专利名称：一种电梯用节能驱动控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电梯驱动的技术领域，特别是涉及一种电梯用节能驱动控制器。
背景技术：
随着中国经济的飞速发展，国内经济发达的城市，纷纷进入国际化大都市的建设行列，城市扩展，高层、超高层的楼宇不断兴建，需要高速、超高速、大容量电梯与之配套，随着高速电梯的需求在增大，对高速电梯的控制方式也提出了更高的要求。目前高速电梯的控制方式主要有二种1)变频的直流控制直流电机；2)采用交流-直流-交流变频器技术控制交流电机；3)采用三相有源前级的变频控制。对于第一种控制方式，采用交流-直流的变频的直流控制，使用直流电机作为驱动，直流电机的炭刷容易损坏，维护难度较高，可靠性不高；对于第二种控制方式，采用交流-直流-交流变频器技术，电梯产生的再生能量通过制动单元驱动再生电阻消耗，对于低速和小载量的电梯，这种方法是可行，但对于高速大载量电梯来说，再生能量是非常巨大(10～20KW甚至更大)，如果通过电阻消耗，既浪费了能源，又产生大量的发热消耗，影响了环境；对于第三种控制方式，采用三相有源前级的变频控制，即前级采用可控整流器的交流-直流-交流变频器方式，将再生的能量反馈回电网，这种方式易对电网产生谐波的污染，需要通过前端增加大电感进行波形的整形，难以达到理想效果。
发明内容
本实用新型的目的就是为了节省能源，减少现有技术对环境的污染，提供了一种电梯用节能驱动控制器，把矩阵变频器交流-交流变频技术应用在高速电梯的控制上，具有十分优越的交流-交流变换性能，无电源高次谐波，实现了无谐波污染的电源反馈功能，并且可低速连续运行及d-q轴电流控制。
本实用新型的技术方案是这样实现的一种电梯用节能驱动控制器，是由三相电源、滤波器、变频器、曳引交流电机组成，其特征在于所述变频器为交流-交流变频器，且在三相电源与滤波器之间连接有缺相保护电路。
所述交流-交流变频器是矩阵变频器或矩阵式电力变换器。
所述滤波器为单级或多级LC滤波器。
本实用新型的优点在于具有十分优越的变换性能，不产生谐波污染，克服了电梯产生的再生能量对电网产生谐波的污染，减少电梯机房安装体积，总体性能高于三相有源前级的变频控制以及采用多重化技术的交流-直流-交流变频器控制，在世界各国日益关注可持续发展，大力推行电力环保、绿色电源的今天，它的应用具有现实意义，是未来极有发展前途的产品。
附图1是本实用新型的工作原理示意图；附图2是本实用新型缺相保护电路中的控制电路；附图3是现有技术的交流-直流-交流变频器技术控制工作原理示意图；
附图4是测试运行模式图；附图5是本实用新型和现有技术实施例一的能耗比较图；附图6是本实用新型和现有技术实施例一的年电费比较图；附图7是现有技术实施例一变频器部分的重量及体积示意图；附图8是本实用新型变频器部分的重量及体积示意图；附图9是现有技术中。采用三相有源前级的变频控制工作原理示意图；附图10是现有技术实施例二的相电压、相电流的输入波形图；附图11是现有技术实施例二的相电压、相电流的输出波形图；附图12是本实用新型的相电压、相电流的输入波形图；附图13是本实用新型的相电压、相电流的输出波形图；附图中1是缺相保护电路；2是滤波器；3是交流-交流变频器；4是缺相保护电路中的控制电路；5是缺相保护电路中的主电路接触器线包；5A是缺相保护电路中的主电路接触器常开触点；6是交流-直流-交流变频器；7是采用三相有源前级的交流-直流-交流变频器；下面通过附图对现有技术及本实用新型的实施例作进一步的说明具体实施方式
附图1是本实用新型的工作原理示意图，三相电源er、es、et输入到缺相保护电路1，缺相保护电路1是为了防止电源缺相而导致电压或电流过高，对矩阵变频器3造成损坏，其中的缺相控制电路4检测三相电源er、es、et是否缺相，如果三相电源er、es、et没有缺相，缺相控制电路4输出端K1、K3闭合，使控制主电路上的接触器线包5通电，主触点5A动作闭合，接通主电路，正常的三相电源经过LC滤波器2进行滤波，滤波器2可以采用单级或多级LC滤波器，主要是为了吸收矩阵变频器3输入电流中的开关频率谐波，三相电源滤波之后，输入到矩阵变频器3的三相输入端，矩阵变频器3是一种内部采用双向可控开关呈矩阵式排列的交流-交流直接变换器，采用PWM控制方法，其内部不含任何无源元件，基本目的就是采用合适的控制算法将三相输入电压转换为基波幅相频可调的三相输出电压，作为曳引电机M的传动电源，从而控制电机的运行，由于矩阵变频器3是采用双向可控开关，能够实现能量双向流动，便于电动机实现四象限运行，输出电压幅值和频率宽范围连续可调。矩阵变频器3能够实现单位输入功率因数，而与负载阻抗特性无关；实现功率集成后能够改善变换器内部的电磁兼容性，其输出的PWM电压特点和可调节的输入功率因数能够改善电动机、变换器与电源之间的电磁兼容性；结构简单，无储能元件，便于集成，能量密度大，传递能量效率高。因此，矩阵变频器3具有十分优越的变换性能，电梯制动时，能在本身不产生谐波污染的同时，对电网进行无功补偿，节约了能源。
附图2.是本实用新型缺相保护电路中的控制电路4，其输入端输入三相电源er、es、et，当三相电源er、es、et平衡时，缺相控制电路4输出端K1、K3闭合，使控制主电路上的接触器线包通电，主触点5A动作闭合，主电路接通；当三相电源er、es、et缺相时，缺相控制电路4输出端K1、K3断开，控制主电路上的接触器线包不通电，主触点5A断开，主电路断开；这样，便有效地保证了主电路在正常输入电源的情况下工作，从而保护了矩阵变频器不受损坏。
现有技术实施例一附图3是现有技术的交流-直流-交流变频器技术控制工作原理示意图，三相电源er、es、et输入到变频器6，首先经其内部的整流部分，把交流电变成直流电，再输入到逆变部分，转变成改变了电源频率的交流电，输出到曳引电机M，从而控制电机的运行，电梯制动时，产生的再生能量通过制动单元驱动，通过外接的再生电阻R消耗。
我们对本实用新型附图1、现有技术附图3进行了能耗试验，试验条件如下·额定载荷1150kg ·电动机 16kw 174rpm·轿厢载荷1200kg ·电动机功率 0.95kw·对重载荷1775kg ·驱动器功率·电梯速度150m/min交流-直流-交流变频器 0.95kw·加速度0.8m/sec2矩阵变频器0.97kw一日的平均运行周期数500次换算一年的运行周期数182,500次电费0.61元/kwh运行模式如图4。
图5是本实用新型实施例图1和现有技术实施例图3一个运行周期的能耗比较图，图6则是它们的年电费比较。从一个周期运行来看，现有技术的平均耗电是6.52kw，而本实用新型的平均耗电是2.47kw，节能效果达62％，年节约电费6,013元。
我们再比较一下附图3、附图1实施例的重量及体积。
附图7是附图3实施例的重量及体积，主要部件有400V、22KW的交流-直流-交流变频器，以及制动单元、电阻器，以我们目前所使用的规格来算，变频器的重量为44Kg，制动单元的重量为1.8Kg，电阻器的重量为50Kg，其总重量为95.8Kg，总体积约为0.1177m3；附图8是附图1实施例的重量及体积，主要部件有400V、22KW的矩阵变频器，以我们目前所使用的规格来算，其总重量为30Kg，总体积为0.0395m3；经以上比较，本实用新型实施例在总重量和总体积上，比现有技术实施例均减少了2/3，这无疑对目前电梯行业推行小机房或无机房技术，有着非常现实的意义。
现有技术实施例二附图9是现有技术中采用三相有源前级的变频控制工作原理示意图，三相电源e输入到变频器7，首先经其内部的可控整流部分，把交流电变成直流电，再输入到逆变部分，转变成改变了电源频率的交流电，输出到曳引电机M，从而控制电机的运行，电梯制动时，由于变频器7内部的逆变部分及可控整流部分是双向的，产生的再生能量通过交流-直流-交流的方式，逆变为与电网同频率同相位的交流电，反馈回电网。
附图10是本现有技术实施例图9的相电压和相电流的输入波形；
附图11是本现有技术实施例图9的相电压和相电流的输出波形；附图12是本实用新型图1的相电压和相电流的输入波形；附图13是本实用新型图1的相电压和相电流的输出波形；分别比较附图12和附图10，附图13和附图11，可以看出，在输入、输出侧的相电压和相电流方面，本实用新型的高次谐波成分明显比现有技术的有了降低，这对于系统节能有着非常大的帮助。
以上的描述只是本实用新型发明一个特定的实施例，本实用新型发明并不仅仅局限于以上图示或描述的特定的结构，权利要求将覆盖本实用新型发明的实质精神及范围内的所有变化方案。
权利要求1.一种电梯用节能驱动控制器，是由三相电源、滤波器、变频器、曳引交流电机组成，其特征在于所述变频器为交流-交流变频器，且在三相电源与滤波器之间连接有缺相保护电路。
2.根据权利要求1所述的一种电梯用节能驱动控制器，其特征在于所述交流-交流变频器是矩阵变频器或矩阵式电力变换器。
3.根据权利要求1所述的一种电梯用节能驱动控制器，其特征在于所述滤波器为单级或多级LC滤波器。
专利摘要本实用新型公开了一种电梯用节能驱动控制器，它是由三相电源、滤波器、变频器、曳引交流电机组成，其特征在于所述变频器为交流－交流变频器，且在三相电源与滤波器之间连接有缺相保护电路；它具有十分优越的AC－AC变换性能，无电源高次谐波，实现了无谐波污染的电源反馈功能，可低速连续运行，达到了电力环保、节约能源、减少电梯机房安装体积的目的。
文档编号H02H7/09GK2834014SQ20052006043
公开日2006年11月1日 申请日期2005年6月28日 优先权日2005年6月28日
发明者陈国丰, 梁东明, 周云翔, 吴俊杰 申请人:广州日立电梯有限公司