯系统的操作。特别是，本发明涉及在对来自电力企业的电能的需求超出发电容量时期期间的电梯系统的操作。
背景技术：
电力企业产生电功率并且在功率分配电网上将该功率分配至客户。功率被供给至从小型到非常大规模的住宅、商业、办公、制造业建筑及其它建筑物。来自客户的对电能的需求偶尔超过在电网上的电力企业的发电容量。一个例子可出现在盛夏，在相对高热期间，当高电能消耗通过空调设备的操作出现时。在此类情况下， 在电网上分配功率的电力企业几乎没有吸引人的选择。电力企业可降低在电网上的电压， 以尝试降低功率消耗，但这样有几个问题。首先，降低电压会损坏附接在电网上的设备。其次，对于附接在电网上的一些旧的以及许多较新的电力装置而言，电压是自动补偿的，使得实际的功率需求并未减少。另一个选择是关掉功率分配电网的部分。然而，该行为切断了在那些关掉的电网的部分上的必要和非必要的功率设备两者。结果是所谓的“轮流停电”。一个更可取的解决办法是选择性地从电网移除设备，而不引起对电网功率客户的严重破坏。该选择性移除(或负荷削减)可通过在高的电力需求期间要求客户关掉非必要负荷的公告来实现。该方法依赖于由客户接收到的信息和遵守该要求的客户。电力企业希望具有远程切断某些非必要负荷的能力。该特征对于一些暖通空调 (HVAC)系统而言是可能的。电力企业能够选择性地且远程地改变在所选择的客户的建筑物中的恒温器设定，以便减少或移除HVAC或某些内部的建筑物负荷。那些客户典型地由降低的公用事业费率或来自电力企业的一些其它奖励而受益。电梯可代表建筑物的功率需求的极大部分。与HVAC系统不同，典型的电梯系统不能够简单地从公共事业电网断开而不有害地影响建筑物运转。如果电力企业关掉电梯系统而不警告，电梯轿厢可能在楼层之间停住，而乘客被困在那些轿厢内直到功率恢复。对电力企业而言移除电梯负荷而不影响建筑物运转的能力不曾可用。
发明内容
带有辅助功率存储装置的电梯系统能够仅在来自电力企业的要求下而自动地在公共电网功率、公共电网功率和辅助(独立于电网)功率的组合以及辅助功率之间切换。当接收到降低建筑物的电力需求的要求时，从输送来自电力企业的功率的功率分配系统至电梯系统的功率降低，并且辅助功率存储装置连接至电梯系统。在降低建筑物的电力需求的要求有效的时间期间，电梯系统单独使用来自辅助功率存储装置的功率或与降低的电网功率结合而操作。当降低电力负荷的要求结束时，电梯系统接收来自电力企业的增加的功率。
附图是图示了建筑物的结构图，该建筑物接收来自电力企业的电功率，并且具有能够在电力企业的要求下而转换至独立于电网的电能源的电梯系统。
具体实施例方式附图是功率分配系统10的结构图，其包括电力企业12、功率分配系统或电网14和建筑物16，建筑物16代表了接收来自功率分配电网14的电能的电力企业12的众多客户的其中之一。建筑物16包括能量管理系统18、非电梯电力负荷20和电梯系统22(包括变换器M、DC功率总线沈、逆变器观、提升马达30、电梯轿厢32、配重34、绳索36、控制器38 和独立于电网的功率源40)。建筑物16从功率分配电网14接收其主要的电功率。非电梯负荷20包括在建筑物16内的各种电力系统和电动系统。负荷20可包括比方说HVAC系统、照明系统、例如电脑和其它办公及商业设备的电子设备、制造设备以及取决于建筑物16的使用性质的其它电力负荷。例如，在制造工厂中，负荷20将典型地包括用于制造过程中的马达和其它电动设备。功率变换器M和功率逆变器观由功率总线沈连接以形成再生的电梯驱动。功率分配电网14在正常操作条件下向功率变换器M提供电功率。功率变换器M是三相功率逆变器，其可操作以将来自电网14的三相AC功率转化成DC功率。在一个实施例中，功率变换器M包括连接至控制器38以接收脉宽调制(PWM)选通脉冲的多个功率电路。控制器38控制功率电路以将来自电网14的三相AC功率转化成DC输出功率。该DC输出功率由功率总线26上的功率变换器M提供。重要的是注意尽管电网14被描述成输送三相AC 功率，但在一些情况中，可从电网14获得的功率可以是单相AC功率或者甚至是DC功率。功率变换器M的功率电路还允许在功率总线沈上的DC功率逆变且被提供至电网14。在一个实施例中，控制器38使用脉宽调制(PWM)以产生选通脉冲，从而周期性地开关功率变换器M的晶体管，以对电网14提供三相AC功率信号。该再生的配置降低了取决于建筑物16的在电网14上的功率需求。功率逆变器观是三相功率逆变器，其可操作以将来自功率总线沈的DC功率逆变成三相AC功率。功率逆变器观包括多个功率电路。控制器块38控制功率电路以将功率总线沈上的DC功率逆变成三相AC输出功率。在功率逆变器观的输出端处的三相AC功率被提供至提升马达30。在一个实施例中，控制器38使用PWM以产生选通脉冲，从而周期性地开关功率逆变器观的晶体管，以向提升马达30提供三相AC功率。控制器38可通过调整至功率逆变器观的选通脉冲的相位、频率和幅度而改变电梯轿厢32的运动的速度和方向。另外，功率逆变器观的功率电路可操作以矫正当电梯轿厢32和配重34驱动提升马达30时再生的功率。例如，如果提升马达30产生功率，控制器38控制功率逆变器28中的晶体管，以允许再生的功率从AC转化成DC并且被提供至DC功率总线26。提升马达30控制电梯轿厢32和配重34之间的运动的速度和方向。驱动提升马达30所需的功率随着电梯轿厢32的加速度和方向以及电梯轿厢32中的负荷而变化。例如，如果电梯轿厢32正在加速，在负荷大于配重34的重量(即重负荷)的情况下上升或者在负荷小于配重34的重量(即轻负荷)的情况下下降，则需要功率以驱动提升马达30。如
5果电梯轿厢在平衡负荷的情况下是稳定的或以固定速度运行，可使用更少量的功率。如果电梯轿厢32正在减速，在重负荷的情况下下降，或在轻负荷的情况下上升，则电梯轿厢32 和配重34驱动提升马达30。在该情况下，提升马达30再生三相AC功率，三相AC功率在控制器38的控制下由功率逆变器观转化成DC功率。转化的DC功率可返回至电网14，被供给至独立于电网的功率电源40用于存储，和/或耗散在连接至功率总线沈上的动态制动电阻(未显示)中。应该指出的是尽管在附图1中显示了单个提升马达30，但电梯系统22可包括多个提升马达30、轿厢32和配重34。例如，多个功率逆变器28可并联连接至功率总线26，以向多个提升马达30提供功率。另外，应该指出的是尽管独立于电网的功率源40被显示成连接至DC功率总线沈，但功率源40可备选地连接至功率变换器M的三相输入的一相。独立于电网的功率源40可以是能量存储系统，或者可以是例如发电机的后备功率源。独立于电网的功率源40可包括串联或并联连接的能够存储电能的一个或多个装置。 在一些实施例中，功率源40包括至少一个超级电容器，该超级电容器可包括对称或非对称超级电容器。在其它实施例中，功率源40包括至少一个辅助或可再充电电池，其可包括以下任一种镍镉(NiCd)电池、铅酸电池、镍氢(NiMH)电池、锂离子(Li-ion)电池、锂离子聚合物电池(Li-Poly)电池、铁电极电池、镍锌电池、锌/碱/ 二氧化锰电池、锌溴液流电池、 钒液流电池和钠硫电池或其它可商业获得的电池。在其它实施例中，可使用其它类型的电力或机械装置(例如飞轮)以存储能量。功率源40可包括一种类型的存储装置或可包括存储装置的组合。控制器38控制变换器对、逆变器28和独立于电网的功率源40的操作。控制器 38还可从变换器M、逆变器观和功率源40或从与那些装置相关的传感器接收反馈信号。 控制器38还控制何时电梯系统22将使用来自功率分配电网14的功率操作，以及何时电梯 22将使用由独立于电网的功率源40供给的功率操作。在附图中所示的系统10中，电力企业12具有要求建筑物16降低对电网14的功率需求的能力。通信线路42允许电力企业12与能量管理系统18通信。通信线路42可以是例如互联网连接、电话线连接、或者例如移动电话或寻呼机类型连接的无线网络连接。在当对电能的总需求超过电力企业12的发电容量时的条件下，要求可通过通信线路42被发送至建筑物16，以关掉某些负荷或改变操作，使得降低电功率需求。例如，响应于来自电力企业12的要求，能量管理系统18可对在建筑物16内操作的HVAC系统提供不同的控制设定点，使得降低能量消耗。在一些情况下，在负荷20中的非必要装置或系统可被完全地关掉，直至来自电力企业12的要求不再有效。在电梯系统22的情况下，电网功率消耗的任何降低都不应该中断电梯服务而使得乘客滞留在楼层上或被困于停在楼层间的电梯轿厢中。当能量管理系统18接收到来自电力企业12的降低对电网14的功率需求的要求时，能量管理系统18向电梯系统22的控制器38提供信号。控制器38然后将判定对电梯系统22是否有可能转变至使用来自功率源40的功率的独立于电网的操作。另外，控制器38可基于来自独立于电网的功率源40的信号估计电梯系统22在独立于电网的模式下可操作多长时间。控制器38监视由独立于电网的功率源40使用的任何能量存储或独立的能量源的状态，以判定是否接受来自能量管理系统18的从依赖于电网转变至独立于电网操作的要求。例如，当独立于电网的功率源40
6是电能存储系统时，控制器38可监视电压、电流和温度以判定存储系统的充电状态由此能够作出可获得的能量(和估计的操作时间)的判定。在独立于电网的操作期间，控制器38可使变换器M无效，或可打开开关，使得变换器M不能够接收来自电网14的功率。控制器38还将独立于电网的功率源40连接至DC 功率总线26或变换器M的输入。在独立于电网的操作期间，控制器38继续监视可从独立于电网的功率源40获得的能量。当可获得的能量降低至预定的或估计的极限以下时，控制器38示意能量管理系统 18其不能够再进行独立于电网的操作，并且将电梯系统22过渡回依赖电网的操作。取决于由能量管理系统18在通信线路42上所接收到的要求和可在电网14上获得的功率的状态， 控制器38可促使电梯系统22安全地停机，而不是以来自电网14的不充足的功率操作。备选地，电梯系统22可继续以再生模式操作，直到在建筑内的人处在安全高度。当电梯系统22仍然处于独立于电网的操作模式时，如果电力企业12至能量管理系统18的要求被撤回或结束，则能量管理系统18将通知控制器38。然后电梯系统22将在控制器38的控制下恢复至使用来自电网14的功率操作。独立于电网的功率源40可保持连接至功率总线沈，使得其能够被再充电至目标充电状态水平，以应对将需要独立于电网的操作的下次或在正常条件下降低来自电网(即操作的混合模式)的电力需求。通过在附图中所示的系统10，增强了电力企业在高功率消耗期间自动促使客户降低需求的能力。响应于来自电力企业的要求，电梯系统的独立于电网的操作以无缝的方式降低了对电网的功率需求。在依赖于电网和独立于电网的操作之间的自动改变的期间，维持了必要的电梯服务。在其它实施例中，来自电力企业的要求可促使能量管理系统18选择电梯系统22 的操作的混合模式，在混合模式中，功率由电网14和独立于电网的功率源40联合供给。在该混合模式中，功率源40可用来提供比通常更多的功率，或者降低来自公用电网的峰值。 这允许了电梯系统22被连接至电网，但以降低的水平使用来自电网的功率。另外，在独立于电网的操作期间，为了使可从电梯系统22获得的足够的功率，某些非电梯负荷可由电梯系统22而非电网14提供动力。尽管已经参考优选的实施例描述了本发明，但本领域技术人员将认识到可在形式和细节上做出改变，而不脱离本发明的精神和范围。例如，尽管附图显示了由变换器M、DC 总线沈和逆变器观形成的再生的驱动，但其它类型的提升马达驱动也可与本发明一起使用。
权利要求
1.一种操作电梯系统的方法，所述方法包括 从电力企业接收降低建筑物的电力需求的要求；降低由电梯系统从功率分配系统接收的功率，所述功率分配系统用于输送来自所述电力企业的功率；将辅助功率源连接至所述电梯系统，以在降低所述建筑物的电力需求的所述要求继续的期间，对所述电梯系统提供功率；以及当降低电力需求的所述要求结束时，增加由所述电梯系统从所述功率分配系统接收的功率。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述辅助功率源包括能量存储系统。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括 随着所述能量存储系统的充电状态的变化而操作所述电梯系统。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述电梯系统包括再生的电梯驱动。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括 以由所述再生的电梯驱动再生的电能对所述能量存储系统充电。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在降低电力需求的所述要求结束后，以来自所述功率分配系统的功率对所述能量存储系统再充电。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括响应于接收所述要求，基于所述辅助功率源的状态，估计所述电梯系统在不依赖来自所述功率分配系统的功率的情况下能够操作多长时间；以及基于对所述电梯系统在不依赖来自所述功率分配系统的功率的情况下能够操作多长时间的判断，判定是否将所述电梯系统从所述功率分配系统断开。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在降低所述建筑物的电力需求的要求继续期间，如果从所述辅助功率源可获得的能量降低至极限以下，则停止所述电梯系统的操作。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括当从所述辅助功率源可获得的能量降低至极限以下时停止操作后，将所述电梯系统再连接至所述功率分配系统。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述辅助功率源包括发电机。
11.一种系统，包括能量管理系统，其用于接收来自电力企业的降低建筑物对功率分配系统的电力需求的要求；辅助功率源；以及电梯系统，其响应于由所述能量管理系统接收到的所述要求，单独或与来自所述功率分配系统的降低的功率结合使用来自所述辅助功率源的功率而操作。
12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述系统还包括非电梯负荷，其由所述能量管理系统基于从所述电力企业接收的所述要求控制。
13.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，响应于由所述能量管理系统接收的所述要求，所述电梯系统从所述功率分配系统断开；连接至所述辅助功率源，以在降低所述建筑物的电力需求的要求继续期间向所述电梯系统提供动力；当所述要求结束时，再连接至所述功率分配系统。
14.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述辅助功率源包括能量存储系统，并且其中所述电梯系统包括控制器，所述控制器用于随所述能量存储系统的充电状态的变化而操作所述电梯系统。
15.根据权利要求14所述的系统，其特征在于，所述电梯系统包括再生的电梯驱动。
16.根据权利要求15所述的系统，其特征在于，所述控制器促使以由所述再生的电梯驱动所再生的电能对所述能量存储系统充电。
17.根据权利要求14所述的系统，其特征在于，在所述要求结束后，所述控制器促使以来自所述功率分配系统的功率对所述能量存储系统进行再充电。
18.根据权利要求14所述的系统，其特征在于，所述控制器响应于接收所述要求，基于所述辅助功率源的状态，估计所述电梯系统能够在不依赖来自所述功率分配系统的功率的情况下操作多长时间；以及基于所述电梯系统能够在不依赖来自所述功率分配系统的功率的情况下操作多长时间的估计，判定是否将所述电梯系统从所述功率分配系统断开。
19.根据权利要求14所述的系统，其特征在于，所述控制器在如果从所述辅助功率源可获得的能量降至极限以下期间，断开所述电梯系统的操作。
20.根据权利要求14所述的系统，其特征在于，所述控制器当从所述辅助功率源可获得的能量降至极限以下时停止操作后，将所述电梯系统再连接至所述功率分配系统。
全文摘要
依据来自电力企业的降低建筑物的电力需求的要求，电梯系统从由电力企业输送的功率自动断开(或保持连接，但从电力企业接收有限的功率)，且辅助功率存储装置连接至电梯系统的功率总线。在降低建筑物的电力负荷的要求有效期间，辅助功率存储装置向电梯系统提供功率。当要求结束时，电梯系统自动地再连接至由电力企业输送的功率，且会可能以混合模式工作。
文档编号G05D3/12GK102216863SQ200880132054
公开日2011年10月12日 申请日期2008年11月18日 优先权日2008年11月18日
发明者S·M·奥吉亚努, W·A·费罗内西 申请人:奥的斯电梯公司