一种带有双向DC-DC变换器的电梯储能装置的制作方法

本实用新型涉及电能转换存储领域，特别涉及一种带有双向DC-DC变换器的电梯储能装置。

背景技术：
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随着中国经济的崛起，特别是城镇化进程的迅速推进，高层建筑被大量建设，这使电梯的使用以指数倍增张。在电梯运行过程中，轻载上行和重载下行系统势能将转换为电能，而一般电梯是用制动电阻直接将能量消耗掉，造成能源的浪费。

对于高层建筑电梯行业的特殊应用和发展，要求其有更高的安全性和可靠性，特别是对其设备的供电质量，提出了更高的要求。传统电梯控制系统的正常启动、运行和制动，是配有能耗制动单元，系统在制动过程中，能量以热的形式通过制动单元由制动电阻消耗掉，电能利用率很低。随着技术的发展和节能减排政策的实施，能量回馈装置在电梯行业中正逐步替代传统的能耗制动单元，实现电梯运行制动过程中产生的电能送回电网，供给周边其他设备使用，提高电能利用率。但是能量回馈装置本身也会对电网有谐波污染，加之电梯控制器本身(整流器、逆变器及各种开关电源等)对电网已经具有的谐波污染，电网污染进一步加重，严重影响电梯运行的可靠性和稳定性。

技术实现要素：
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本实用新型的目的在于提供一种能够提到电能利用率，提升电梯运行可靠性及稳定性的带有双向DC-DC变换器的电梯储能装置。

本实用新型由如下技术方案实施：

一种带有双向DC-DC变换器的电梯储能装置，包括控制器、驱动器、直流变换器、电梯控制系统直流端、储能装置；

所述控制器连接所述驱动器，用于发送储能驱动信号到所述驱动器；

所述驱动器连接所述直流变换器，用于将所述储能驱动信号转换为储能驱动电平发送到所述直流变换器；

所述直流变换器连接所述电梯控制系统直流端和所述储能装置，用于根据所述储能驱动电平控制直流变换器采集所述电梯控制系统直流端的第一直流电压并将所述第一直流电压转换为第二直流电压；

所述储能装置用于存储所述第二直流电压。

进一步地，所述控制器还用于发送供能驱动信号到所述驱动器；

所述驱动器还用于将所述供能驱动信号发送到所述直流变换器；

所述直流变换器还用于根据所述供能驱动信号采集所述储能装置存储的第二直流电压，并将所述第二直流电压转换为所述第一直流电压，对电梯进行供电。

进一步地，还包括第一滤波器，所述第一滤波器连接在所述直流变换器与所述储能装置之间，用于滤除所述直流变换器与所述储能装置之间的杂波信号。

进一步地，还包括第二滤波器，所述第二滤波器连接在所述直流变换器与所述电梯控制系统直流端之间，用于滤除所述直流变换器与所述电梯控制系统直流端之间的杂波信号。

进一步地，还包括过流保护电路，所述保护电路连接在所述第二滤波器与所述电梯控制系统直流端之间，用于对所述电梯储能装置进行过流保护。

进一步地，还包括充电保护装置，所述充电保护装置连接在所述直流变换器与所述电梯控制系统直流端之间，用于当所述直流变换器两端电压过小时对所述电梯储能装置进行充电保护。

进一步地，还包括检测电路，所述检测电路连接所述储能装置、所述直流变换器、所述电梯控制系统直流端、所述控制器，用于对应采集所述储能装置、所述直流变换器、所述电梯控制系统直流端输出的电压值，将所述电压值发送到所述控制器。

进一步地，所述控制器控制芯片为TMS320F28335芯片。

进一步地，所述储能装置为超级电容或电池组。

进一步地，所述第一滤波器、所述第二滤波器均为RC滤波器。

本实用新型的优点：

本实用新型的带有双向DC-DC变换器的电梯储能装置以TMS320F28335为控制系统的核心，能够高效的、安全的转换电能，在电梯控制系统直流端需要放电时，对超级电容或电池组的快速冲电，在电梯控制系统直流端需要消耗电能时，超级电容或电池组快速放电以提高电能利用率。

本实用新型的带有双向DC-DC变换器的电梯储能装置前端和后端都设置有滤波器，使得系统在能量流动过程中抑制自身谐波，减小电梯曳引机控制器的谐波影响，使引机控制器更平稳的运行。

本实用新型的带有双向DC-DC变换器的电梯储能装置结合电梯制动单元将多余电能释放掉，使得双向DC-DC储能装置能够安全有效的运行。

本实用新型的带有双向DC-DC变换器的电梯储能装置的储能装置可随用户的需求选择超级电容或电池组，以达到不同用户的不同需求，使得整个系统呈现多样性。

本实用新型的带有双向DC-DC变换器的过流保护电路的充电保护装置，为系统增添了保护屏障，使系统的可靠性和安全性得到全面的提升。

附图说明：

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的一个实施例中的带有双向DC-DC变换器的电梯储能装置模块框图。

图2为本发明的另一实施例中的带有双向DC-DC变换器的电梯储能装置模块框图。

图3为本发明的另一实施例中的带有双向DC-DC变换器的电梯储能装置模块框图。

图4为本发明的另一实施例中的带有双向DC-DC变换器的电梯储能装置模块框图。

图5为本发明的另一实施例中的带有双向DC-DC变换器的电梯储能装置模块框图。

图6为本发明的另一实施例中的带有双向DC-DC变换器的电梯储能装置模块框图。

具体实施方式：

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

图1为本发明的一个实施例中的带有双向DC-DC变换器的电梯储能装置模块框图，包括控制器、驱动器、直流变换器、电梯控制系统直流端、储能装置；

所述控制器连接所述驱动器，用于发送储能驱动信号到所述驱动器；

所述驱动器连接所述直流变换器，用于将所述储能驱动信号转换为储能驱动电平发送到所述直流变换器；

所述直流变换器连接所述电梯控制系统直流端和所述储能装置，用于根据所述储能驱动电平控制直流变换器采集所述电梯控制系统直流端的第一直流电压并将所述第一直流电压转换为第二直流电压；

所述储能装置用于存储所述第二直流电压。

控制器采用的TI公司32位浮点型数字信号处理器(TMS320F28335)，是本 DC-DC变换器的控制核心，其150MHz的高速时钟周期，它决定了本控制系统的主要性能和指标。其控制系统主要用来完成电压、电流等信号的采集和处理、指令电流的计算、开关策略的生成、PWM信号的输出、系统保护、回馈能量计量、人机界面、通讯等功能。

驱动器由CONCEPT公司2SC0108T系列的专用IGBT驱动器以及驱动转接模块组成，采用模块化的IGBT驱动器，实现IGBT安全可靠的驱动，增强系统的抗干扰性。

直流变换器为双向DC-DC变换器，由IGBT模块以及电解电容构成，采用电压源型逆变器，采用直流电容进行电压支撑，实现电梯储能系统的能量变换，为超级电容或电池组的快速充放电提供了重要保障。

在一个具体实施方式中，所述控制器还用于发送供能驱动信号到所述驱动器；

所述驱动器还用于将所述供能驱动信号发送到所述直流变换器；

所述直流变换器还用于根据所述供能驱动信号采集所述储能装置存储的第二直流电压，并将所述第二直流电压转换为所述第一直流电压，对电梯进行供电。

本实用新型的带有双向DC-DC变换器的电梯储能装置能够高效的、安全的转换电能，在电梯控制系统直流端需要放电时，对超级电容或电池组的快速冲电，在电梯控制系统直流端需要消耗电能时，超级电容或电池组快速放电以提高电能利用率。

在一个具体实施方式中，参看图2，还包括第一滤波器，所述第一滤波器连接在所述直流变换器与所述储能装置之间，用于滤除所述直流变换器与所述储能装置之间的杂波信号。所述第一滤波器由电容和电抗器组成作用是主要实现系统在能量流动过程中抑制自身谐波的作用，减小电梯变频器的谐波影响，使变频器更平稳的运行。

在一个具体实施方式中，参看图3，还包括第二滤波器，所述第二滤波器连接在所述直流变换器与所述电梯控制系统直流端之间，用于滤除所述直流变换器与所述电梯控制系统直流端之间的杂波信号。第二滤波器由电容和电抗器组成作用是主要实现系统在能量流动过程中抑制自身谐波的作用，减小电梯变频器的谐波影响，使变频器更平稳的运行。

在一个具体实施方式中，参看图4，还包括过流保护电路，所述保护电路连接在所述第二滤波器与所述电梯控制系统直流端之间，用于对所述电梯储能装置进行过流保护。过流保护电路由熔断器构成，当遭到过流或者意外短路时，能实现对本实用新型装置进行有效保护。

在一个具体实施方式中，参看图5，还包括充电保护装置，所述充电保护装置连接在所述直流变换器与所述电梯控制系统直流端之间，用于当所述直流变换器两端电压过小时对所述电梯储能装置进行充电保护。本实用新型的充电保护装置由接触器和旁路电阻构成，为直流变换器初始工作时提供能量缓冲，因为在直流变换器投入时，如果直流侧电容两端电压为零或者太小，IGBT内部的反并联二极管将承受很大的电容充电电流，很有可能损坏三相逆变器中的IGBT器件。

在一个具体实施方式中，参看图6，还包括检测电路，所述检测电路连接所述储能装置、所述直流变换器、所述电梯控制系统直流端、所述控制器，用于对应采集所述储能装置、所述直流变换器、所述电梯控制系统直流端输出的电压值，将所述电压值发送到所述控制器。检测电路通过电压互感器和电流互感器采集电梯控制系统直流端电压，直流变换器输出电压，超级电容或电池组的电压，直流变换器输入电流，通过信号调理电路转换成检测电路所需的0-3V的直流电压信号，实现对电梯控制系统直流端电压，直流变换器输出电压，超级电容或电池组的电压，直流变换器输入电流的采集。

优选的，所述控制器控制芯片为TMS320F28335芯片。

优选的，所述储能装置为超级电容或电池组。

优选的，所述第一滤波器、所述第二滤波器均为RC滤波器。

本实用新型的装置在工作时，检测系统通过电压和电流传感器检测电梯控制系统直流端电压，双向DC-DC输出电压，超级电容或电池组的电压，双向DC-DC 输入电流；然后经DSP控制系统的运算单元分析电梯曳引机的运行状态，判断电梯控制系统直流端电压与设定值的关系，计算出升降压控制策略指令I1，通过 PWM控制信号单元将I1指令信号转换为PWM指令输出，通过驱动电路的电平转换进而控制双向DC-DC变换器输出，以实现本实用新型装置的各种功能。

双向DC-DC变换器储能装置在电梯控制系统中工作状态如下：基本为两种工作状态：

状态一，电梯控制系统中的曳引机处于电动状态时，电梯运行需要从电网系统消耗能量，控制曳引机逆变器的直流侧电压比较低，且当超级电容或电池组没有电能时，双向DC-DC变换器储能装置的控制功能不起作用，相当于DSP控制系统的运算单元输出升降压控制策略指令信号为0；当超级电容或电池组有电能时，双向DC-DC变换器储能装置的回馈控制功能发挥作用，DSP控制系统的运算单元输出升降压控制策略指令信号为1，最终通过输出PWM生成控制单元输出升降压控制 PWM信号，控制双向DC-DC变换器将超级电容或电池组的电能向逆变器直流端释放；此时双向DC-DC变换器储能装置相当于一个直流电源。

状态二：电梯控制系统中的曳引机处于发动状态时，电梯控制系统中的曳引机向逆变器输出电能，使得控制曳引机逆变器的直流侧电压升高，当其电压未达到双向DC-DC变换器储能装置的电压设定值时，仍属于上述第一种状态，当电压达到并高于双向DC-DC变换器储能装置的电压设定值时，且超级电容及电池组未处于饱和状态时，其DSP控制系统的运算单元输出升降压控制策略的指令信号为非0，储能功能开启并运行，向超级电容或电池组充电；当超级电容或电池组的电能达到饱和状态时，DSP控制系统的运算单元输出升降压控制策略的指令信号变为0，此时如果逆变器的直流侧电压继续升高，且超过电梯制动单元的设定值时，多余的电能将通过电梯制动单元释放掉，这样就保护了整个系统不会过电压。

本实用新型装置中双向DC-DC变换器的设定值在48V-700V可任意设定，当超级电容或电池组达到饱和状态时，双向DC-DC变换器停止工作。这时直流母线上的电压如果继续上升，达到电梯制动单元的设定值，将通过电梯制动单元释放掉残余的能量，使本实用新型装置的运行更加稳定、安全。且本实用新型装置以 TMS320F28335为控制系统的核心，移相交错升降压控制、32bit DDS波形发生、高精度测量显示、PWM发波控制等均由此单元来实现。实现了高精度电压、频率控制，快速的故障保护以及精准的测量显示，16通道AD保证了用户关心的所有参数都能精准测量显示出来。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。