本实用新型涉及电梯技术领域，特别是涉及一种交流直流双向转换电路和电梯自动救援操作装置。
背景技术：
电梯在日常生活中越来越常见，是人们生活不可缺少的工具之一。由于受到电力系统稳定性的影响，电梯使用过程中会出现电梯困人事故。因此，电梯需要配备自动救援操作装置。
电梯自动救援操作装置通常有两种工作状态。一是待机充电状态，即当电网正常时，此时电梯控制柜通过电网供电，同时电网接入到充电电路，给应急救援装置的储能单元进行充电；二是应急救援状态，即当电网出现停电等故障时，由应急救援装置的储能单元提供电能，通过逆变输出电路输出交流电给电梯控制柜供电，以完成应急救援。
传统的电梯自动救援操作装置电气主回路通常包括电源切换开关、充电电路、逆变输出电路和储能单元，由于停电应急救援装置绝大部分时间处在待机充电状态，逆变输出电路只在应急救援时工作，造成了硬件资源的浪费。
技术实现要素：
基于此，有必要针对传统电梯自动救援操作装置的硬件资源浪费问题，提供一种交流直流双向转换电路和电梯自动救援操作装置。
一种交流直流双向转换电路，设于电梯自动救援操作装置的电源切换开关和储能单元之间，包括三相变压器、交流滤波器、三相桥式电路和直流滤波器；
所述三相变压器的高压侧作为所述交流直流双向转换电路的交流电输入输出端，与电源切换开关连接；所述三相变压器的低压侧通过所述交流滤波器与所述三相桥式电路的逆变输出端连接；所述三相桥式电路的直流母线与所述直流滤波器的输入端连接，所述直流滤波器的输出端作为所述交流直流双向转换电路的直流电输入输出端，与储能单元连接；所述三相变压器、三相桥式电路分别连接所述电梯自动救援操作装置的控制单元。
上述交流直流双向转换电路，既可将交流电转换为直流电，实现将交流电整流给储能单元充电，又可将直流电转换为交流电，实现将储能单元的电能逆变输出，该交流直流双向转换电路硬件资源的利用率高，应用于电梯自动救援操作装置时既可以工作于待机充电状态，又可以工作于应急救援状态，减少了硬件资源浪费，节省成本。
在其中一个实施例中，所述直流滤波器包括滤波电容和直流电抗器；
所述滤波电容与所述直流电抗器串联连接；所述三相桥式电路的直流母线通过所述滤波电容以及直流电抗器与所述储能单元连接。
在其中一个实施例中，所述三相桥式电路包括三相半桥电路或三相全桥电路。
在其中一个实施例中，所述三相桥式电路中的开关管包括IGBT或 MOSFET。
在其中一个实施例中，所述三相变压器用于实现交流电电压的升压以及降压；所述交流滤波器用于滤除电流的高频谐波；所述三相桥式电路用于实现直流电与交流电的转换以及电能的双向传输；所述直流滤波器用于减少所述三相桥式电路的直流母线的电压和电流波动。
一种电梯自动救援操作装置，包括电源切换开关、储能单元、控制单元以及上述的交流直流双向转换电路；
所述电源切换开关、交流直流双向转换电路、储能单元依次连接；所述控制单元分别与所述电源切换开关、交流直流双向转换电路以及储能单元连接；所述电源切换开关还分别连接市电电网、电梯控制柜。
上述电梯自动救援操作装置，包括电源切换开关、交流直流双向转换电路、储能单元以及控制单元，通过控制单元控制，电气主回路既能工作在充电状态，又能工作在应急救援状态，实现电能双向传输，省去了充电电路部分，提高了硬件资源利用率，节约了成本。
在其中一个实施例中，所述电源切换开关包括第一主接触器和第二主接触器；
所述第一主接触器的一端与第二主接触器的一端连接，另一端与所述市电电网连接；
所述第二主接触器的一端与第一主接触器的一端连接，另一端与所述交流直流双向转换电路的交流电输入输出端连接；
所述第一主接触器与第二主接触器的连接端点还与所述电梯控制柜连接。
在其中一个实施例中，所述储能单元包括蓄电池或超级电容。
在其中一个实施例中，所述电源切换开关用于切换所述电梯控制柜的供电来源；所述交流直流双向转换电路用于实现市电电网的电能与所述储能单元的电能双向转换与传输；所述控制单元用于控制所述电梯控制柜供电电源切换、电梯自动救援操作装置的运行以及与所述的电梯控制柜进行通信；所述储能单元用于存储电能。
在其中一个实施例中，在待机充电状态时，所述市电电网输出交流电压通过电源切换开关输入至所述交流直流双向转换电路，所述交流直流双向转换电路将市电交流电压变换为低电压的直流电压输出至储能单元；在应急救援状态时，所述储能单元输出的直流电压通过所述交流直流双向转换电路逆变为交流电压后输入至所述电梯控制柜。
附图说明
图1为本实用新型一个实施例中交流直流双向转换电路的结构示意图；
图2是本实用新型一个实施例中电梯自动救援操作装置的结构示意图；
图3是本实用新型另一个实施例中电梯自动救援操作装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型的保护范围。
参见图1，图1为本实用新型一个实施例中交流直流双向转换电路的结构示意图；在本实施例中，交流直流双向转换电路110，设于电梯自动救援操作装置10的电源切换开关120和储能单元130之间，包括三相变压器111、交流滤波器112、三相桥式电路113和直流滤波器114；
三相变压器111的高压侧作为交流直流双向转换电路110的交流电输入输出端，与电源切换开关120连接；三相变压器111的低压侧通过交流滤波器112 与三相桥式电路113的逆变输出端连接；三相桥式电路113的直流母线与直流滤波器114的输入端连接，直流滤波器114的输出端作为交流直流双向转换电路110的直流电输入输出端，与储能单元130连接；三相变压器111、三相桥式电路113分别连接电梯自动救援操作装置10的控制单元140。
其中，三相变压器111用于实现交流电电压的升压以及降压；交流滤波器112用于滤除电流的高频谐波；三相桥式电路113用于实现直流电与交流电的转换以及电能的双向传输；直流滤波器114用于减少三相桥式电路113的直流母线的电压和电流波动。
可选的，三相桥式电路113可以是三相半桥电路，也可以是三相全桥电路；三相桥式电路113中的开关管可以是IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)，也可以是MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，金氧半场效晶体管)。
上述交流直流双向转换电路110，交流电可以通过三相变压器111降压至一定的低压，调节三相桥式电路113的开关管导通占空比，实现交流电转换为直流电，直流电经过直流滤波器114后，得到稳定的直流充电电压输入至储能单元130；直流电压可以通过三相桥式电路113逆变为三相交流脉冲波输出，经过交流滤波器112滤除高频滤波，形成平滑的正弦波电压，再经过三相电压器进行升压输出高压交流电。该交流直流双向转换电路110既可将高压交流电转换为低压直流电，又可将低压直流电转换为高压交流电，其中，升压、降压部分是在交流侧进行，三相变压器111使用的是低频三相变压器111，相较于传统技术在直流侧实现DC-DC升压模块，交流直流双向转换电路110更简单、可靠；进一步的，交流直流双向转换电路110应用于电梯自动救援操作装置10时既可以工作于待机充电状态，又可以工作于应急救援状态，减少了硬件资源浪费，节省成本。
对于三相变压器111的绕组匝数比，其由储能单元130的电压以及三相桥式电路113逆变时的调制方式决定，例如调制方式为SPWM时，变比N应大于 380*2/(1.732*Ub)，其中Ub为储能单元130工作最低电压；调制方式为SPVWM 时，变比N应大于380/Ub。同时，三相变压器111的高压侧的电压信号以及低压侧电流信号作为反馈信号输出至控制单元140。
进一步的，交流直流双向转换电路110的交流滤波器112可以是LC拓扑的滤波器，也可以是只由电感组成的三相电感滤波器，还可以是只由电容组成的三相电容与三相变压器111漏感形成的低通滤波器。
在其中一个实施例中，直流滤波器114包括滤波电容和直流电抗器；
滤波电容与直流电抗器串联连接；三相桥式电路113的直流母线通过滤波电容以及直流电抗器与储能单元130连接。
本实施例中，滤波电容与直流电抗器实现减小三相桥式电路113的直流母线的电压和电流波动。
进一步的，直流滤波器114可以省去直流电抗器，以减小直流滤波器114 的体积，节省成本。
参见图2，图2是本实用新型一个实施例中电梯自动救援操作装置的结构示意图；电梯自动救援操作装置10包括电源切换开关120、储能单元130、控制单元140以及上述的交流直流双向转换电路110；
电源切换开关120、交流直流双向转换电路110、储能单元130依次连接；控制单元140分别与电源切换开关120、交流直流双向转换电路110以及储能单元130连接；电源切换开关120还分别连接市电电网20、电梯控制柜30。
可选的，储能单元130可以是由多个蓄电池串联而成，也可以是超级电容。
其中，电源切换开关120用于切换电梯控制柜30的供电来源；交流直流双向转换电路110用于实现市电电网20的电能与储能单元130的电能双向转换与传输；控制单元140用于控制电梯控制柜供电电源切换、电梯自动救援操作装置10的运行以及与电梯控制柜进行通信；储能单元130用于存储、提供电能。
电梯自动救援操作装置10在待机充电状态时，市电电网20输出交流电压通过电源切换开关120输入至交流直流双向转换电路110，交流直流双向转换电路110将市电交流电压变换为低电压的直流电压输出至储能单元130；在应急救援状态时，储能单元130输出的直流电压通过交流直流双向转换电路110逆变为交流电压后输入至电梯控制柜30。
本实施例中，电梯自动救援操作装置10包括电源切换开关120、交流直流双向转换电路110、储能单元130以及控制单元140，通过控制单元140控制，电气主回路既能工作在充电状态，又能工作在应急救援状态，实现电能双向传输，省去了充电电路部分，电路拓扑简单，提高了硬件资源利用率，整个装置的体积减小，节约了成本，市电电网20和储能单元130的电压匹配通过三相变压器111实现，无DC-DC模块，可靠性更高。
进一步的，控制单元140可以由DSP(Digital Signal Processing，数字信号处理)芯片以及外围信号处理电路组成。控制单元140通过采样储能单元130 的电压以及电流信号，控制实现储能单元130三段式高效充电及过流保护，不需要额外增加预充电模块和充电切换模块，使得充电效率更高，储能单元130 寿命长，维护成本降低。
参见图3，图3是本实用新型另一个实施例中电梯自动救援操作装置的结构示意图。该实施例中，电源切换开关120包括第一主接触器121和第二主接触器122；
第一主接触器121的一端与第二主接触器122的一端连接，另一端与市电电网20连接；
第二主接触器122的一端与第一主接触器121的一端连接，另一端与交流直流双向转换电路110的交流电输入输出端连接；
第一主接触器122与第二主接触器122的连接端点还与电梯控制柜30连接。
本实施例中，通过第一主接触器121和第二主接触器122的打开、闭合，实现电梯控制柜30供电来源的切换。
进一步的，主接触器的开关动作控制由控制单元140直接控制，同时，主接触器的开关状态通过电源切换开关120的反馈信号传送至控制单元140中，用于工作状态或故障状态的判定。
以图3为例，对本实用新型一个实施例中电梯自动救援操作装置10的工作原理进行阐述：
A、电梯自动救援操作装置10的待机充电状态：
(1)电梯自动救援操作装置10中的控制单元140检测市电电网20电压，判断市电电网20正常时，控制第一主接触器121吸合，电梯控制柜30通过市电电网20供电。
(2)同时控制第二主接触器122吸合，市电电网20的380V交流电电压通过三相变压器111降压至380/N，其中，N为变压器变比，调节三相桥式电路113 的开关管导通占空比，实现输出一定范围内的直流电压；直流电压经过直流滤波器114后得到稳定的直流充电电压输入到储能单元130；控制单元140通过采样储能单元130的电压和电流信号，实现控制蓄电池的恒流、恒压和浮充的三段式充电。
B、电梯自动救援操作装置10的应急运行状态：
(1)电梯自动救援操作装置10中的控制单元140检测电网电压，判断电网停电或出现异常过压、欠压或缺相并延时确认后，控制第一主接触器121断开，第二主接触器122保持吸合，电梯控制柜30将通过电梯自动救援操作装置 10提供应急救援的电能。
(2)此时电梯自动救援操作装置10控制单元140控制关断三相桥式电路 113的所有开关管，停止对储能单元130充电。
(3)等待一段时间后，电源切换开关120切换完毕，电梯控制柜30完全掉电，控制单元140输出PWM信号控制三相桥式电路113的开关管动作，使储能单元130输出的直流电压逆变成三相交流脉冲波输出；三相交流脉冲波经过交流滤波器112滤除高频谐波，形成平滑的正弦波电压，再经过三相变压器111 进行升压；控制单元140通过采集三相变压器111高压侧电压信号，将输出电压调节为稳定的380V三相交流电，通过第二主接触器122输出至电梯控制柜 30。
(4)电梯控制柜30得电后，根据实际电梯运行条件进行应急救援动作。
(5)电梯应急救援运行结束后，发出反馈信号到电梯自动救援操作装置10 的控制单元140，电梯自动救援操作装置10延时一段时间后，停止输出。
(6)此时电梯自动救援操作装置10的控制单元140控制关断三相桥式电路113的所有开关管；控制第一主接触器121恢复到吸合状态，完成一次救援。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。