专利名称：包含救援操作电路的电梯驱动系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及电力系统的领域。具体地，本发明涉及在正常和电力 故障状态期间用于连续驱动电梯系统的电梯电力系统。
背景技术：
电梯驱动系统典型地设计成在来自电源的具体输入电压范围之 间运转。驱动器的部件具有电压和电流额定值，其允许驱动器在电源 保持在设计的输入电压范围内时连续地运转。然而，在某些市场中公 用电网不那么可靠的，并且电网电压下降、局部暂时限制用电状态 (即，电压状态低于驱动器的容限范围)和/或功率损耗状态是普遍的。 当电网电压下降发生时，驱动器从电源抽取更多的电流以给升降电动 机维持不变的功率。在常规系统中，当从电源抽取过载电流时，驱动
器将停止运转以避免损伤驱动器的组件。
当功率下降或功率损耗发生时，电梯可变为在电梯井道中停在楼
层之间直到电源回到正常运转电压范围。在常规系统中，在电梯中的
乘客可被困住直到维修工能够松开用于控制电梯间(cab)向上或向下 移动的制动器以允许电梯移动到最近的楼层。近来，已经采用使用自 动救援操作的电梯系统。这些电梯系统包括电能存储装置，其在电力 故障后被控制以提供电力以移动电梯到紧邻的楼层让乘客离开电梯。 然而，许多目前的自动救援操作系统实施起来是复杂的和昂贵的，并 且在电力故障后可向电梯驱动器提供不可靠的电力。
发明内容
本主题发明针对在正常和和电力故障状态期间用于连续驱动电梯升降电动机的系统。在正常运转期间再生驱动器从主电源输送电力 到升降电动机。救援操作电路包括备用电源并且如果发生主电源故障
动器以提供升降电动机大致上不间断的电力。
图l是用于驱动电梯升降电动机的电力系统的示意图。
图2是用于从主电源切换到备用电源的三相桥救援操作电路的示 意图。
图3是用于从主电源切换到备用电源的H-桥救援操作电路的示意图。
具体实施例方式
图1是用于驱动电梯14的升降电动机12的电力系统10的示意 图，其包括主电源20和电梯驱动系统，其包括救援操作电路22、线 路感应器24、电力变换器26、电源总线28、平滑电容器30、电力逆 变器32和切换才莫式电源(SMPS) 34。主电源20可由/>用电网供应 的电力，例如商用电源。电梯14包括通过绳索40与升降电动才几12 连接的电梯车厢36和配重38。电源电压传感器42if争接主电源20的 三相以监测和测量主电源20的电压。连接控制块44以提供信号到和 /或接收信号从救援操作电路22、电力变换器26、电力逆变器32和电 源电压传感器42。
如这里将说明的，配置电力系统10以在正常和和电力故障状态 期间提供大致上不间断的电力以驱动升降电动机12和其他电梯系统。 在某些市场中公用电网不那么可靠；持续的电网电压下降、局部暂时 限制用电状态和/或功率损耗状态是普遍的。电力系统10包括救援操 作电路22以允许在这些不规则期间通过从故障的主电源切换到备用 电源使升降电动机12的连续运转处于正常运转状态。尽管下列说明针对驱动电梯升降电动机，将意识到可使用救援操作电路22向任何
类型的负荷提供连续的电力。
救援操作电路22包括三个输入Il、 12和13,其各自与主电源20 的三相中的一相连接。救援操作电路22的输出线路Ll、 L2和L3与 电力变换器26通过线路感应器24连接。电力变换器26、电源总线 28和电力逆变器32的公共节点与输入DC-连接，并且电力从救援操 作电路22通过低压线路LVI向SMPS 34提供。SMPS 34还与输出线 路L2和L3连接以接收来自救援操作电路22的高电压电力输出中的 一相。应该注意到SMPS 34可以与线路L1、 L2和L3中的任何两个 连接以接收高电压电力输出中的一相。SMPS34向辅助系统和控制块 44提供电力。控制块44通过在救援操作电路22上的CTRL连接上交 换信号控制救4爰操作电路22的运转。
在运转中，电源电压传感器42连续监测来自主电源20的电压并 且向控制块44提供涉及测量到的电压的信号。控制块44于是比较主 电源20的测量到的电压与电力系统10的存储的正常运转范围(例如， 在正常电压的10%内)。如果从主电源20测量到的电压在正常运转 范围内，控制块44向救援操作电路22发送信号以从主电源20向电 力变换器26提供电力。线路感应器24在救援操作电路22和电力变 换器26之间连接以控制通过救援操作电路22和电力变换器26之间 的电流。
如果从主电源20测量到的电压降至正常运转范围之下，控制块 44向救援操作电路22发送信号以从电力变换器26断开连接主电源 20并且连接救援操作电路22中包括的备用电源(例如，辅助电池) 至电力变换器26。如这里将更详细地说明的，在#:测到主电源20的 电压中的降低后，救援操作电路22向电力变换器26提供大致上不间 断的电力。在从主电源20到备用电源的转换期间，SMPS34(其也与 备用电源连接)保持电力系统10的控制和辅助组件运行以确保从主 到备用电源的快速切换和最小延时。当测量到的电压回到正常运转范
8围时，控制块44可向救援操作电路22发送另一个信号，其断开连接备用电源并且重新连接主电源20与电力变换器26。救援操作电路22的示范实施例将关于图2和3示出和说明。
电力变换器26和电力逆变器32通过电源总线28连接。平滑电容器30 5争接电源总线28。电力变换器26可是三相电力逆变器，其可工作以将来自主电源20的三相AC电力变换为DC电力。在一个实施例中，电力变换器26包括多个电力晶体管电路，其包括并行连接的晶体管和二极管。DC输出电力由电力变换器26在电源总线28上提供。平滑电容器30使由电力变换器26在DC电源总线28上提供的整流电力平滑。电力变换器26还可工作以逆变换在电源总线28上的电力以返回到主电源20。这个再生的配置减小对主电源20的需求。注意尽管主电源20显示为三相AC电源，电力系统IO可适用于从任何类型的电源接收电力，包括(但不限于)单相AC电源和DC电源，这是重要的。
电力逆变器32可是三相电力逆变器，其可用于逆变换来自电源总线28的DC电力为三相AC电力。电源逆变器32可包括多个电力晶体管电路，其包括并行连接的晶体管和二极管。电力逆变器32以电力逆变器32的输出输送三相电力到升降电动机12。另外，电力逆变器32可工作以整流当电梯14驱动升降电动才几12时产生的电力。例如，如果升降电动机12产生电力，电力逆变器32变换产生的电力并且向电源总线28提供。平滑电容器30使由电力逆变器32在电源总线28上提供的变换电力平滑。在备选实施例中，电力逆变器32是单相电力逆变器，其可工作以逆变换来自电源总线28的DC电力到单相AC电力用于向升降电动才几12输送。
升降电动机12控制在电梯车厢36和配重38之间的移动速度和方向。驱动升降电动机12所需要的功率随电梯的加速度和方向以及在电梯车厢36中的负荷变化。例如，如果电梯车厢36在被加速，以比配重38的重量更大的负荷(即，重负荷)上升，或以比配重38的重量更小的负荷(即，轻负荷)下降，需要最大量的功率以驱动升降 电动机12。如果电梯14为均匀的或以平衡负荷以固定速度移动，它
可使用较小量的功率。如果电梯车厢36在被减速，以重负荷下降， 或以轻负荷上升，电梯车厢36驱动升降电动机12。在这个情况下， 升降电动机12产生电力，其通过电力逆变器32变换为DC电力。变 换的DC电力可返回主电源20和/或在跨接电源总线28的动态制动电 阻(没有示出)中浪费掉。从而，因为在轻负荷状态期间电力可由升 降电动机12产生并且返回主电源20，包括线路感应器24、电力变换 器26、电源总线28、平滑电容器30和电力逆变器32的装置经常称 为再生驱动器。
应该注意到尽管示出单个与电力系统IO连接的升降电动机12, 电力系统10可改为为多个升降电动机12提供电力。例如，多个电力 逆变器30可并行地跨接电源总线28以向多个升降电动机12提供电 力。如另一个例子，多个驱动系统(包括线路感应器24、电力变换器 26、电源总线28、平滑电容器30和电力逆变器32)可并行地与救援 操作电路22连接使得各个驱动系统向升降电动机12提供电力。
电力系统10也可向其他电系统提供电力，例如辅助系统(例如 电梯车厢36的机械风扇、照明和出口 ，以及安全《连)和控制系统(例 如，电梯系统控制板，电梯位置参考系统和乘客识别系统)。在正常 运转期间，SMPS 34通过救援操作电路22从高压线路L2和L3接收 电力并且向辅助和控制系统提供这个电力。SMPS 34还与在救援操作 电路22中的备用电源通过低压线路LVI连接。当电力系统10在正常 运转状态下时来自备用电源的电力保持在待命模式。如果发生电源故 障，当再生驱动器从主电源20切换到备用电源时，SMPS 34切换到 从在救援操作电路22中的备用电源中接收电力以连续向驱动控制系 统和辅助系统提供电力。这允许电梯系统大致上不间断的服务。
图2是根据本发明的实施例的救援操作电路50的示意图。救援 操作电路50是可用于在图1中示出的救援操作电路22的电路的例子。救援操作电路50包括主电源开关52a、 52b和52c,备用电源开关54a、 54b、 54c和54d，和电池56。主电源继电器开关52a在输入II和输 出线路L1之间连接，主电源继电器开关52b在输入I2和输出线路L2 之间连接，并且主电源继电器开关52c在输入13和输出线路L3之间 连接。备用电源开关54a、 54b、 54c分别在电池56的正极和输出线路 Ll、 L2和L3之间连接，并且备用电源继电器开关54d在电池56的 负极和再生驱动器(DC-)的公共节点之间连接。设置备用电源开关 54a-54d以形成跨接输出线路Ll、 L2和L3的三相桥。SMPS 34的低 压输入(LVI)也^争接电池56。
应该注意到开关52a-52c和54a-54d仅是为了简明地说明救援操 作电路50和电力系统10的连接性和相互作用的目的，并且在实际实 施中这些开关可是任何便于与救援操作电路50的部件可控连接的装 置，包括继电器开关、晶体管和适当大小的DC/DC变换器。也应该 注意到尽管示出单个电池56，救援操作电路50可包括任何类型或配 置的备用电源，包括多个串联连接的电池、超级电容#或其他能量储 存装置。
如果测量到的主电源20的电压在电力系统10的正常运转范围 内，控制块40通过线路CTRL向救援操作电路50提供信号，其同时 闭合主电源开关52a-52c并且断开备用电源开关54a-54d。这分别连接 在输入Il、 12和13上的主电源20的三相到输出线路L1、 L2和L3。 因此，电力系统10 (图1 )在正常运转状态期间由主电源20提供电 力。
如果测量到的主电源20的电压降到低于电力系统10的正常运转 范围，控制块40通过线路CTRL向救援操作电路50提供信号，其同 时断开主电源开关52a-52c并且闭合备用电源开关54a-54d。这连接电 池56的正极到所有三个输出线路Ll 、 L2和L3并且连接电池56的负 极到再生驱动器的公共节点DC-。在从主电源20到电池56的转换期 间SMPS 34通过线路LVI由电池56提供电力以连续向驱动控制系统和辅助系统提供电力。在该转换后，电力变换器26起具有三个并行 连接的双向升压变换器的单元的作用以从电池56向电源总线28提供 增加的DC电力。示出的配置能够从电池56在电源总线28上提供达 到三到五^f咅电池56的电压的DC电力。
从主电源20到电池56的转换发生得很快，因此在电源故障后电 力系统IO可以大致上不间断地运转以提供救援操作以将在电梯14上 的乘客送到附近最近的楼层。另外，电梯14可以在救援操作期间以 相对高的速度(高达正常运转速度的50% )移动，允许乘客在主电源 20故障后迅速离开电梯14。此外，因为由电池56在电源总线28上 提供的电力是相对高的，电梯14可继续运转即使电梯车厢36是非常 不平ff的。
图3是根据本发明的另一个实施例的救援操作电路60的示意图。 救援操作电路60是可用于在图1中示出的救援操作电路22的电路的 另一个例子。救援操作电路60包括主电源开关62a、 62b和62c，备 用电源开关64a和64b,和电池66。主电源继电器开关62a在输入II 和输出线路L1之间连接，主电源继电器开关62b在输入I2和输出线 路L2之间连接，并且主电源继电器开关62c在输入13和输出线路L3 之间连接。备用电源继电器开关54a在电池66的正极和输出线路L1 之间连接，并且备用电源继电器开关54b在电池66的负极和输出线 路L2之间连接。设置备用电源开关54a和54b以形成跨接输出线路 Ll和L2的H桥。SMPS 34的低压输入(LVI)也跨接电池56。在备 选实施例中，电池66的负极也与再生驱动器的公共节点DC-连接。
如果测量到的主电源20的电压在电力系统10的正常运转范围 内，控制块40通过线路CTRL向救援操作电路60提供信号，其同时
接在输入II 、 12和13上的主电源20的三相到输出线路Ll 、 L2和L3。 因此，电力系统10 (图1 )在正常运转状态期间由主电源20提供电 力。如果测量到的主电源20的电压降到低于电力系统10的正常运转
范围，控制块40通过线路CTRL向救援操作电路60提供信号，其同 时断开主电源开关62a-62c并且闭合备用电源开关64a和64b。这连接 电池66的正极到输出线路L1并且连接电池66的负极到输出线路L2 。 在从主电源20到电池66的转换期间SMPS 34通过线路LVI由电池 66提供电力以连续向驱动控制系统和辅助系统提供电力。在这个实施 例中，电力变换器26起单个升压变换器的作用以从电池66向电源总 线28提供增加的DC电力。示出的配置能够从电池66在电源总线28 上提供大约1.5到两倍电池66的电压的DC电力。这个配置适合具有 较低功率需求的电梯14并且提供不需要电池66的负极与公共节点 DC-的额外电连接的优势。
总的来说，本主题发明针对在正常和和电力故障状态期间用于连 续驱动电梯升降电动机的系统。在正常运转期间再生驱动器从主电源 输送电力到升降电动机。救援操作电路包括备用电源并且如果主电源 故障发生时可工作以将再生驱动器从主电源断开连接并且连接备用
的系统与之前的系统相比提供由备用电源提供电力的再生驱动器的 增加的性能，并且允许当探测到主电源故障时从主电源到备用电源快 速转换。
尽管本发明已经参考例子和优选实施例说明，本领域内技术人员 将iU只到可在形式和细节上^f故出变化而不偏离本发明的精神和范围。
1权利要求
1.一种在正常和电力故障状态期间连续驱动电梯升降电动机的系统，所述系统包括再生驱动器，在正常运转期间用于从主电源输送电力到所述升降电动机；以及包括备用电源的救援操作电路，其在所述主电源故障发生时可工作以同时将所述再生驱动器从所述主电源断开连接并且连接所述备用电源到所述再生驱动器。
2. 如权利要求l所述的系统，其中所述救援操作电路包括 在所述主电源和所述再生驱动器之间连接的第 一套开关；以及 在所述备用电源和所述再生驱动器之间连接的第二套开关，其中在正常运转期间所述第 一套开关是闭合的并且所述第二套开关是断 开的，并且其中在所述主电源故障期间所述第一套开关是断开的并且 所述第二套开关是闭合的。
3. 如权利要求2所述的系统，其中所述第一套开关和所述第二 套开关的状态是检测到的主电源电压的函数。
4. 如权利要求2所述的系统，其中所述第一套开关包括三个开
5. 如权利要求4所述的系统，其中所述第二套开关包括三个开 关，其每个在所述三相再生驱动器的输入线路和所述备用电源之间连 接。
6. 如权利要求4所述的系统，其中所述第二套开关包括在所述 备用电源的正极和所述三相再生驱动器的第一输入端之间连接的第 一开关和在所述备用电源的负极和所述三相再生驱动器的第二输入 端之间连接的第二开关。
7. 如权利要求2所述的系统，其中所述第一和第二套开关由从 由继电器和晶体管组成的组中选择的装置组成。
8. 如权利要求l所述的系统，还包括切换模式电源装置，用于当所述主电源故障时将给辅助和控制系 统的电力从所述主电源切换到所述备用电源以向所述辅助和控制系 统提供大致上不间断的电力。
9. 如权利要求1所述的系统，其中所述备用电源包括至少一个 电池。
10. 如权利要求l所述的系统，其中所述再生驱动器包括变换器，用于变换来自所述主电源的交流(AC )电力为直流(DC ) 电力；逆变器，用于通过变换来自所述变换器的所述DC电力为AC电 力以驱动所述升降电动机，并且当所述升降电动机产生电力时变换由 所述升降电动机产生的AC电力为DC电力；以及电源总线，在所述变换器和所述逆变器之间连接以从所述变换器 和所述逆变器接收DC电力。
11. 如权利要求10所述的系统，其中所述变换器在所述电源故所述升压的电力。
12. —种电梯驱动系统，包括再生驱动器，在电梯升降电动机和主电源之间通过第一套开关连 接并且在所述电梯升降电动机和备用电源之间通过第二套开关连接；用于测量主电源电压的电压传感器；以及控制器，用于如果所测量到的主电源电压在正常运转范围内则闭 合所述第一套开关而断开所述第二套开关，以及如果所测量到的主电 源电压低于所述正常运转范围则断开所述第一套开关而闭合所述第 二套开关。
13. 如权利要求12所述的电梯驱动系统，其中所述第一套开关 包括三个开关，用于如果所测量到的主电源电压在所述正常运转范围 内则从所述主电源向所述再生驱动器输送三相电力。
14. 如权利要求13所述的电梯驱动系统，其中所述第二套开关 设置成三相桥配置。
15. 如权利要求13所述的电梯驱动系统，其中所述第二套开关 设置成H桥配置。
16. 如权利要求13所述的电梯驱动系统，其中所述备用电源包 :括至少一个电池。
17. 如权利要求12所述的电梯驱动系统，其中所述再生驱动器 包括变换器，用于变换来自所述主电源的交流(AC )电力为直流(DC ) 电力；逆变器，用于通过变换来自所述变换器的所述DC电力为AC电 力以驱动所述升降电动机，并且当所述升降电动机产生电力时变换由 所述升降电动机产生的AC电力为DC电力；以及电源总线，在所述变换器和所述逆变器之间连接以从所述变换器 和所述逆变器接收DC电力。
18. 如权利要求17所述的电梯驱动系统，其中如果所测量到的 主电源电压低于所述正常运转范围所述变换器升压来自所述备用电 源的电力并且向所述电源总线输送所述升压的电力。
19. 一种用于在正常和电源故障状态期间向电梯升降电动机提供 大致上不间断的电力的方法，所述方法包括测量主电源电压；如果所测量到的主电源电压在正常运转范围内则将所述主电源 连接到驱动所述电梯升降电动机的再生驱动器；以及如果所测量到的主电源电压低于所述正常运转范围则将所述主 电源从所述再生驱动器断开连接并且将备用电源连接到所述再生驱 动器。
20. 如权利要求19所述的方法，其中连接所述主电源包括闭合 在所述主电源和所述再生驱动器之间连接的第一套开关和断开在所述备用电源和所述再生驱动器之间连接的第二套开关。
21. 如权利要求20所述的方法，其中所述断开连接步骤包括断 开所述第 一套开关和闭合所述第二套开关。
22. 如权利要求20所述的方法，其中所述第二套开关设置成从 由三相桥配置和H桥配置组成的组中选择的配置。
23. 如权利要求19所述的方法，其中所述备用电源包括至少一 个电池。
24. 如权利要求19所述的方法，还包括如果所测量到的主电源电压低于所述正常运转范围升压所述再 生驱动器的来自所述备用电源的电力。
全文摘要
在正常和和电力故障状态期间系统连续驱动电梯升降电动机。在正常运转期间再生驱动器输送来自主电源的电力到升降电动机。救援操作电路包括备用电源并且如果主电源故障发生时可工作以将再生驱动器从主电源断开连接并且将备用电源连接到再生驱动器以向升降电动机提供大致上不间断的电力。
文档编号H02J9/00GK101682210SQ200680056574
公开日2010年3月24日 申请日期2006年12月14日 优先权日2006年12月14日
发明者V·布拉斯科 申请人:奥蒂斯电梯公司