混合能源电池或超级电容器馈电的驱动拓扑结构的制作方法
【专利说明】混合能源电池或超级电容器馈电的驱动拓扑结构
[0001]背景
[0002]在给定的电梯系统或环境中，一个或多个源可被用来提供电力。举例来说，图1A示出用于电梯系统的架构或电路100。架构100可包含电池102，其用作电机104诸如永磁同步电机(PMSM)的电源。图1A中的盒装组件表示的逆变器106可用来产生用于电机104的电流。
[0003]电池102可以是铅酸电池且标称地可提供四十八伏(48V)。如图1A所示，电池102的负端子可接地。电池102可通过充电器108进行充电。
[0004]—些问题可与图1A的架构/电路100相关联。举例来说，过量的再生能量可经由动态制动电阻器(DBR) 110和动态制动晶体管(DBT) 112以热量的形式消耗。电池102的充电接受率可能较低。电池102可能不太适合提供瞬时功率容量。可跨越电容器114在“DC链路”节点或总线处经历大的电压降，这可导致较低的电机电压和较高的电流，从而在速度和能量效率方面使性能降级。
[0005]低运行效率可因为DBR、电池的过量充电率和由高电流电平引起的其它损耗而导致。只有变速(例如，最小0.63m/s且最大lm/s)可以具有竞争力的成本实现，其中最大升高21m且最大负载630Kg，这对于许多市场(例如，印度、巴西、中国等)可能不太适合。
[0006]简要概述
[0007]本公开的实施方案涉及一种用于对电梯的电机供电的系统，其包括:第一铅酸电池；和第二铅酸电池，其耦合至所述第一电池，其中所述第一和第二电池是中心接地的。
[0008]本公开的实施方案涉及一种用于电梯的系统，其包括:至少一个铅酸电池，和能量交换器，其耦合至所述至少一个电池且被配置用来使DC总线在第一电压和第二电压之间浮动。
[0009]本公开的实施方案涉及一种方法，其包括:对铅酸电池充电；通过所述电池提供负载所需的能量的大部分且经由储能装置提供所述负载所需的所述能量的剩余部分；以及通过所述电池捕获所述负载再生的能量的一部分且通过所述储能装置捕获所述负载再生的所述能量的剩余部分。
[0010]本公开的实施方案涉及一种方法，其包括:使用主要外部电网对充电器供电；从所述充电器对电池充电；在与电梯相关联的运行和闲置时间期间从所述电池向超级电容器供电；在所述运行和闲置时间期间将能量从所述超级电容器再生至所述电池；在所述运行期间，从所述超级电容器供应驱动电机负载所需的电力的基本量且从所述电池供应所述负载所需的所述电力的剩余部分；以及在所述运行期间，将所述负载再生的电力的基本量存储在所述超级电容器中且将所述负载再生的所述电力的剩余部分存储在所述电池中。
[0011]本公开的实施方案涉及一种方法，其包括:使用主要外部电网对整流器电路供电；从所述整流器电路对超级电容器供电；在与电梯相关联的运行和闲置时间期间，使用电池在阈值之间调整所述超级电容器的荷电状态；在所述运行和闲置时间期间，所述电池从所述超级电容器再生能量，从而在所述阈值之间调整所述超级电容器的荷电状态；在所述运行期间，从所述超级电容器和整流器电路供应驱动电机负载所需的电力的基本量且从所述电池供应所述负载所需的所述电力的剩余部分；以及在所述运行期间，将所述负载再生的电力的基本量存储在所述超级电容器中且将所述负载再生的所述电力的剩余部分存储在所述电池中。
[0012]下文描述额外实施方案。
[0013]附图简述
[0014]本公开通过实例而说明且不限于附图，在附图中相似的参考数字指示类似的元件。
[0015]图1A说明根据现有技术的电力架构；
[0016]图1B是示例性实施方案中的电梯系统的组件的框图；
[0017]图2说明根据本公开的一个或多个实施方案的并入有各自有自己的充电器的中心接地电池的示例性电力架构；
[0018]图3说明根据本公开的一个或多个实施方案的并入有各自有自己的充电器的中心接地电池和通过电力交换器电路连接的储能装置的示例性电力架构，电力交换器电路可以是DC-DC转换器；
[0019]图4A至图4E说明根据本公开的一个或多个实施方案的示例性方法的流程图
[0020]图5说明根据本公开的一个或多个实施方案的并入有电池和储能装置的示例性电力架构；
[0021]图6说明根据本公开的一个或多个实施方案的并入有使用共用充电器的中心接地电池和储能装置的示例性电力架构；
[0022]图7说明根据本公开的一个或多个实施方案的并入有具有充电器的电池和超级电容器的示例性电力架构；
[0023]图8说明根据本公开的一个或多个实施方案的并入有电池和整流器电路的示例性电力架构；
[0024]图9说明根据本公开的一个或多个实施方案的与外部光伏面板连接的示例性电力架构；
[0025]图10说明根据本公开的一个或多个实施方案的并入有功率二极管的示例性电力架构；
[0026]图11说明根据本公开的一个或多个实施方案的并入有以级联方式布置的能量转换器的示例性电力架构；以及
[0027]图12说明根据本公开的一个或多个实施方案的并入有多个输入能量转换器的示例性电力架构。
[0028]详细描述
[0029]应注意，在以下描述和附图中陈述了元件之间的各种连接(其内容以引用的方式包含在本公开中)。应注意，一般来说并且除非另有规定，否则这些连接可以是直接的或间接的，并且本说明书不意图在这方面有限制性。在这方面，实体之间的耦合可以指直接或间接连接。
[0030]描述了用于迅速接受或输送电力或能量的设备、系统和方法的示例性实施方案。在一些实施方案中，用以接受/输送电力或能量的装置可在所谓的调峰模式中起作用，这使得装置能够尽可能地小。因此，可将装置成本减到最低。在设备的一些其它实施方案中，能够迅速接受或输送能量的组件(例如，超级电容器)与驱动DC链路直接连接，因此，可由于电气拓扑结构本身而将装置成本减到最低。
[0031]图1B是示例性实施方案中的电梯系统10的组件的框图。电梯系统10包含AC电源12，诸如电气主线(例如，230伏，单相)。AC电力12被提供至开关面板14，开关面板14可包含断路器、计量表等。AC电力从开关面板14被提供至电池充电器16，电池充电器16将AC电力转换为DC电力以对电池18充电。电池18向驱动单元20供电，且可以是铅酸电池或其它类型的电池，或不同类型的电池和超级电容器的组合。驱动单元20包含控制电路板和电力电路板，如本文中进一步详细描述。电力电路板将来自电池18的DC电力转换为AC驱动信号，其驱动机器22。AC驱动信号可以是用于机器22中的三相电机的多相(例如，三相)驱动信号。应注意，电池18是驱动单元20的唯一电源，且AC电力12不直接耦合至驱动单元20。
[0032]现转向图2，示出根据一个或多个实施方案的示例性电力架构200。架构200示出为包含上文描述的组件和装置中的许多，且因此，为了简短起见而省略完整的再描述。架构200可包含两个电池(或电池组):第一电池202a和第二电池202b。电池202a和电池202b可借助其之间的接地的耦合节点彼此耦合，如图2所示，进而提供中心接地的配置。电池202a和电池202b中的一者或两者可各自为铅酸电池。电池202a和电池202b中的一者或两者各自可提供48V (标称)，使得电压仍可处于“安全接触”范围中。
[0033]电池202a可由充电器208a充电。电池202b可由充电器208b充电。充电器208a和/或充电器208b可以是现成类型的装置，使得(多个)充电器的成本可比需