一种电梯能源分配系统的制作方法

1.本发明涉及电梯电能运用技术领域，尤其是涉及一种电梯能源分配系统。


背景技术：

2.随着目前电梯的普及，能源消耗也越来越大，尤其是进入2021年的下半年，因为煤、石油、天然气的涨价，拉闸限电越来越严重，电梯作为在一个建筑中的耗电大户，如何降低电梯的能耗的问题将是一个重要的课题。以前我们降低电梯能耗主要是通过增加能源反馈装置，但是该置收集的电能只是电梯发电的一部分电能，且目前普遍安装电子式的电表后，反馈回电网的电能并不能让业主受益，所以普及程度并不高。而且从根本上说，并不能解决电梯耗能大的问题。
3.在中国专利文献上公开的“一种使用超级电容器的新型节能电梯”，其公开号为cn102211724b，公开日期为2014-03-26，包括轿厢、曳引装置、电动机和控制系统，控制系统包括直流母线、制动单元、电动机驱动电路、充电电路、放电电路和至少一个超级电容器组件，通过dc/dc双向电压转换器将充电电路和放电电路与超级电容器组件连接，利用采样控制驱动模块，经过运算处理后利用脉冲宽度调制变换控制电路检测母线电压和超级电容器电压，向充电电路和放电电路输出降压充电和升压放电pwm控制信号，在电梯减速、轻载上行和重载下行发电时利用超级电容器组件储存电能，在电梯运行时由超级电容器组件向电机释放电能，并利用储存在超级电容组件上的直流电能通过dc/ac模块向电梯提供应急电源，达到节电目的。但是该技术中超级电容储存的电能主要向电梯的电机供电或作为应急电源使用，由于这些电能并不能被立即消耗，因为储能容量限制会导致后续的再生电能被浪费，节能效果并不理想。


技术实现要素：

4.本发明是为了克服现有技术中电梯节能装置能量利用率不高，缺乏对再生电能进行再分配和管理的问题，提供了一种电梯能源分配系统，通过整合电网电能和再生电能，在直接为电梯动力系统供电之外，还能给电梯的控制系统、井道照明和轿厢照明供电，在再生电能富余时还能给电梯所在的建筑的用电设备进行供电，能够有效提高电梯的能源利用率，降低电网电能消耗。
5.为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种电梯能源分配系统，包括若干电梯控电模块，所述电梯控电模块的交流端与电网相连，所述电梯控电模块的直流端与总储电模块相连；所述电网和总储电模块之间通过双向整流器连接；所述双向整流器靠近电网的一端连接有客户侧用电设备，所述双向整流器靠近总储能模块的一端接入有新能源。
6.本发明中取消了现有技术中的制动电阻，以电梯控电模块作为电梯能源分配利用的基础单位，经过并联组合与电网、双向整流器和总储电模块共同构成电梯能源分配系统，使得不同电梯控电模块中的电能储配可以经过总储电模块的调节互相传输，最大限度的利
用电梯在发电时产生的能量，提升电能使用效率，避免能源浪费。同时通过新能源的引入，可减少对电网电能的消耗，避免了单一能源的用电风险。
7.作为优选，所述电梯控电模块包括直流母线，所述直流母线的一端连接有整流器，直流母线的另一端连接有逆变器；所述逆变器与电梯负载相连，所述整流器与电梯三相电相连；所述直流母线通过第一dc/dc转换器连接蓄电池，所述直流母线通过第二dc/dc转换器连接超级电容；所述蓄电池与总储电模块连接。
8.本发明中在直流母线端增加2个dc/dc双向转换器，一个dc/dc双向转换器接蓄电池，另一个dc/dc双向转换器接超级电容；不管是dc/dc双向转换器还是蓄电池超级电容在机房用机房电缆连接。超级电容负责电梯的频繁启停，蓄电池可给超级电容预充电，同时可与超级电容配合给电梯供电。当电梯处在发电状态时，蓄电池和超级电容将收集这部分电能，提高了能源利用效率。
9.作为优选，所述电梯控电模块还包括电梯用电设备，所述电梯用电设备的接地端连接电梯侧n并连接电网的零线；所述电梯用电设备的火线端连接电梯电控模块的电梯三相电并连接电网的火线。
10.本发明中，蓄电池存储了电梯的发电电能，但是蓄电池有容量限制，当超出蓄电池容量时，多余的发电电能可以储存到总储电模块中，总储电模块中的电能通过ac/dc双向整流器给电梯用电设备供电，包括控制柜用电、轿顶轿厢照明用电和井道照明用电，节省电网电能的消耗。
11.作为优选，所述客户侧用电设备包括电梯所在建筑的用电设备，所述新能源包括风能发电和光伏发电。本发明中当总储电模块内电能富余时，除了可以给电梯用电设备供电外，还能给电梯所在建筑的用电设备进行供电，用以降低建筑的能源消耗。
12.作为优选，所述双向整流器为双向ac/dc整流器，连接电网和总储电模块，用于总储电模块对电网的能源反馈以及电网对总储电模块的充电；所述dc/dc转换器为双向dc/dc转换器，用于蓄电池和超级电容与电梯负载的双向能源供电以及蓄电池对超级电容的充电。
13.本发明中，设置双向ac/dc整流器能将总储电模块中的直流电转换成交流电补充输入电网，也能将电网的交流电转换成直流电为总储电模块充电。设置双向dc/dc转换器，可以实现蓄电池或超级电容对电梯的供电，同时还能实现电梯给蓄电池或超级电容的充电。
14.作为优选，所述超级电容能作为大功率电源在电梯启动、停止、加速或减速时为电梯提供电能。所述总储电模块能同时对若干个蓄电池进行充电或吸收电能，所述总储能模块还用于储存新能源的发电产生的电能。
15.本发明中总储电模块与各个电梯控电模块的蓄电池连接， 可以吸收电梯的回馈电能，能够给需要的电梯提供电能，同时能够给低于一定安全值的蓄电池充电。总储电模块还能通过电网和新能源充电，能够将能源反馈回电梯的控制系统，井道照明，轿厢轿顶照明，给建筑的用电设备供电，同时总储电模块还能将多余的电能回馈回电网。
16.本发明具有如下有益效果：取消了电梯制动电阻，通过整合电网电能和再生电能，在直接为电梯动力系统供电之外，还能给电梯的控制系统、井道照明和轿厢照明供电，在再生电能富余时还能给电梯所在的建筑的用电设备进行供电，能够有效提高电梯的能源利用
率，降低电网电能消耗；新增了新能源如风能和光伏能作为辅助能源给总蓄电池充电，通过新能源的引入，可减少电梯对电网电能的消耗，避免了单一能源的用电风险；直接在电梯直流母线端增加相关的电气部件，且新增的部件不会对现有的任何电气硬件进行改造，降低能源消耗的方案简单、成本低、实用性强、可操作性强。
附图说明
17.图1是本发明电梯能源分配系统的示意图；图2是本发明电梯控电模块的示意图；图3是本发明电梯能源分配系统的实施例一的示意图；图4是本发明电梯能源分配系统的实施例二的示意图；图中：1、双向ac/dc整流器；2、直流母线；21、单向ac/dc整流器；22、双向dc/ac逆变器；31、第一dc/dc双向转换器；32、第二dc/dc双向转换器。
具体实施方式
18.下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。
19.如图1所示，一种电梯能源分配系统，包括若干电梯控电模块，电梯控电模块的交流端与电网相连，电梯控电模块的直流端与总储电模块相连；电网和总储电模块之间通过双向整流器连接；双向整流器靠近电网的一端连接有客户侧用电设备，双向整流器靠近总储能模块的一端接入有新能源。
20.如图2所示，电梯控电模块包括直流母线2，直流母线2的一端连接有单项ac/dc整流器21，直流母线的另一端连接有双向dc/ac逆变器22；双向dc/ac逆变器22与电梯负载相连，单项ac/dc整流器21与电梯三相电相连；直流母线2通过第一dc/dc转换器31连接蓄电池，直流母线通过第二dc/dc转换器32连接超级电容；蓄电池与总储电模块连接。
21.电梯控电模块还包括电梯用电设备，电梯用电设备的接地端连接电梯侧n并连接电网的零线；电梯用电设备的火线端连接电梯电控模块的电梯三相电并连接电网的火线。电梯用电设备包括控制柜用电、轿厢轿顶照明用电和井道照明用电。
22.本发明中取消了现有技术中的制动电阻，以电梯控电模块作为电梯能源分配利用的基础单位，经过并联组合与电网、双向整流器和总储电模块共同构成电梯能源分配系统，使得不同电梯控电模块中的电能储配可以经过总储电模块的调节互相传输，最大限度的利用电梯在发电时产生的能量，提升电能使用效率，避免能源浪费。同时通过新能源的引入，可减少对电网电能的消耗，避免了单一能源的用电风险。
23.实施例一，如图3所示，一种电梯能源分配系统，只包含有一个电梯控电模块，包括直流母线2，直流母线2两端分别连接有单项ac/dc整流器21和双向dc/ac逆变器22；双向dc/ac逆变器22连接有电梯负载，单项ac/dc整流器21连接有电梯三相电；直流母线2通过第一dc/dc转换器31连接蓄电池，直流母线2通过第二dc/dc转换器32连接超级电容；蓄电池通过总蓄电池与双向ac/dc整流器1相连，双向ac/dc整流器1与电网相连，电网为电梯三相电供电。
24.电梯控电模块还包括电梯用电设备，电梯用电设备的接地端连接电梯侧n并连接电网的零线；电梯用电设备的火线端连接电梯三相电的任意一条火线并连接电网的火线，
电梯用设备包括控制柜用电、轿顶轿厢照明和井道照明。
25.电梯能源分配系统还包括新能源单元和客户侧用电设备，新能源单元通过双向ac/dc整流器1与电网连接，新能源单元包括风能发电和光伏发电；客户侧用电设备包括电梯所在建筑内的用电设备。
26.本实施例中，在直流母线端增加2个dc/dc双向转换器，dc/dc双向转换器可以为双向半桥dc/dc转换器。一个dc/dc双向转换器接蓄电池，另一个dc/dc双向转换器接超级电容；不管是dc/dc双向转换器还是蓄电池超级电容在机房用机房电缆连接。超级电容负责电梯的频繁启停，蓄电池可给超级电容预充电，同时可与超级电容配合给电梯供电。当电梯处在发电状态时，蓄电池和超级电容将收集这部分电能，同时取消了电梯制动电阻，提高了能源利用效率。超级电容可以为双电层电容也可以为法拉第准电容。
27.本实施例中，蓄电池存储了电梯的发电电能，但是蓄电池有容量限制，当超出蓄电池容量时，多余的发电电能可以储存到总储电模块也就是总蓄电池中，总蓄电池中的电能可以通过总整流器即ac/dc双向整流器给电梯用电设备供电，包括控制柜用电、轿顶轿厢照明用电和井道照明用电，节省电网电能的消耗。蓄电池以及总蓄电池可以为铅酸蓄电池，三元锂蓄电池，磷酸铁锂蓄电池等。
28.本实施例中，引入新能源如风电或光伏能源等给总蓄电池充电，能降低电梯对传统电能消耗，同时避免了单一能源的用电风险，保证了能源分配系统的能源储备。此外当总蓄电池内电能富余时，除了可以给电梯用电设备供电外，还能给电梯所在建筑的用电设备进行供电，用以降低建筑的能源消耗。
29.在电梯运行的过程中，当电梯负载的电动机处于再生电能发电状态时，产生的再生电能经过双向dc/ac逆变器后，再通过直流母线上的dc/dc双向转换器向蓄电池和超级电容充电，在首先充满超级电容的情况下再对蓄电池进行充电。而当电梯在启动，停止，加速，减速时，超级电容能够作为大功率电源给电梯提供电能，其他用电情况下蓄电池和超级电容可以组合对电梯进行供电，节省了电网能源消耗。而当超级电容内电能不足时，蓄电池可以给超级电容充电以保证超级电容的电量充足。当电梯产生的再生电能大于超级电容和蓄电池的总容量时，多余的电能可以储存到总蓄电池中；而当蓄电池中的电能不足时，总蓄电池可以向蓄电池进行充电。总蓄电池中的电能还可以通过双向ac/dc整流器整流后先给电梯用电设备供电，包括电梯控制柜用电、电梯轿顶轿厢照明用电和井道照明用电；在仍有富余的情况下可以将多余的电能供给给电梯所在建筑内的用电设备，如照明、空调、风扇等，从而提高电梯的能源利用效率，从建筑整体上节约能源。另外还引入了新能源作为辅助能源给能源分配系统供电，可减少对电网电能的消耗，避免了单一能源的用电风险。
30.实施例二，如图4所示，在实施例一的基础上同时设置有三个连接关系和结构相同的电梯控电模块，所有电梯控电模块中的蓄电池都与总蓄电池连接，总蓄电池通过双向ac/dc整流器与电网连接，所有电梯控电模块中的电梯三相电都由电网供电；每一个电梯控电模块控制的电梯都不相同。总蓄电池用于储存多余的电能并为电梯能源分配系统供电。双向ac/dc整流器，连接电网和总蓄电池，用于总蓄电池对电网的能源反馈以及电网对总蓄电池的充电。dc/dc转换器为双向dc/dc转换器，用于蓄电池和超级电容与电梯负载的双向能源供电以及蓄电池对超级电容的充电。
31.本实施例中，除了对单一电梯控电模块进行能源分配之外，还可以同时控制若干
个不同的电梯控电模块来对不同的电梯进行能源分配，在同时有若干个电梯控电模块连接在本发明的能源分配系统时，所有的蓄电池是互通的，蓄电池间的电量可以互相传输，最大限度地利用电梯发电时产生的能量。
32.本实施例中，总蓄电池在能源分配系统中发挥能源池的作用，当电梯处于发电状态，蓄电池和超级电容吸收满后，还有多余能源将会被总蓄电池吸收，当某台电梯的蓄电池能源不足，则由总蓄电池给该台电梯供电，同时给蓄电池充电。通过以上方式，可最大限度的利用电梯在发电时产生的能量，避免能源浪费。
33.本实施例中，设置双向ac/dc整流器能将总蓄电池中的直流电转换成交流电补充输入电网，也能将电网的交流电转换成直流电为总蓄电池充电。设置双向dc/dc转换器，可以实现蓄电池或超级电容对电梯的供电，同时还能实现电梯给蓄电池或超级电容的充电。
34.总蓄电池与每台电梯的蓄电池相连，总蓄电池也被安装在机房中，总蓄电池与蓄电池通过机房电缆连接。与总蓄电池相连的有双向ac/dc转换器，该转换器也被安装在总蓄电池中，对于控制柜的控制电源、井道照明、轿厢轿顶照明，可直接将控制柜的变压器的一次侧220v电源及照明电源接到总蓄电池中。若电梯所在建筑有光伏发电，风能发电等新能源，也可以直接连接总蓄电池，而不需要再增加升压降压设备。
35.在电梯运行的过程中，当电梯负载的电动机处于再生电能发电状态时，产生的再生电能经过双向dc/ac逆变器后，再通过直流母线上的dc/dc双向转换器向蓄电池和超级电容充电，在首先充满超级电容的情况下再对蓄电池进行充电。而当电梯在启动，停止，加速，减速时，超级电容能够作为大功率电源给电梯提供电能，其他用电情况下蓄电池和超级电容可以组合对电梯进行供电，节省了电网能源消耗。而当超级电容内电能不足时，蓄电池可以给超级电容充电以保证超级电容的电量充足。当某一台电梯产生的再生电能大于超级电容和蓄电池的总容量时，多余的电能可以传输到总蓄电池中进行储存；而当有蓄电池中储存的电能低于设定的安全值时，总蓄电池可以对该蓄电池进行充电。总蓄电池能在对一部分蓄电池进行充电的同时对另一部分蓄电池进行电能的吸收，从而达到对整个能源分配系统中进行能源分配的目的。此外总蓄电池中的电能可以通过双向ac/dc整流器整流后先给电梯用电设备供电，包括电梯控制柜用电、电梯轿顶轿厢照明用电和井道照明用电；在仍有富余的情况下可以将多余的电能供给给电梯所在建筑内的用电设备，如照明、空调、风扇等，从而提高电梯的能源利用效率，从建筑整体上节约能源。另外还引入了新能源作为辅助能源给能源分配系统供电，可减少对电网电能的消耗，避免了单一能源的用电风险。此外，当总蓄电池的储存量不足且产生的再生电能量也无法充满总蓄电池时，可以通过电网对总蓄电池进行充电，最终达到整合电网电能、电梯回馈电能和新能源的目的，并对电梯的动力系统，控制系统，照明系统，建筑用电设备等实现能源分配。
36.上述实施例是对本发明的进一步阐述和说明，以便于理解，并不是对本发明的任何限制，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。