一种电梯安全卫士的制作方法

本实用新型涉及配电控制领域，具体讲涉及一种电梯安全卫士。

背景技术：

随着电力电子技术的发展，变频器在电梯中的应用日益广泛。由于电梯变频系统属于非线性、冲击性负荷，所以产生谐波和无功干扰的现象是不可避免的，因此，需安装电流补偿装置，如有源电力滤波器(APF)，如图1所示，以免电梯产生的谐波电流和无功电流流入电网，影响供电系统的可靠性和其它负荷的正常运行；同时，电梯对电压质量的要求非常高，电压短时中断或波动都会带来毁灭性的影响，因此，需安装电压补偿装置，如不间断电源(UPS)、动态电压恢复器(DVR)，用以提供符合电梯要求的供电电压。UPS作为备用电源，可有效克服电压跌落和瞬时电压中断对电梯的影响，如图2所示，在电压跌落或瞬时电压中断发生时，控制系统立刻切断电梯和电网之间的联系，平稳过渡到由UPS继续供电。DVR是一种串联补偿装置，其可在毫秒级内向系统注入电网正常状态和故障状态下的电压差，使得电梯电压保持恒定不变，如图3所示。

此时，若针对每一种电能质量问题都分别采取一种类型的调节装置，这样多种装置就会同时使用，将会大大增加治理成本，还会增加装置运行维护的复杂程度，并且各装置之间还存在着协调配合问题，影响联合运行的可靠性，所以既不经济又不现实。

综上，需要提供一种电梯安全卫士，可快速补偿供电电压的突变、波动、中断和闪变，也能平衡各相电压，还能抑制谐波电流和补偿无功功率，既保证电梯的安全运行，又节约成本。

技术实现要素：

为了满足现有技术的需要，本实用新型提供了一种电梯安全卫士。

本实用新型的技术方案是：

所述电梯安全卫士包括串联变压器、第一滤波器、第二滤波器、变换器A、变换器B、旁路开关和隔离开关；

所述串联变压器的初级绕组串联在电网和电梯之间的配电线上，次级绕组与所述第一滤波器连接；所述初级绕组与电网和电梯之间的配电线上均串联有所述隔离开关；

所述旁路开关的数目为三，分别并联在所述串联变压器的两端；

所述变换器A连接于储能单元与第一滤波器之间；

所述变换器B连接于所述储能单元与第二滤波器之间，所述第二滤波器的另一端接入所述电网与电梯之间的配电线上。

优选的，所述第一滤波器包括第一LC支路、第二LC支路和第三LC支路；所述第一LC支路、第二LC支路和第三LC支路均由电感L_S和电容C_S串联组成，所述的各支路中电容C_S的另一端相互连接；

所述第二滤波器包括第四LC支路、第五LC支路和第六LC支路；所述第四LC支路、第五LC支路和第六LC支路均包括电感L_P1、电感L_P2和电容C_P，其中电感L_P1和电感L_P2串联，电容C_P的一端连接于电感L_P1与电感L_P2之间，另一端与其余两个支路的电容C_P的另一端相互连接；

所述串联变压器包括第一串联变压器、第二串联变压器和第三串联变压器。

优选的，所述第一串联变压器中次级绕组的一端连接于所述第一LC支路中电感L_S和电容C_S之间，次级绕组的另一端与其余两个串联变压器的次级绕组相互连接，所述电感L_S的另一端与变换器A相连；

所述第二串联变压器中次级绕组的一端连接于所述第二LC支路中电感L_S和电容C_S之间，次级绕组的另一端与其余两个串联变压器的次级绕组相互连接，所述电感L_S的另一端与变换器A相连；

所述第三串联变压器中次级绕组的一端连接于所述第三LC支路中电感L_S和电容C_S之间，次级绕组的另一端与其余两个串联变压器的次级绕组相互连接，所述电感L_S与变换器A相连；

所述第四LC支路中电感L_P1的另一端通过断路器接入所述电网与电梯之间的一相配电线，电感L_P2的另一端与变换器B连接；

所述第五LC支路中电感L_P1的另一端通过断路器接入所述电网与电梯之间的一相配电线，电感L_P2的另一端与变换器B连接；

所述第六LC支路中电感L_P1的另一端通过断路器接入所述电网与电梯之间的一相配电线，电感L_P2的另一端与变换器B连接。

优选的，所述变换器A为电压源型变换器。

优选的，所述变换器A的直流侧并联有直流电容，所述变换器B的直流侧也与所述直流电容并联；

所述直流电容与储能单元之间串联接入一个断路器；

所述直流电容两端并联一个由开关管和电阻组成的串联支路。

与最接近的现有技术相比，本实用新型的优异效果为：

本实用新型提供的一种电梯安全卫士，其一机多能，可快速补偿供电电压的突变、波动、中断和闪变，也能平衡各相电压，还能抑制谐波电流和补偿无功功率，既保证了电梯的安全运行，又节约了成本。

附图说明

图1：APF示意图；

图2：UPS示意图；

图3：DVR示意图；

图4：本实用新型实施例中一种电梯安全卫士结构示意图；

图5：本实用新型实施例中待机模式控制示意图；

图6：本实用新型实施例中充电模式控制示意图；

图7：本实用新型实施例中谐波补偿和无功抑制模式控制示意图；

图8：本实用新型实施例中电压跌落补偿模式控制示意图；

图9：本实用新型实施例中电压中断补偿模式控制示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

本实用新型提供的一种电梯安全卫士，其一机多能，可快速补偿供电电压的突变、波动、中断和闪变，也能平衡各相电压，还能抑制谐波电流和补偿无功功率，既保证了电梯的安全运行，又节约了成本。

本实用新型中电梯安全卫士的具体实施例如图4所示，具体为：

该电梯安全卫士包括串联变压器、第一滤波器、第二滤波器、变换器A、变换器B、储能单元、旁路开关和隔离开关。

串联变压器的初级绕组串联在电网和电梯之间的配电线上，次级绕组与第一滤波器连接；初级绕组与电网和电梯之间的配电线上均串联有隔离开关。旁路开关CB的数目为三，分别并联在串联变压器的两端；变换器A连接于储能单元与第一滤波器之间。变换器B连接于储能单元与第二滤波器之间，第二滤波器的另一端接入电网与电梯之间的配电线上。储能单元的两端并联有直流电容C，直流电容C与储能单元之间串联接入一个断路器QF₄；直流电容C两端并联一个由开关管I和电阻R组成的串联支路。

本实施例中变换器为电压源型变换器，串联变压器包括第一串联变压器、第二串联变压器和第三串联变压器，如图4所示，串联变压器包括第一串联变压器T_a、第二串联变压器T_b和第三串联变压器T_c。

①：第一串联变压器T_a中初级绕组的一端通过隔离开关QS₁与电网连接，另一端通过隔离开关QS₂与电梯连接。

②：第二串联变压器T_b中初级绕组的一端通过隔离开关QS₃与电网连接，另一端通过隔离开关QS₄与电梯连接。

③：第三串联变压器T_c中初级绕组的一端通过隔离开关QS₅与电网连接，另一端通过隔离开关QS₆与电梯连接。

如图4所示，第一滤波器包括第一LC支路、第二LC支路和第三LC支路；第一LC支路、第二LC支路和第三LC支路均由电感L_s和电容C_s串联组成，第一LC支路、第二LC支路和第三LC支路电容C_S的另一端相互连接。第二滤波器包括第四LC支路、第五LC支路和第六LC支路；所述第四LC支路、第五LC支路和第六LC支路均包括电感L_P1、电感L_P2和电容C_P，其中电感L_P1和电感L_P2串联，电容C_P的一端连接于电感L_P1与电感L_P2之间，另一端与其余两个支路的电容C_P的另一端相互连接。

串联变压器中次级绕组的一端连接于电感和电容之间，次级绕组的另一端与电容的另一端连接；电感与变换器相连。具体为：

①：第一串联变压器T_a中次级绕组的一端连接于第一LC支路中电感L_s和电容C_s之间，次级绕组的另一端与其余两个串联变压器的次级绕组相互连接，电感L_S的另一端与变换器A相连。

②：第二串联变压器T_b中次级绕组的一端连接于第二LC支路中电感L_s和电容C_s之间，次级绕组的另一端与其余两个串联变压器的次级绕组相互连接，电感L_S的另一端与变换器A相连。

③：第三串联变压器T_c中次级绕组的一端连接于第三LC支路中电感L_s和电容C_s之间，次级绕组的另一端与其余两个串联变压器的次级绕组相互连接，电感L_S与变换器A相连。

第四LC支路中电感L_P1的另一端通过断路器接入电网与电梯之间的一相配电线，电感L_P2的另一端与变换器B连接；第五LC支路中电感L_P1的另一端通过断路器接入所述电网与电梯之间的一相配电线，电感L_P2的另一端与变换器B连接；第六LC支路中电感L_P1的另一端通过断路器接入电网与电梯之间的一相配电线，电感L_P2的另一端与变换器B连接。

本实用新型中电梯安全卫士的控制方法为：首先判断该电梯安全卫士的工作状态，然后依据工作状态选取控制策略；本实施例中该电梯安全卫士的工作状态包括待机模式、充电模式、谐波抑制和无功补偿模式、电压跌落补偿模式以及电压中断补偿模式。

1、待机模式

如图5所示，当电梯安全卫士发生故障或者需要检修时，电梯安全卫士处于待机模式，其控制策略包括：

(1)旁路开关CB闭合；

(2)隔离开关QS₁、QS₂、QS₃、QS₄、QS₅和QS₆断开；

(3)变换器A闭锁；

(4)断路器QF₁、QF₂和QF₃断开；

(5)变换器B闭锁；

(6)断路器QF₄断开；

(7)并联在直流电容C两端的开关管I导通，直流电容C通过电阻R放电。

2、充电模式

如图6所示，当储能单元需要充电时，电梯安全卫士处于充电模式，其控制策略包括：

(1)旁路开关CB闭合；

(2)隔离开关QS₁、QS₂、QS₃、QS₄、QS₅和QS₆断开；

(3)变换器A闭锁；

(4)断路器QF₁、QF₂和QF₃闭合；

(5)并联在直流电容C两端的开关管I断开；

(6)变换器B处于整流状态，将交流电转换为直流电；

(7)断路器QF₄闭合，储能单元进入充电状态。

3、谐波抑制和无功补偿模式

如图7所示，当检测到电梯产生谐波和无功时，电梯安全卫士处于谐波抑制和无功补偿模式，其控制策略包括：

(1)旁路开关CB闭合；

(2)隔离开关QS₁、QS₂、QS₃、QS₄、QS₅和QS₆断开；

(3)变换器A闭锁；

(4)断路器QF₁、QF₂和QF₃闭合；

(5)并联在直流电容C两端的开关管I断开；

(6)断路器QF₄断开；

(7)变换器B处于谐波抑制和无功补偿状态。

4、电压跌落补偿模式

如图8所示，当电网电压发生跌落时，电梯安全卫士处于电压跌落补偿模式，其控制策略包括：

(1)断路器QF₁、QF₂和QF₃断开；

(2)变换器B闭锁；

(3)并联在直流电容C两端的开关管I断开；

(4)断路器QF₄断开；

(5)旁路开关CB断开；

(6)隔离开关QS₁、QS₂、QS₃、QS₄、QS₅和QS₆闭合；

(7)变换器A进入逆变状态，将直流电转换为交流电。

5、电压中断补偿模式

如图9所示，当电网电压发生中断时，电梯安全卫士处于电压中断补偿模式，其控制策略包括：

(1)旁路开关CB断开；

(2)隔离开关QS₁、QS₂、QS₃、QS₄、QS₅和QS₆断开；

(3)变换器A闭锁；

(4)断路器QF₁、QF₂和QF₃闭合；

(5)将并联在直流电容C两端的开关管I断开；

(6)断路器QF₄闭合；

(7)变换器B进入逆变状态，将直流电转换为交流电。

最后应当说明的是：所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。