專利名稱：一種并聯(lián)式能量回饋電梯系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種帶能量回饋功能的電梯驅(qū)動系統(tǒng)，尤指一種具電動狀態(tài)時作 功率因素補償、發(fā)電狀態(tài)時作能量回生的電梯驅(qū)動系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前電梯行業(yè)中，帶有能量回饋功能的電梯已經(jīng)是各大廠家的在線產(chǎn)品， 而這些帶能量回饋功能的電梯一般可分為兩大類， 一類是串聯(lián)式回饋系統(tǒng)，另 一類是并聯(lián)式回饋系統(tǒng)。
串聯(lián)式回饋系統(tǒng)是指，直接將不可控整流模塊替換為可控功率模塊，采用
可四象限工作的雙PWM主功率拓樸，可直接實現(xiàn)能量的雙向流動，整機效率高， 無論在電梯發(fā)電或電動狀態(tài)下功率因素都可接近于1。目前采用該種串聯(lián)式回饋 系統(tǒng)的電梯企業(yè)， 一般都是基于這種串聯(lián)一體式回饋變頻器來制造電梯產(chǎn)品。 但是采用這種方式的成本高，器件的體積較大。
并聯(lián)式回饋系統(tǒng)是指，保持原有的變頻主回路不變，再增加一組能量回饋 裝置來實現(xiàn)電梯發(fā)電狀態(tài)下的能量回饋功能，而電梯電動狀態(tài)時，則仍按原有 的不可控整流方式動行。這種系統(tǒng)在電梯發(fā)電狀態(tài)時可使功率因素接近于1，但 在電動狀態(tài)時的功率因素則較低，其產(chǎn)生的諧波會污染電網(wǎng)。目前采用該并聯(lián) 式回饋系統(tǒng)的電梯企業(yè)，大多是直接外購成熟的能量回饋裝置，并接在原來的 變頻器中。例如，授權(quán)公告號為CN200990575Y的中國專利文獻(xiàn)中公開了 一種"電 梯變頻器外掛式能量回饋裝置"，采用這種方式的成本也較高，且電梯在電動狀 態(tài)時的功率因素低、諧波大。再如，公開號為CN101237185A的中國專利文獻(xiàn)中 公開了一種"適用于整流裝置的能量回饋與諧波無功補償系統(tǒng)"，但該系統(tǒng)在直 流母線的N側(cè)沒有加二極管，會在P麗整流模塊和不可控整流橋模塊的回路中 由于三相不平衡而產(chǎn)生循環(huán)電流，需要加大模塊的容量規(guī)格；系統(tǒng)輸入電流諧 波大、峰值高，同樣影響模塊容量規(guī)格；并且其輸入側(cè)傳感器的數(shù)量多，型號多，也會造成系統(tǒng)成本提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種并聯(lián)式能量回饋電梯系統(tǒng)，該系統(tǒng)中的能量回饋 裝置部分是以并聯(lián)的形式接在驅(qū)動主回路中，能夠改善功率因素，將發(fā)電狀態(tài) 時的能量回饋到電網(wǎng)，并實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保、成本降低的效果。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是 一種并聯(lián)式能量回饋電梯系統(tǒng)，包括不可控整 流橋模塊、直流母線電容、逆變功率模塊組成電梯的變頻驅(qū)動主回路，和升壓 濾波裝置、P麗整流模塊、直流母線電容、功率二極管模塊組成的能量回饋裝置， 以及控制器，在三相電源輸入端i殳有兩個電流傳感器，在電機三相輸入電源端 設(shè)置有兩個電流傳感器，分別用于為所述控制器提供電流反饋信號，所述控制 器用于為逆變功率模塊和PWM整流模塊提供P麗控制信號，直接控制其開關(guān)通 斷，所述功率二極管模塊由一個正極連接所述直流母線電容正極，負(fù)極連接直 流母線電容正極的功率二極管和一個正極連接所述直流母線電容負(fù)極，負(fù)極連 接直流母線電容負(fù)極的功率二極管組成。
通過驅(qū)動控制器對逆變功率模塊以及PWM整流模塊的控制，可使電梯在電 動狀態(tài)時，由能量回饋裝置作PFC (功率因素補償)的行為，可以削減電路中的 諧波THD，提高整個系統(tǒng)的功率因素；當(dāng)電梯在發(fā)電狀態(tài)時，電梯所產(chǎn)生的能量 通過能量回饋裝置回饋到電網(wǎng)中去。在系統(tǒng)運行在電動狀態(tài)兼PFC時，在能量 回饋裝置的直流母線中串接兩個功率二極管，用于抑制P麗整流模塊和不可控 整流橋模塊之間回路中產(chǎn)生的循環(huán)電流，使得三相回路平衡。
在三相電源輸入端與所述P麗整流模塊之間設(shè)有電抗器，其作用是抑制不 可控整流模塊的輸入電流波形的峰值，并且能夠使該電流的上升時間拉長，從 而降低P麗控制器的運算速度要求，使得系統(tǒng)中的驅(qū)動控制器能夠更好響應(yīng)電 流環(huán)控制，使得系統(tǒng)能夠更好地實現(xiàn)PFC的功能，功率因素和諧波THD更優(yōu)， 同時避免P麗載波信號對系統(tǒng)PFC功能的干擾。
所述的升壓濾波裝置由升壓電抗器及濾波電容組成?？蔀V掉高次諧波，并且該濾波裝置中的電抗器與P聖整流模塊共同組成一個斬波升壓電路，使能量 回饋裝置的直流母線電壓升高，以便保證實現(xiàn)能量回饋的功能。
本發(fā)明的優(yōu)點在于使得電梯在電動狀態(tài)時，由于進(jìn)行了 PFC (功率因素補 償)，所得功率因素可以提高，電梯在發(fā)電狀態(tài)時，可將能量回饋到電網(wǎng)；并且 由于能量回饋裝置并聯(lián)在主回路中，使得能量回饋裝置的容量可減半，同時很 好的抑制回路間的循環(huán)電流，實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保、成本降低的目的。


圖l是本發(fā)明實施例的結(jié)構(gòu)框圖2是本發(fā)明實施例的電路圖3是本發(fā)明實施例的不可控整流模塊的輸入電流波形圖； 圖4是本發(fā)明實施例的能量回饋裝置的輸入電流波形圖； 圖5是本發(fā)明實施例的電源輸入電流波形1、 電流傳感器，2、電抗器，3、不可控整流模塊，4、逆變功率模塊，5、 升壓濾波裝置，6、 P麗整流模塊，7、直流母線電容，8、功率二極管模塊，9、 電流傳感器，10、電機，11、轎廂，12、對重，13、驅(qū)動控制器，14、直流母 線電容。
具體實施例方式
實施例
參閱圖1和2，本發(fā)明的一種并聯(lián)式能量回饋電梯系統(tǒng)，由電流傳感器l、 電抗器2、不可控整流模塊3、逆變功率模塊4、升壓濾波裝置5、 PWM整流模塊 6、直流母線電容7、功率二極管模塊8、電流傳感器9、驅(qū)動控制器13、直流 母線電容14組成。其中電抗器2、不可控整流模塊3、直流母線電容14、逆變 功率模塊4組成本發(fā)明系統(tǒng)中的電梯驅(qū)動主回路；升壓濾波裝置5、 P觀整流模 塊6、直流母線電容7及功率二極管模塊8組成本發(fā)明系統(tǒng)中的能量回饋裝置。
能量回饋裝置中的P畫整流模塊6的直流側(cè)與不可控整流模塊3的直流側(cè)是用功率二極管模塊8來連接的。功率二極管模塊8由一個正極連接所述直流母 線電容14正極，負(fù)極連接直流母線電容7正極的功率二極管和一個正極連接所 述直流母線電容14負(fù)極，負(fù)極連接直流母線電容7負(fù)極的功率二極管組成。在 本發(fā)明系統(tǒng)的三相輸入電源端設(shè)有兩個電流傳感器1，而在電機的三相輸入電源 端同樣設(shè)有兩個電流傳感器9,這兩組電流傳感器的信號輸送到驅(qū)動控制器13 中去，參與P麗控制的算法。
當(dāng)本發(fā)明系統(tǒng)工作在電動狀態(tài)時，不可控整流才莫塊3的輸入電流如圖3所示， 而系統(tǒng)供電電源的電壓波形為正弦波，如果想要輸入功率為1的話，則電源輸 入電流波形也要為正弦波，且相位與電源電壓相同；因此，要^f吏電源電流波形 從如圖3所示的波形變?yōu)檎也?，本發(fā)明系統(tǒng)中的能量回饋裝置部分就要進(jìn)行 PFC (功率因素補償)的行為，并且該能量回饋裝置(即升壓濾波裝置5)的輸 入電流波形應(yīng)如圖4所示。也就是說，要使圖3的電流波形加上圖4的電流波 形應(yīng)該成為一組正弦波，如圖5的虛線所示。
在三相輸入電源端的兩個電流傳感器1將輸入電流的信號反饋到驅(qū)動控制 器13，驅(qū)動控制器13輸出P麗控制信號到PWM整流模塊6，使得P麗整流模塊 6工作，并由于直流母線電容14作為貯能原件，因而可以產(chǎn)生出PFC (功率因 素補償)所需要的補償電流。
由于本發(fā)明系統(tǒng)工作在電動狀態(tài)且作PFC時，在PWM整流;溪塊6和不可控整 流橋模塊3之間形成了回路，且由于直流母線電容等器件的影響，使得三相回 路不平衡，從而在PWM整流模塊6和不可控整流橋模塊3之間的回路中會產(chǎn)生 循環(huán)電流。因此，在母線負(fù)極側(cè)的功率二極管就會抑制回路中的循環(huán)電流。
在本發(fā)明系統(tǒng)的主驅(qū)動回路的前端增加一個電抗器2，能夠有效地抑制不可 控整流模塊3的輸入電流波形的峰值，并且能夠使該電流的上升時間拉長，使 得系統(tǒng)中的驅(qū)動控制器13能夠更好響應(yīng)電流環(huán)控制，令系統(tǒng)更好地實現(xiàn)PFC的 功能，功率因素和諧波THD更優(yōu)。
當(dāng)本發(fā)明系統(tǒng)工作在發(fā)電狀態(tài)時，由于電梯轎廂11和對重！2的重量不平衡， 必然會產(chǎn)生能量并通過電機10回到本系統(tǒng)中，發(fā)電狀態(tài)下所產(chǎn)生的電能從逆變功率模塊4進(jìn)入本系統(tǒng)，由于不可控整流橋模塊3阻斷了電能流回電網(wǎng)的通路， 因此驅(qū)動主回路的直流母線電壓就會泵升，當(dāng)其電壓泵升至比能量回饋裝置直 流母線的電壓高時，在母線正極側(cè)的功率二極管就會開通，驅(qū)動控制器13控制 P麗整流模塊6的開關(guān)通斷，使電能從P麗整流模塊6流過升壓濾波裝置5而回 到電網(wǎng)去。
上列詳細(xì)說明是針對本發(fā)明之一可行實施例的具體說明，該實施例并非用以 限制本發(fā)明的專利范圍，凡未脫離本發(fā)明所為的等效實施或變更，均應(yīng)包含于 本案的專利范圍中。
權(quán)利要求
1、一種并聯(lián)式能量回饋式電梯系統(tǒng)，包括不可控整流橋模塊(3)、直流母線電容(14)、逆變功率模塊(4)組成電梯的變頻驅(qū)動主回路，和升壓濾波裝置(5)、PWM整流模塊(6)、直流母線電容(7)、功率二極管模塊(8)組成的能量回饋裝置，以及控制器(13)，其特征在于在三相電源輸入端設(shè)有兩個電流傳感器(1)，在電機三相輸入電源端設(shè)置有兩個電流傳感器(9)，分別用于為所述控制器(13)提供電流反饋信號，所述控制器(13)用于為逆變功率模塊(4)和PWM整流模塊(6)提供PWM控制信號，直接控制其開關(guān)通斷，所述功率二極管模塊(8)由一個正極連接所述直流母線電容(14)正極，負(fù)極連接直流母線電容(7)正極的功率二極管和一個正極連接所述直流母線電容(14)負(fù)極，負(fù)極連接直流母線電容(7)負(fù)極的功率二極管組成。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種并聯(lián)式能量回饋式電梯系統(tǒng)，其特征在于在 三相電源輸入端與所述PWM整流模塊(6)之間設(shè)有電抗器(2)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種并聯(lián)式能量回饋式電梯系統(tǒng)，其特征在于 所述的升壓濾波裝置(5)由升壓電抗器及濾波電容組成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種并聯(lián)式能量回饋電梯系統(tǒng)，包括不可控整流橋模塊、直流母線電容、逆變功率模塊組成電梯的變頻驅(qū)動主回路，和升壓濾波裝置、PWM整流模塊、直流母線電容、功率二極管模塊組成的能量回饋裝置，以及控制器，在三相電源輸入端設(shè)有兩個電流傳感器，在電機三相輸入電源端設(shè)置有兩個電流傳感器，分別用于為所述控制器提供電流反饋信號，所述控制器用于為逆變功率模塊和PWM整流模塊提供PWM控制信號，直接控制其開關(guān)通斷，所述功率二極管模塊由串聯(lián)連接在直流母線正極側(cè)和負(fù)極側(cè)的兩個功率二極管組成。本發(fā)明的能量回饋裝置的容量可減半，同時很好的抑制回路間的循環(huán)電流，實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保、成本降低的目的。
文檔編號H02J3/01GK101527458SQ20091003849
公開日2009年9月9日 申請日期2009年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月8日
發(fā)明者中田孝則, 杜永聰, 汪安國, 郭志海 申請人:日立電梯(中國)有限公司