专利名称：电梯节能逆变同步技术装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电子、信息、能源多学科的技术领域，尤 指一种利用现代科技手段，主要用于实现电梯节能的高科技技术产口 叩O背景技术目前，在电梯运行控制系统中，几乎都在使用交直交变频器作 为驱动电机的调速工具。这类变频器功率因数高、效率高、精度高、 调速范围宽，所以获得广泛应用。通用变频器多为电压型交-直-交变频器。这类变频器的原理是， 三相交流电首先经过二极管不控整流桥得到脉动直流电，再经电解 电容滤波稳压，最后经有源逆变输出电压、频率可调的交流电给电 动机供电。但是通用变频器既不能直接用于需要快速起、制动和频 繁正、反转的调速系统，又不能将电机发电状态产生的电能回馈电 网。因为这种系统要求电机四象限运行，当电梯减速、制动以及电 梯上行时，电机处于再生发电状态。由于变频器的二极管不控整流 器能量传输不可逆，产生的再生电能传输到直流侧滤波电容上，产生泵升电压。而以绝缘栅双极型晶体管IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor)为代表的全控型器件耐压较低，过高的泵升 电压有可能损坏开关器件、电解电容，甚至会破坏电机的绝缘，从 而威胁系统安全工作，目前只能通过能耗电阻把这部分能量以热能的形式浪费掉，并且由于电阻发热严重，使系统的工作可靠性、稳 定性受到不良影响。为了解决电梯处于再生发电状态产生的再生能量问题，相应地 产生了电梯再生能量回馈装置。但是常用的电子逆变回馈系统中， 一般都是利用三相交流电压的过零点作为逆变电压输出的相位同步 时间。发明内容为了克服上述不足之处，本实用新型的主要目的旨在提供一种以电网线电压60度作为电梯节能逆变系统的并网同步信号，输出为 逆变电压控制信号的电梯节能逆变同步技术装置。本实用新型要解决的技术问题是主要解决如何使变频调速电 梯运行中电机发电状态下，电机输出能量回馈电网运行中逆变电压 的并网同步等有关技术问题。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是该装置由滤波 器、整流稳压器、电压比较器、隔离器，电源及单片机等部件组成， 该装置至少包括一交流线电压60度相位同步电路和一单片机控制器组合为一逆变同步技术装置；交流线电压60度相位同步电路模块的输出脉冲信号传 送到单片机控制器的外部中断源的输入端；一交流线电压60度相位同步电路由滤波及信号处理、比较电路和 光电隔离模块组成，滤波及信号处理模块的输入端与电网交流线电压 经过同步变压器的15V交流电压信号的输出端相连接，滤波及信号处理模块的输出端与比较电路模块的输入端相连接，比较电路模块的输 出端与光电隔离模块的输入端相连接，光电隔离模块的输出端与单片 机控制器模块的输入端相连接。所述的电梯节能逆变同步技术装置的交流线电压60度相位同步 电路模块包括交流输入滤波、整流稳压及滤波、60度相位设定及比 较和光电隔离及电平转换电路等，其中交流输入滤波电路的输入端与同步变压器的15V交流电压信号的 输出端相连接，交流输入滤波电路的输出端与整流稳压及滤波的输入 端相连接，整流稳压及滤波电路的输出端与60度相位设定及比较的输入端相连接，60度相位设定及比较电路的输出端与光电隔离及电平转换电路的输入端相连接，光电隔离及电平转换电路的输出端为同步信 号输出。所述的电梯节能逆变同步技术装置的交流输入滤波电路的电阻Rl的一端与交流线电压输入端相连接，另一端与整流稳压及滤波的 一二极管的正端相连接；所述的整流稳压及滤波电路的稳压管、电容和电阻R2的两端相 互并接后，其一公共端同时与一二极管的负端和比较器U1正输入端 相连接，另一公共端同时与另一二极管的正端和比较器U1负输入端 相连接；所述的60度相位设定及比较中的比较器U1正输入端同时与一 二极管的负端和稳压管、电容和电阻R2的一公共端相连接，负输入 端与电位器的中间抽头相连接，比较器Ul负端的输入电压等于60 度相位时比较器U1正输入端的电压值，比较器U1正输入端的电压 值为电阻R2上的分压值；60度相位设定及比较中的电位器的一端 与正电源相连接，另一端与负电源相连接；所述的光电隔离及电平转换电路的光电隔离器U2的引脚2与 60度相位设定及比较中的比较器U1的输出端相连接，引脚3与负 电源相连接，引脚5接地，引脚6为同步信号输出端，引脚7和引 脚8相互并接后与正电源相连接。所述的电梯节能逆变同步技术装置的电位器的电阻选为不为零， 且电位器的中间抽头与比较器U1的负输入端相连接。本实用新型的有益效果是该装置解决了变频调速电梯运行中 电机发电状态下，电机输出能量回馈电网运行中逆变电压的并网同 步等技术问题；该装置利用交流线电压的60度作为逆变电压输出的同步信号，简化了控制程序，同时在专利产品<电梯大功率电子 节能装置>中成功得到应用。
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。附图1为本实用新型整体结构方框示意图；附图2为本实用新型交流线电压60度相位同步电路原理图;附图中标号说明l一滤波及信号处理；2— 比较电路；3— 光电隔离；5— 交流输入滤波；6— 整流稳压及滤波；7— 60度相位设定及比较；8— 光电隔离及电平转换；10—交流线电压60度相位同步电路; 20—单片机控制器；具体实施方式
请参阅附图1、 2所示，本实用新型由滤波器、整流稳压器、电 压比较器、隔离器，电源及单片机等部件组成，该装置至少包括一交流线电压60度相位同步电路10和一单片机控制器20组合为 一逆变同步技术装置；交流线电压60度相位同步电路10模块的输出脉 冲信号传送到单片机控制器20的外部中断源的输入端；一交流线电压60度相位同步电路10由滤波及信号处理1、比较电 路2和光电隔离3模块组成，滤波及信号处理l模块的输入端与电网交 流线电压经过同步变压器的15V交流电压信号的输出端相连接，滤波 及信号处理1模块的输出端与比较电路2模块的输入端相连接，比较电 路2模块的输出端与光电隔离3模块的输入端相连接，光电隔离3模块 的输出端与单片机控制器20模块的输入端相连接。请参阅附图2所示，所述的电梯节能逆变同步技术装置的交流线 电压60度相位同步电路10模块包括交流输入滤波5、整流稳压及滤 波6、 60度相位设定及比较7和光电隔离及电平转换8电路，其中交流输入滤波5电路的输入端与同步变压器的15V交流电压信号 的输出端相连接，交流输入滤波5电路的输出端与整流稳压及滤波6 的输入端相连接，整流稳压及滤波6电路的输出端与60度相位设定及 比较7的输入端相连接，60度相位设定及比较7电路的输出端与光电隔 离及电平转换8电路的输入端相连接，光电隔离及电平转换8电路的输 出端为同步信号输出。所述的电梯节能逆变同步技术装置的交流输入滤波5电路的电 阻R1的一端与交流线电压输入端相连接，另一端与整流稳压及滤波 6的一二极管的正端相连接；所述的整流稳压及滤波6电路的稳压管、电容和电阻R2的两端 相互并接后，其一公共端同时与一二极管的负端和比较器U1正输入 端相连接，另一公共端同时与另一二极管的正端和比较器U1负输入 端相连接；所述的60度相位设定及比较7中的比较器Ul正输入端同时与 一二极管的负端和稳压管、电容和电阻R2的一公共端相连接，负输 入端与电位器的中间抽头相连接，比较器Ul负端的输入电压等于 60度相位时比较器U1正输入端的电压值，比较器U1正输入端的电 压值为电阻R2上的分压值；60度相位设定及比较7中的电位器的 一端与正电源相连接，另一端与负电源相连接；所述的光电隔离及电平转换8电路的光电隔离器U2的引脚2 与60度相位设定及比较7中的比较器Ul的输出端相连接，引脚3 与负电源相连接，引脚5接地，引脚6为同步信号输出端，引脚7 和引脚8相互并接后与正电源相连接。所述的电梯节能逆变同步技术装置的电位器的电阻选为不为零， 且电位器的中间抽头与比较器U1的负输入端相连接。本实用新型的工作原理为电网交流线电压经过同步变压器输出与输入线电压同步的15V 交流电压信号，该信号经过交流滤波(如图2中交流输入滤波电路 部分)，二极管整流稳压保护(见图2中整流稳压及滤波电路部分) 后，取出交流正半周信号到比较器的正输入端，与另比较器的负端 的给定电压进行比较(见图2中的60度相位设定及比较电路部分)， 当其值大于给定电压时，比较器输出高电平信号，否则，输出低电 平信号。该脉冲信号经过光电隔离后反向并转换为0到5伏的脉冲 信号，然后送到单片机的外部中断源的输入端。本实用新型的具体实施步骤1. 将三相交流线电压的任一相接到输入380V输出15V的单 相交流同步变压器上输入端上，同步变压器的输出端即 15V交流电压接到图2中的①交流电压输入端。2. 通过电阻R1、 R2分压原理计算电网交流线电压60度相位 时，图2中的①的输入交流电压在比较器输入端即R2上 的分压值。3. 调整图2中与比较器相连的电位器，使其到比较器负端的 输入电压等于60度相位时，比较器正输入端的电压值即 由第二步计算出的R2上的分压值。4. 将光电隔离器的输出信号端与单片机89C52的外部中断 引脚相连，地端与单片机89C52的地端相连。本实用新型的具体实施例的说明请参阅附图1、 2所示，1. 图1中的单片机控制器为飞利浦公司生产的89C52单片机。2. 图2中，①为15V交流电网线电压信号输入端，②为送到单 片机的同步控制信号。3. 图2中，V+为+ 15伏直流电压的正端，V-为+ 15伏直流电压 的负端，VCC为+5伏直流电压的正端，地为+5伏直流电压的负一山顿。
权利要求1、一种电梯节能逆变同步技术装置，该装置有滤波器、整流稳压器、电压比较器、隔离器，电源及单片机，其特征在于该装置至少包括一交流线电压60度相位同步电路(10)和一单片机控制器(20)组合为一逆变同步技术装置；交流线电压60度相位同步电路(10)模块的输出脉冲信号传送到单片机控制器(20)的外部中断源的输入端；一交流线电压60度相位同步电路(10)由滤波及信号处理(1)、比较电路(2)和光电隔离(3)模块组成，滤波及信号处理(1)模块的输入端与电网交流线电压经过同步变压器的15V交流电压信号的输出端相连接，滤波及信号处理(1)模块的输出端与比较电路(2)模块的输入端相连接，比较电路(2)模块的输出端与光电隔离(3)模块的输入端相连接，光电隔离(3)模块的输出端与单片机控制器(20)模块的输入端相连接。
2、 根据权利要求l所述的电梯节能逆变同步技术装置，其特征在 于所述的交流线电压60度相位同步电路(10)模块包括交流输入 滤波(5)、整流稳压及滤波(6)、 60度相位设定及比较(7)和光电 隔离及电平转换(8)电路，其中交流输入滤波(5)电路的输入端与同步变压器的15V交流电压信 号的输出端相连接，交流输入滤波(5)电路的输出端与整流稳压及 滤波(6)的输入端相连接，整流稳压及滤波(6)电路的输出端与60 度相位设定及比较(7)的输入端相连接，60度相位设定及比较(7) 电路的输出端与光电隔离及电平转换(8)电路的输入端相连接，光 电隔离及电平转换(8)电路的输出端为同步信号输出。
3、 根据权利要求2所述的电梯节能逆变同步技术装置，其特征在于所述的交流输入滤波(5)电路的电阻R1的一端与交流线电 压输入端相连接，另一端与整流稳压及滤波(6)的一二极管的正端 相连接；所述的整流稳压及滤波(6)电路的稳压管、电容和电阻R2的 两端相互并接后，其一公共端同时与一二极管的负端和比较器Ul 正输入端相连接，另一公共端同时与另一二极管的正端和比较器U1 负输入端相连接；所述的60度相位设定及比较(7)中的比较器U1正输入端同时 与一二极管的负端和稳压管、电容和电阻R2的一公共端相连接，负 输入端与电位器的中间抽头相连接，比较器U1负端的输入电压等于 60度相位时比较器U1正输入端的电压值，比较器U1正输入端的电 压值为电阻R2上的分压值；60度相位设定及比较(7)中的电位器 的一端与正电源相连接，另一端与负电源相连接；所述的光电隔离及电平转换(8)电路的光电隔离器U2的引脚 2与60度相位设定及比较(7)中的比较器U1的输出端相连接，引 脚3与负电源相连接，引脚5接地，引脚6为同步信号输出端，引 脚7和引脚8相互并接后与正电源相连接。
4、根据权利要求3所述的电梯节能逆变同步技术装置，其特征在 于所述的电位器的电阻选为不为零，且电位器的中间抽头与比较器 Ul的负输入端相连接。
专利摘要一种涉及电子、信息、能源多学科的技术领域，尤指一种利用现代科技手段，主要用于实现电梯节能的高科技技术的电梯节能逆变同步技术装置。该装置由滤波器、整流稳压器、电压比较器、隔离器，电源及单片机等部件组成，至少包括交流线电压60度相位同步电路和一单片机控制器组合为一逆变同步技术装置；主要解决如何使变频调速电梯运行中电机发电状态下，电机输出能量回馈电网运行中逆变电压的并网同步等有关技术问题。本实用新型的积极效果是该装置利用交流线电压的60度作为逆变电压输出的同步信号，使逆变控制直接、有效，并简化了控制程序，同时在专利产品《电梯大功率电子节能装置》中成功得到应用。
文档编号H02M7/48GK201113454SQ200720074670
公开日2008年9月10日 申请日期2007年9月13日 优先权日2007年9月13日
发明者张自强, 徐素莉, 李传江, 肖隽亚, 茅红伟 申请人:上海师范大学