专利名称：电梯电能回馈装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电梯电能回馈装置，属于电梯节电设备。
技术背景现有电梯大多数没有加装电梯节电设备，仅少数电梯采用节能型的电梯主 机。节能型电梯主机就是永磁同步无齿轮主机，该主机只是耗电量相对低，仅 在耗能方面采用了相应的技术措施，而在产能方面没有采用任何技术措施。发明内容本发明所要解决的技术问题是提供一种能够将电梯运行及制动过程中产生 的泵升直流电压转换成交流电回馈到电网中的电梯电能回馈装置。 本发明解决其技术问题所采用的技术方案本发明包括有直流电压检测电路、过零检测电路、自动控制电路、隔离电 路、逆变器；直流电压检测电路的输入端接变频器直流母线，直流电压检测电 路的输出端接自动控制电路的输入端，过零检测电路的输入端接交流电网，过 零检测电路的输出端接自动控制电路的输入端，逆变器的输入端接变频器直流 母线；逆变器的控制端经隔离电路接自动控制电路的输出端，逆变器的输出反 馈给交流电网。本发明还包括有逆变器故障检测电路和逆变器输出交流电流检测电路；逆 变器故障检测电路的输入端接逆变器的故障信号输出端，逆变器故障检测电路 的输出端接自动控制电路的输入端；逆变器输出交流电流检测电路的输入端接 逆变器的交流输出端，逆变器输出交流电流检测电路的输出端接自动控制电路 的输入端。本发明的有益效果是节省电梯能耗，延长电梯使用寿命。 以普通住宅电梯为例 一部变频电梯，如果处于发电状态运行，在空载运 行的时候，每次发出来的电能约为0.2度左右。据有关数据统计，每年每台电梯 平均运行次数大概在20-30万次，这样就有约10万次左右处于发电状态。如果 楼层不高，按每次发电0.1度来计算，每年每台电梯能节电l万度。本发明的工作原理如下本发明通过直流电压检测电路检测变频器直流母线电压，将变频器制动过 程中的泵升直流电压由逆变器逆变为交流电压，并且通过过零检测电路对交流 电网相位、频率的检测，由自动控制电路调整使逆变后的交流电压与交流电网 达到同频率、同相位，然后反馈到交流电网，达到节约电能的目的。电梯变频器直流母线电压升高原理采用变频调速的电梯启动运行达到最高运行速度后具有最大的机械动能， 电梯到达目标楼层前要逐步减速到电梯运行停止运动为止，这一过程是电梯曳 引机释放机械动能的过程。升降电梯还是一个势能性负载。为了均匀拖动负载，电梯曳引机拖动的负 载由载客轿厢和对重平衡块组成，只有当轿厢载重量约为50% (1吨载客电梯 乘客为7人左右)时，轿厢和对重平衡块才相互平衡，否则，轿厢和对重平衡 块就会有质量差，使电梯运行时产生机械势能(电梯重载下行和轻载上行时会 产生这种势能)。电梯运行中多余的机械能(含以上所说的势能和动能)，通过曳引机和变频 器转换成直流电能储存在变频器直流回路中的电容中。此时电容就好比一个小 水库，回送到电容中的电能越多，电容上的电压就越高(好比水库水位超高)， 此电压就是变频器直流母线电压。本电能回馈装置在变频器直流母线电压超过 一定值时，就会进行回馈工作，将此电压逆变为交流电压，反馈给公共电网， 既可防止母线电压过高产生故障，又可节省电能。
图1为本发明的原理框图。图2为自动控制电路的电路原理图。图3为过零检测电路，直流电压检测电路，逆变器输出交流电流检测电路的电路原理图。图4为逆变器、隔离电路、逆变器故障检测电路的电路原理图。
具体实施方式
由图自动控制电路、隔离电路、逆变器；直流电压检测电路的输入端接变频器直流 母线，直流电压检测电路的输出端接自动控制电路的输入端，过零检测电路的 输入端接交流电网，过零检测电路的输出端接自动控制电路的输入端，逆变器 的输入端接变频器直流母线；逆变器的控制端经隔离电路接自动控制电路的输 出端，逆变器的输出反馈给交流电网。本实施例还包括有逆变器故障检测电路和逆变器输出交流电流检测电路； 逆变器故障检测电路的输入端接逆变器的故障信号输出端，逆变器故障检测电 路的输出端接自动控制电路的输入端；逆变器输出交流电流检测电路的输入端 接逆变器的交流输出端，逆变器输出交流电流检测电路的输出端接自动控制电 路的输入端。所述自动控制电路由单片机IC1及其外围元件晶体Yl、电容C1一C3、电 阻R1、 R20、 R21、按键S1—S6 (按键S1为菜单键选择本回馈装置的各项功 能菜单；按键S2为确认键选择某一项功能时，确定此次选择；按键S3为取 消键取消上一步的操作；按键S4为上调整按键调整参数时，向上增加参数； 按键S5为下调整按键调整参数时，向下减少参数；按键S6为故障复位按键 在回馈装置出现故障时，使用此按键使回馈单元重新运行，并且恢复反馈功能。) 存储器IC6及其外围元件电阻R2—R4、锁存器IC4、 IC5、数码管IC3及其外围 元件电阻R5—R12、数码管驱动电路、发光二极管D1—D6 (发光二极管D1为 参数修改指示灯在修改回馈装置参数时，点亮此指示灯；发光二极管D2为准 备就绪指示灯回馈装置在上电之后，有一定的初始化时间，初始化完成之后， 此指示灯点亮；发光二极管D3为运行指示灯有电能反馈时，此指示灯点亮； 发光二极管D4为故障指示灯回馈装置出现故障时，此指示灯点亮。发光二极 管D5、 D6为扩展功能预留)、串行接口模块IC2及其外围元件电容C4—C7、 接口器件Jl、 J2组成；单片机的型号为SPMC75F1X8，存储器IC6的5脚、6 脚分别接单片机IC1的12脚、13脚，锁存器IC4的11脚、12脚、14脚分别接 单片机IC1的15脚、16脚、14脚，锁存器IC5的14脚接锁存器IC4的9脚， 锁存器IC5的11脚、12脚接单片机IC1的15脚、16脚；串行接口模块IC2的 11脚、12脚分别接单片机IC1的19脚、18脚；单片机IC1的2 — 7脚分别接接口器件Jl的7—2脚，接口器件Jl的8 — 11脚分别接单片机IC1的42脚、41 脚、27脚、26脚；所述数码管驱动电路由晶体管BG1—BG5、电阻R13—R22组成，晶体管 BG1—BG5的基极分别接锁存器IC5的15脚、1—4脚，晶体管BG1—BG4的 集电极分别接数码管IC3的12脚、9脚、8脚、6脚，晶体管BG1—BG5的发 射极分别接+5V;发光二极管D1—D6的正极并联后接晶体管BG5的集电极，它们的负极分 别接数码管的ll脚、4脚、l脚、7脚、2脚、10脚；所述数码管IC3的11脚、7脚、4脚、2脚、l脚、10脚、5脚、3脚分别 经电阻R5—R12接锁存器IC4的15脚、l一7脚。所述直流电压检测电路由跟随器IC8A、光电耦合器IC9、放大器IC11A、 稳压二极管D7、 D8、电阻R26—R33、电容C10—C16组成；跟随器IC8A的正 向输入端3脚依次经电阻R29、R27接变频器直流母线的正极VDC，跟随器IC8A 的负向输入端2脚经电阻R30接模拟电路地PGND，电容C14、电阻R28、稳 压二极管D7并联后接在电阻R27与R29的节点与模拟电路地PGND之间，跟 随器IC8A的输出端1脚经电阻R31接光电耦合器IC9的输入端2脚，光电耦合 器IC9的输入端1脚接模拟电路地PGND，光电耦合器IC9的4脚接跟随器IC8A 的2脚，光电耦合器IC9的3脚接+15V，光电耦合器IC9的输出端6脚接放大 器IC11A的输入端2脚，光电耦合器IC9的5脚接数字电路地，放大器IC11A 的输出端1脚经电阻R33接接口器件J3的2脚，电阻R32接在放大器IC11A 的1脚与2脚之间，电容C15接在放大器IC11A的1脚与数字电路地之间，电 容C16与稳压二极管D8并联后接在接口器件J3的2脚与数字电路地之间。所述过零检测电路由比较器IC7B、电阻R23—R25、电容C8、 C9组成，比 较器IC7B的负向输入端4脚经电阻R25接交流电网的WA相，比较器IC7B的 正向输入端5脚接模拟电路地PGND，比较器IC7B的输出端2脚依次经电阻 R24、接口器件J3的1脚、接口器件J1的9脚接单片机IC1的41脚。所述的逆变器由功率模块IC12及其外围元件电阻R40—R47、电容C20— C33、稳压二极管D13、 二极管D10—D12组成，功率模块IC12的型号为PL50RLA120，功率模块IC12的输出端24脚、25脚、26脚的交流输出反馈给 交流电网。在图4中电容C20为滤波电容。所述隔离电路为由隔离器IC13—IC17、 IC19、非门IC21A—IC21F、电阻 R51—R62、电容C36—C48组成的6路隔离电路，6路隔离电路的结构相同， 其中第一路隔离电路的结构为隔离器IC13的输入端2脚依次经电阻R57、接 口器件J4的10脚、接口器件J3的7脚接单片机IC1的2脚，隔离器IC13的输 入端3脚接数字电路地，隔离器IC13的输出端6脚接非门IC21B的输入端3脚， 非门IC13的输出端4脚接功率模块IC12的9脚。所述逆变器输出交流电流检测电路由电流传感器IC18、跟随器IC8B、光电 耦合器ICIO、放大器IC11B、电阻R34—R39、电容C17—C19、稳压二极管D9 组成，电流传感器IC18的输入端1脚接功率模块IC12的输出端26脚，电流传 感器IC18的2脚接模拟电路地PGND，电流传感器IC18的输出端2脚依次经 电阻R34、 R35接比较器IC8A的正向输入端5脚、比较器IC8B的6脚经电阻 R36接模拟电路地PGND,比较器IC8B的输出端7脚经电阻R37接光电耦合器 IC10的输入端2脚，光电耦合器IC10的1脚接模拟电路地PGND，光电耦合器 IC10的3脚接+15V，光电耦合器IC10的输出端6脚接放大器IC11B的负向输 入端6脚，放大器IC11B的正向输入端5脚接数字电路地，放大器IC11B的输 出端7脚依次经电阻R39、接口器件J3的3脚、接口器件J1的IO脚接单片机 IC1的27脚，电容C18接在放大器IC11B的7脚与数字电路地之间，电容C19 与稳压二极管D9并联后接在接口器件J3的3脚与数字电路地之间。所述逆变器故障检测电路由光电耦合器IC20、电阻R48—R50、电容C34、 C35组成，光电耦合器IC20的输入端2脚接功率模块IC12的输出端6脚，光电 耦合器IC20的1脚经电阻R49接+5V，电容C34接在光电耦合器IC20的2脚 与模拟电路地PGND之间，电阻R50接在光电耦合器IC20的2脚与+5V之间， 光电耦合器IC20的输出端4脚依次经接口器件J4的7脚、接口器件J1的8脚 接单片机IC1的42脚，电容C35接在光电耦合器IC20的4脚与数字电路地之 间，电阻R48接在光电耦合器IC20的4脚与+5V之间。 在图2—4中，所涉及的四组直流电源分别如下(1) +15丫模拟电路直流电源，其正极标号为IPM-15，其负极为模拟电路 地(标号PGND)。(2) +5V模拟电路直流电源，其正极标号为P十5V，其负极为模拟电路地 (标号为PGND)。G)+5V数字电路直流电源，其正极标号为+5V，其负极为数字电路地(标 号为D。(4) +12V数字电路直流电源，其正极标号为+12V，其负极为数字电路地 (标号为^)。
权利要求
1.电梯电能回馈装置，其特征在于它包括有直流电压检测电路、过零检测电路、自动控制电路、隔离电路、逆变器；直流电压检测电路的输入端接变频器直流母线，直流电压检测电路的输出端接自动控制电路的输入端，过零检测电路的输入端接交流电网，过零检测电路的输出端接自动控制电路的输入端，逆变器的输入端接变频器直流母线；逆变器的控制端经隔离电路接自动控制电路的输出端，逆变器的输出反馈给交流电网。
2. 根据权利要求1所述的电梯电能回馈装置，其特征在于它还包括有逆变 器故障检测电路和逆变器输出交流电流检测电路；逆变器故障检测电路的输入 端接逆变器的故障信号输出端，逆变器故障检测电路的输出端接自动控制电路 的输入端；逆变器输出交流电流检测电路的输入端接逆变器的交流输出端，逆 变器输出交流电流检测电路的输出端接自动控制电路的输入端。
3. 根据权利要求1或2所述的电梯电能回馈装置，其特征在于所述自动控制 电路由单片机IC1及其外围元件晶体Y1、电容C1一C3、电阻R1、 R20、 R21、 按键S1—S6、存储器IC6及其外围元件电阻R2—R4、锁存器IC4、 IC5、数码 管IC3及其外围元件电阻R5—R12、数码管驱动电路、发光二极管D1—D6、串 行接口模块IC2及其外围元件电容C4一C7、接口器件J1、 J2组成；单片机的型 号为SPMC75F1X8，存储器IC6的5脚、6脚分别接单片机IC1的12脚、13脚， 锁存器IC4的11脚、12脚、14脚分别接单片机IC1的15脚、16脚、14脚， 锁存器IC5的14脚接锁存器IC4的9脚，锁存器IC5的11脚、12脚接单片机 IC1的15脚、16脚；串行接口模块IC2的11脚、12脚分别接单片机IC1的19 脚、18脚；单片机IC1的2—7脚分别接接口器件J1的7—2脚，接口器件J1 的8—li脚分别接单片机ICl的42脚、41脚、27脚、26脚；所述数码管驱动电路由晶体管BG1—BG5、电阻R13—R22组成，晶体管 BG1—BG5的基极分别接锁存器IC5的15脚、l一4脚，晶体管BG1—BG4的 集电极分别接数码管IC3的12脚、9脚、8脚、6脚，晶体管BG1—BG5的发 射极分别接+5V;发光二极管D1—D6的正极并联后接晶体管BG5的集电极，它们的负极分 别接数码管的ll脚、4脚、l脚、7脚、2脚、10脚；所述数码管IC3的11脚、7脚、4脚、2脚、1脚、10脚、5脚、3脚分别 经电阻R5—R12接锁存器IC4的15脚、l一7脚。
4. 根据权利要求3所述的电梯电能回馈装置，其特征在于所述直流电压检测 电路由跟随器IC8A、光电耦合器IC9、放大器IC11A、稳压二极管D7、 D8、电 阻R26—R33、电容C10—C16组成；跟随器IC8A的正向输入端3脚依次经电 阻R29、 R27接变频器直流母线的正极VDC，跟随器IC8A的负向输入端2脚经 电阻R30接模拟电路地PGND，电容C14、电阻R28、稳压二极管D7并联后接 在电阻R27与R29的节点与模拟电路地PGND之间，跟随器IC8A的输出端1 脚经电阻R31接光电耦合器IC9的输入端2脚，光电耦合器IC9的输入端1脚 接模拟电路地PGND，光电耦合器IC9的4脚接跟随器IC8A的2脚，光电耦合 器IC9的3脚接+15V，光电耦合器IC9的输出端6脚接放大器IC11A的输入端 2脚，光电耦合器IC9的5脚接数字电路地，放大器IC11A的输出端1脚经电 阻R33接接口器件J3的2脚，电阻R32接在放大器IC11A的1脚与2脚之间， 电容C15接在放大器IC11A的1脚与数字电路地之间，电容C16与稳压二极管 D8并联后接在接口器件J3的2脚与数字电路地之间。
5. 根据权利要求4所述的电梯电能回馈装置，其特征在于所述过零检测电路 由比较器IC7B、电阻R23—R25、电容C8、 C9组成，比较器IC7B的负向输入 端4脚经电阻R25接交流电网的WA相，比较器IC7B的正向输入端5脚接模拟 电路地PGND，比较器IC7B的输出端2脚依次经电阻R24、接口器件J3的1 脚、接口器件J1的9脚接单片机IC1的41脚。
6. 根据权利要求5所述的电梯电能回馈装置，其特征在于所述的逆变器由功 率模块IC12及其外围元件电阻R40—R47、电容C20—C33、稳压二极管D13、 二极管D10—D12组成，功率模块IC12的型号为PL50RLA120，功率模块K:12 的输出端24脚、25脚、26脚的交流输出反馈给交流电网。
7. 根据权利要求6所述的电梯电能回馈装置，其特征在于所述隔离电路为由 隔离器IC13—IC17、 IC19、非门IC21A—IC21F、电阻R51—R62、电容C36—C48组成的6路隔离电路，6路隔离电路的结构相同，其中第一路隔离电路的结 构为隔离器IC13的输入端2脚依次经电阻R57、接口器件J4的10脚、接口 器件J3的7脚接单片机IC1的2脚，隔离器IC13的输入端3脚接数字电路地， 隔离器IC13的输出端6脚接非门IC21B的输入端3脚，非门IC13的输出端4 脚接功率模块IC12的9脚。
8. 根据权利要求7所述的电梯电能回馈装置，其特征在于所述逆变器输出交 流电流检测电路由电流传感器IC18、跟随器IC8B、光电耦合器ICIO、放大器 IC11B、电阻R34—R39、电容C17—C19、稳压二极管D9组成，电流传感器IC18 的输入端1脚接功率模块IC12的输出端26脚，电流传感器IC18的2脚接模拟 电路地PGND，电流传感器IC18的输出端2脚依次经电阻R34、 R35接比较器 IC8A的正向输入端5脚、比较器IC8B的6脚经电阻R36接模拟电路地PGND， 比较器IC8B的输出端7脚经电阻R37接光电耦合器IC10的输入端2脚，光电 耦合器IC10的1脚接模拟电路地PGND，光电耦合器IC10的3脚接+15V，光 电耦合器IC10的输出端6脚接放大器IC11B的负向输入端6脚，放大器IC11B 的正向输入端5脚接数字电路地，放大器IC11B的输出端7脚依次经电阻R39、 接口器件J3的3脚、接口器件Jl的10脚接单片机IC1的27脚，电容C18接 在放大器IC11B的7脚与数字电路地之间，电容C19与稳压二极管D9并联后 接在接口器件J3的3脚与数字电路地之间。
9. 根据权利要求8所述的电梯电能回馈装置，其特征在于所述逆变器故障检 测电路由光电耦合器IC20、电阻R48—R50、电容C34、 C35组成，光电耦合器 IC20的输入端2脚接功率模块IC12的输出端6脚，光电耦合器IC20的1脚经 电阻R49接+5V，电容C34接在光电耦合器IC20的2脚与模拟电路地PGND之 间，电阻R50接在光电耦合器IC20的2脚与+5V之间，光电耦合器IC20的输 出端4脚依次经接口器件J4的7脚、接口器件Jl的8脚接单片机IC1的42脚， 电容C35接在光电耦合器IC20的4脚与数字电路地之间，电阻R48接在光电耦 合器IC20的4脚与+5V之间。
全文摘要
本发明涉及一种电梯电能回馈装置，它包括有直流电压检测电路、过零检测电路、自动控制电路、隔离电路、逆变器；直流电压检测电路的输入端接变频器直流母线，直流电压检测电路的输出端接自动控制电路的输入端，过零检测电路的输入端接交流电网，过零检测电路的输出端接自动控制电路的输入端，逆变器的输入端接变频器直流母线；逆变器的控制端经隔离电路接自动控制电路的输出端，逆变器的输出反馈给交流电网。本发明的有益效果是节省电梯能耗，延长电梯使用寿命。
文档编号B66B1/00GK101259929SQ20081005466
公开日2008年9月10日 申请日期2008年3月25日 优先权日2008年3月25日
发明者侯永捷 申请人:秦皇岛开发区前景电子科技有限公司