专利名称：一种电梯再生能量有源负载并网回馈控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电梯能源再生利用控制领域，特别是一种电梯再生能量有源负载并网回馈控制装置。
背景技术：
电梯已普遍用于生活中，轿箱式电梯系统存在“对重”装置，当电梯重载下行或空载上升时，为保持勻速运行，需要制动，在向下运行状态下势能在减少，系统对外做功。另夕卜，电梯停止过程中，电动机减速制动，都会产生再生能量，此时的电动机相当于在发电。这些再生能量对变频器产生能量反灌，使其母线电压急剧升高。为了吸收这部分能量，传统的电梯系统采用制动电阻，将能量完全通过电阻发热消耗掉，其缺点是纯粹的耗电，能耗指标低，增加了电梯的运营成本；或者用DC/DC转换将能量存储于蓄电池中，电池存储容量有限，不能高效利用再生能量。
实用新型内容本实用新型的目的在于克服上述现有的缺点，采用电梯再生能量有源负载并网回馈控制，利用回馈控制，动态监测与控制再生能量，达到高效的DC/AC转换和最大限度收集与利用再生能量，并把吸收的能量转为三相再生电回馈到电网中孔，实现控制反馈到电网能量随电梯再生能量的变化而变化。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是一种电梯再生能量有源负载并网回馈控制装置，该回馈装置为功率可控的DC/AC电路，它主要包括与电网相连接的电梯系统，该电梯系统具有一个变频器；该回馈控制系统还包括一高频PWM驱动脉冲电路和功率开关管控制电路，该高频PWM驱动脉冲电路的输入接变频器，是对电梯变频器的直流母线电压进行采样并转换成PWM驱动波信号输出；一电网/电梯系统输出电流整流采样电路；一电网/电梯系统输出电压采样电路；以及一功率开关管控制电路，该功率开关管控制电路的输入分别接高频PWM驱动脉冲电路的输出、电网/电梯系统输出电流整流采样电路和电网/电梯系统输出电压采样电路， 是将电网输出电流采样和输出交流电压采样，与反映直流母线电压的PWM驱动波信号进行比较，输出功率开关管驱动信号，组成回馈控制。所述的高频PWM驱动脉冲电路由电流感应器芯片IC1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、 电阻R4、电阻R5、电阻R6，电容Cl、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6和电容C7组成；芯片ICl的第2脚输出端直接接入直流母线电压采样；芯片ICl的第1脚输出端接电阻 R2与电容C5的并联回路，再串接电阻Rl接入直流母线电压采样；芯片ICl的第3脚接地； 芯片ICl的第4脚串接电容C4、电容C3，电阻R5的一端接入+5V电压，电阻R5的另一端接电容C2和芯片ICl的第4脚，电容C2、电容C3的另一端接地；芯片ICl的第5脚接地；芯片ICl的第6脚接电阻R6，串接电容C6滤波，电容C6 —端接电阻R6另一端，电容C6另一端接地，电阻R4、电阻R3并联一端接入直流母线电压采样和电容Cl 一端，电阻R4、电阻R3 并联另一端接输出驱动信号PWM，电容Cl另一端接地；芯片ICl的第7脚接+V电压；芯片 ICl的第8脚接+5V电压，电容C7的一端端接+5V电压，电容C7的另一端接地。
所述的功率开关管控制电路由比较器IC2、比较器IC3、比较器IC4、比较器IC5、比较器IC6、比较器IC7，电阻R8、电阻R9、电阻R10，电容C8、电容C9、电容ClO组成；该控制电路输入量有输出电流整流采样、驱动信号PWM、输出交流电压采样，输出为上功率管驱动信号和下功率管驱动信号；驱动信号PWM接比较器IC2的正输入端，+5V电压接入比较器IC2 负输入端，比较器IC2的比较输出信号经电阻R8与电容C8低通滤波后接比较器IC3的正输入端；输出电流采样信号输出端接入比较器IC3的负输入端，电容C9的一端接地，电容C9 的另一端接比较器IC3的负输入端；电阻R9的一端接比较器IC3的正输入端，电阻R9另一端接比较器IC3的负输入端，比较器IC3输出端经串接电阻RlO与电容ClO滤波后分别接入比较器IC4和比较器IC6的正输入端，比较器IC4、比较器IC6的负输入端分别接地；输出交流电压采样分别接入比较器IC5的负输入端和比较器IC7的正输入端，比较器IC5的正输入端接入下线设定值VL，比较器IC7的负输入端接入上线设定值VH ；比较器IC4与比较器IC5的输出信号共同产生下功率开关管导通信号，比较器IC6和比较器IC7的输出信号共同产生上功率开关管导通信号。本实用新型有益效果是电路结构简单，吸收功率可实现精确调准，所需成本低且实用性强适用范围广。本实用新型通过控制功率开关管的导通和关断，控制回馈电流，以平衡直流母线上的电压值，该装置具有以下技术优点1、采用功率可控的变换装置，吸收功率可以精确调整，适应的范围大；2、功率开关管的控制为高频化方式，最大频率为16KHZ，响应速度约为65微秒，调整速度快，效率高；3、能量回馈未启动时，只有辅助电源供电，损耗极小；4、DC/AC转换效率高，能将绝大部分再生能量转换为三相交流电，回馈至电网。
以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步详细说明；但本实用新型的一种电梯再生能量有源负载并网回馈控制装置不局限于实施例。
图1是电梯再生能量并网回馈装置与电梯的系统示意图；图2是电梯再生能量有源负载并网回馈装置的结构图；图3是本实用新型电梯再生能量有源负载并网回馈控制装置的原理框图；图4是本实用新型的高频PWM驱动脉冲电路结构示意图；图5是本实用新型的U相功率开关管控制电路结构示意图。
具体实施方式
如图1所示电梯再生能量并网回馈装置与电梯的系统示意图，在电梯系统11的变频器12直流母线回路与市电回路之间接入一个回馈装置2，回馈装置2采样电梯变频器的直流母线电压(DC+、DC-)，将电梯再生能量送入三相电网(U、V、W)中，如图2电梯再生能量有源负载并网回馈装置的结构图中，指出了回馈装置2中的控制装置所需采样信号采样点分布示意及输出信号控制位置，采样信号有霍尔电流、电网三相电压以及直流母线电压 (DC+、DC-)，输出信号为驱动信号，控制功率开关管Q的导通与关闭。实施例，请参见图3所示，本实用新型是一种电梯再生能量有源负载并网回馈控制装置，它包括与电网相连接的电梯系统11，该电梯系统11具有一变频器12 ；该回馈控制装置还包括一高频PWM驱动脉冲电路21，该高频PWM驱动脉冲电路21的输入接变频器12，是对电梯变频器12的直流母线电压进行采样并转换成PWM驱动波信号输出；一电网/电梯系统输出电流整流采样电路31 ；一电网/电梯系统输出电压采样电路32;以及一功率开关管控制电路22，该功率开关管控制电路22的输入分别接高频PWM驱动脉冲电路21的输出、电网/电梯系统输出电流整流采样电路31和电网/电梯系统输出电压采样电路32，是将电网输出电流采样和输出交流电压采样，与反映直流母线电压的PWM 驱动波信号进行比较，输出功率开关管驱动信号，组成回馈控制。请参见图4所示，高频PWM驱动脉冲电路21将电梯变频器12母线电压采样转换成PWM驱动信号，直流母线电压的变化会改变驱动信号占空比；所述的高频PWM驱动脉冲电路21由电流感应器芯片1(1、电阻1 1、电阻1 2、电阻1 3、电阻1 4、电阻1 5、电阻1 6，电容Cl、 电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6和电容C7组成；芯片ICl的第2脚输出端直接接入直流母线电压采样；芯片ICl的第1脚输出端接电阻R2与电容C5的并联回路，再串接电阻Rl接入直流母线电压采样；芯片ICl的第3脚接地；芯片ICl的第4脚串接电容C4、 电容C3，电阻R5的一端接入+5V电压，电阻R5的另一端接电容C2和芯片ICl的第4脚，电容C2、电容C3的另一端接地；芯片ICl的第5脚接地；芯片ICl的第6脚接电阻R6，串接电容C6滤波，电容C6 —端接电阻R6另一端，电容C6另一端接地，电阻R4、电阻R3并联一端接入直流母线电压采样和电容Cl 一端，电阻R4、电阻R3并联另一端接输出驱动信号PWM， 电容Cl另一端接地；芯片ICl的第7脚接+V电压；芯片ICl的第8脚接+5V电压，电容C7 的一端端接+5V电压，电容C7的另一端接地。请参见图5所示，三相电中的U相功率开关管控制电路22主要由比较器及滤波电路组成，该功率开关管控制电路22输入量有输出电流整流采样即回馈电流采样、驱动信号 PWM、输出交流电压采样，输出为上功率管驱动信号U/UP和下功率管驱动信号U/dowm ；当输出采样电流小于驱动信号PWM时，功率开关管打开，输出电流增大，当输出电流采样大于驱动信号PWM时，功率开关管关闭，输出电流减小；当减小到低于PWM时，功 率开关管再次导通，以此实现能量的回馈。所述的功率开关管控制电路22由比较器IC2、比较器IC3、比较器 IC4、比较器IC5、比较器IC6、比较器IC7，电阻R8、电阻R9、电阻R10,电容C8、电容C9、电容 ClO组成；该控制电路输入量有输出电流整流采样、驱动信号PWM、输出交流电压采样，输出为上功率管驱动信号和下功率管驱动信号；驱动信号PWM接比较器IC2的正输入端，+5V电压接入比较器IC2负输入端，比较器IC2的比较输出信号经电阻R8与电容C8低通滤波后接比较器IC3的正输入端；输出电流采样信号输出端接入比较器IC3的负输入端，电容C9 的一端接地，电容C9的另一端接比较器IC3的负输入端；电阻R9的一端接比较器IC3的正输入端，电阻R9另一端接比较器IC3的负输入端，比较器IC3输出端经串接电阻RlO与电容Cio滤波后分别接入比较器IC4和比较器IC6的正输入端，比较器IC4、比较器IC6的负输入端分别接地；输出交流电压采样分别接入比较器IC5的负输入端和比较器IC7的正输入端，比较器IC5的正输入端接入下线设定值VL，比较器IC7的负输入端接入上线设定值 VH ；比较器IC4与比较器IC5的输出信号共同产生下功率开关管导通信号，比较器IC6和比较器IC7的输出信号共同产生上功率开关管导通信号。
上述说明仅详述了三相电中U相电工作原理，另外两相V、W相工作实现原理同U 相类似，在此不作详细说明；此实施例仅用来说明本实用新型一种电梯再生能量有源负载并网回馈控制装置，但本实用新型并不局限于实施例，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本实用新型技术方案的保护范围内。
权利要求1.一种电梯再生能量有源负载并网回馈控制装置，其包含与电网相连接的电梯系统， 该电梯系统具有一个变频器；其特征在于该回馈控制装置还包括一高频PWM驱动脉冲电路，该高频PWM驱动脉冲电路的输入接变频器，是对电梯变频器的直流母线电压进行采样并转换成PWM驱动波信号输出；一电网/电梯系统输出电流整流采样电路；一电网/电梯系统输出采样电路；以及一功率开关管控制电路，该功率开关管控制电路的输入分别接高频PWM驱动脉冲电路的输出、电网/电梯系统输出电流整流采样电路和电网/电梯系统输出电压采样电路，是将自身电网输出电流采样和输出交流电压采样，与反映直流母线电压的PWM驱动波信号进行比较，输出功率开关管驱动信号，组成回馈控制。
2.根据权利要求1所述的一种电梯再生能量有源负载并网回馈控制装置，其特征在于所述的高频PWM驱动脉冲电路由电流感应器芯片IC1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻 R4、电阻R5、电阻R6，电容Cl、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6和电容C7组成；芯片ICl的第2脚输出端直接接入直流母线电压采样；芯片ICl的第1脚输出端接电阻R2与电容C5的并联回路，再串接电阻Rl接入直流母线电压采样；芯片ICl的第3脚接地；芯片 ICl的第4脚串接电容C4、电容C3，电阻R5的一端接入+5V电压，电阻R5的另一端接电容 C2和芯片ICl的第4脚，电容C2、电容C3的另一端接地；芯片ICl的第5脚接地；芯片ICl 的第6脚接电阻R6，串接电容C6滤波，电容C6 —端接电阻R6另一端，电容C6另一端接地， 电阻R4、电阻R3并联一端接入直流母线电压采样和电容Cl 一端，电阻R4、电阻R3并联另一端接输出驱动信号PWM，电容Cl另一端接地；芯片ICl的第7脚接+V电压；芯片ICl的第8脚接+5V电压，电容C7的一端端接+5V电压，电容C7的另一端接地。
3.根据权利要求1所述的一种电梯再生能量有源负载并网回馈控制装置，其特征在于所述的功率开关管控制电路由比较器IC2、比较器IC3、比较器IC4、比较器IC5、比较器 IC6、比较器IC7，电阻R8、电阻R9、电阻R10，电容C8、电容C9、电容ClO组成；该控制电路输入量有输出电流整流采样、驱动信号PWM、输出交流电压采样，输出为上功率管驱动信号和下功率管驱动信号；驱动信号PWM接比较器IC2的正输入端，+5V电压接入比较器IC2负输入端，比较器IC2的比较输出信号经电阻R8与电容C8低通滤波后接比较器IC3的正输入端；输出电流采样信号输出端接入比较器IC3的负输入端，电容C9的一端接地，电容C9的另一端接比较器IC3的负输入端；电阻R9的一端接比较器IC3的正输入端，电阻R9另一端接比较器IC3的负输入端，比较器IC3输出端经串接电阻RlO与电容ClO滤波后分别接入比较器IC4和比较器IC6的正输入端，比较器IC4、比较器IC6的负输入端分别接地；输出交流电压采样分别接入比较器IC5的负输入端和比较器IC7的正输入端，比较器IC5的正输入端接入下线设定值VL，比较器IC7的负输入端接入上线设定值VH ；比较器IC4与比较器IC5的输出信号共同产生下功率开关管导通信号，比较器IC6和比较器IC7的输出信号共同产生上功率开关管导通信号。
专利摘要本实用新型公开了一种电梯再生能量有源负载并网回馈控制装置，包括高频PWM驱动脉冲电路、电网/电梯系统输出电流整流采样电路、电网/电梯系统输出采样电路和功率开关管控制电路；高频PWM驱动脉冲电路的输入信号为电梯系统的变频器的直流母线电压采样，输出为驱动信号PWM，直流母线电压的变化会改变驱动信号占空比；功率开关管控制电路主要由比较器电路组成，输入信号有驱动信号PWM、输出电流整流采样及输出交流电压采样，输出为驱动开关管导通信号，当输出采样电流小于驱动信号PWM时，打开功率开关管，输出电流增大，当输出电流采样大于驱动信号PWM时，功率开关管关闭，输出电流减小，当减小到低于PWM时，功率开关管再次导通，使得电梯再生能量高效地反馈到电网，实现能量的回馈。
文档编号H02J3/38GK201946992SQ20102069224
公开日2011年8月24日 申请日期2010年12月30日 优先权日2010年12月30日
发明者杜伟, 洪开慧, 王志东, 苏先进 申请人:厦门科华恒盛股份有限公司, 漳州科华技术有限责任公司