專利名稱：電梯控制裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種電梯控制裝置，特別是涉及一種利用含有η個支路的充放電電路和儲能裝置實現(xiàn)電梯節(jié)能、降低電梯電源設備電氣容量的電梯控制裝置。
背景技術：
電梯電機在輕載上行和重載下行時處于再生狀態(tài)，會產生再生能量并回送至直流母線。對于直流母線上的再生能量，能耗電阻法是利用能耗電阻將再生能量轉換成熱量并釋放掉來解決再生能量的處理問題。但該方法只是簡單地將再生能量轉化為熱能并釋放掉，客觀上會造成很大的能量浪費；能量回饋法是利用PWM整流器將再生能量回送至電網來解決再生能量的處理問題。盡管該方法利用PWM整流器實現(xiàn)再生能量的再利用，可有效降低電梯能耗。但一方面PWM整流器在電網出現(xiàn)異常等特殊情況下可能會出現(xiàn)無法正常工作或者出現(xiàn)性能下降等現(xiàn)象(如回饋電流諧波顯著增加、功率因數下降等)，另一方面若在某一地區(qū)存在數量較多的電梯同時向電網回饋電能時，尤其是當故障、元器件老化等原因而引起回饋電能質量降低時，可能會給電網造成無法預知的不利影響。與能耗電阻法和能量回饋法不同，能量存儲法利用儲能裝置實現(xiàn)了 “再生儲能、電動釋能”，不但可實現(xiàn)再生能量的再利用，而且不會對電網造成任何不良影響，是目前電梯運行過程中產生的再生能量的最佳處理方法。在現(xiàn)有利用儲能裝置處理電梯運行過程中產生的再生能量的技術中，其中作為直流母線電壓和儲能裝置橋梁的充放電回路采用了由2個功率開關元件和1個電抗器所構成的雙向Buck-Boost變換器結構，如中國發(fā)明專利申請公布說明書CN 101381046A、CN 1845417A 和 CN 1946625A 以及中國發(fā)明專利說明書 CN 100593504C、CN 100450907C 等。誠然，該種結構的充放電回路結構簡單、構成元件數量少、容易控制，但卻也存在著明顯的不足(1)由于儲能裝置的電壓水平通常會遠遠低于電梯直流母線電壓，因此當電梯電機以一定功率產生再生能量并需要儲存至儲能裝置時，往往會在該充放電回路儲能裝置側產生很大的電流，這會大大增加組成充放電回路的功率開關元件的額定電流值，進而導致成本大幅上升。(2)該結構的充放電回路的控制難度大。以采用電壓-電流雙閉環(huán)對充放電回路進行控制為例，外圍電壓環(huán)的不可避免的微小變化會導致內環(huán)電流指令的較大波動，這會使得儲能裝置的充放電電流在較大范圍持續(xù)波動，這顯然會對儲能裝置的性能、壽命等產生不利影響。(3)在該結構的充放電回路中，能量不論是從直流母線流向儲能裝置還是從儲能裝置流向直流母線，在任意時刻，能量流動只有一條通路。這樣，當構成能量流動通路的任一組成出現(xiàn)異常時，能量流動的通路都會受到嚴重影響甚至是完全中斷，這必會導致能量的流動無法順利完成，從而導致系統(tǒng)出現(xiàn)嚴重故障。因此，該結構的充放電回路的可靠程度非常低，很難適應電梯的高可靠性要求。
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因此，開發(fā)一種能夠有效降低功率開關元件額定電流、易于控制且可靠性高的儲能裝置和充放電電路及其控制方法就成為利用能量存儲法處理電梯再生能量的一個有待解決的課題。

發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種電梯控制裝置，不但能夠在電梯電機再生運行時儲存再生能量、在電梯電機電動運行時釋放能量，為電梯電機電動運行提供電能并藉此實現(xiàn)電梯節(jié)能，而且能有效降低電梯電源系統(tǒng)的設備容量。為解決上述技術問題，本發(fā)明的電梯控制裝置包括一母線電壓檢測裝置，設置于直流母線上，用于檢測直流母線電壓；一儲能裝置，經一充放電電路跨接于所述直流母線兩端，用于儲存電梯電機再生運行時產生的再生能量，并在電梯電機電動運行時將所儲能量釋放至直流母線；一儲能裝置狀態(tài)檢測器，用于檢測所述儲能裝置工作狀態(tài)；一充放電電路，設置于所述直流母線與儲能裝置之間，用于實現(xiàn)二者之間的能量雙向流動；一儲能裝置控制器，用于控制所述直流母線與儲能裝置間的能量流動；其中，所述充放電電路包含有η (η ^ 2)個并聯(lián)支路；所述儲能裝置控制器確定并依據一定策略將直流母線與儲能裝置間需傳遞再生能量或再生功率在所述充放電電路各支路間進行分配和控制。本發(fā)明可以達到的有益技術效果是1)利用儲能裝置控制器對含有η支路的儲能裝置充放電電路實施控制來實現(xiàn)對再生能量的儲存和釋放，因此可實現(xiàn)電梯節(jié)能。2)充放電電路通過采用η (η >2)個并聯(lián)支路的結構，因此可大幅降低所述充放電電路中的功率開關元件的電氣容量(主要是其額定電流)。3)可通過將儲能裝置中的能量釋放至直流母線，為電梯電機的大功率電動運行提供電能，有效消減電梯電機大功率運行時由電源設備提供的功率，因此可有效降低電梯電源設備的電氣容量。4)可將待傳遞的電流或功率平均分配至所述充放電電路的各個支路中，因此可實現(xiàn)流經各支路電流或功率的最小化和均衡化。5)可將發(fā)生故障的工作支路切換至非故障冗余支路，因此可實現(xiàn)所述充放電電路基于硬件冗余的容錯功能。6)可通過適當選擇冗余支路的方式來實現(xiàn)各支路功率開關元件的總開關次數的等量化，從而有利于各支路功率開關元件的壽命均衡化。7)可對工作支路功耗進行優(yōu)化，有效降低各支路功率開關元件的功耗，從而進一步實現(xiàn)電梯節(jié)能。


下面結合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細的說明圖1是本發(fā)明提供的電梯控制裝置一實施例總體結構示意圖2是圖1中充放電電路一實施例結構示意圖；圖3是圖1中儲能裝置控制器一實施例結構示意圖；圖4是母線電壓控制模塊的一實施例結構示意圖；圖5-8是圖3中總指令值生成單元實施例結構示意圖；圖9是另一母線電壓控制模塊的一實施例結構示意圖；圖10-13是圖3中總指令值生成單元實施例結構示意圖；圖14-17是圖3中分配單元實施例結構示意圖；圖18、19是圖3中支路控制單元實施例結構示意圖。圖中符號說明1、外部電源4、母線電壓檢測裝置7、逆變器10、曳引輪13、轎廂16、速度控制器19、充放電電路22、儲能裝置控制器
具體實施例方式參見圖1，在本實施例中，外部電源1與整流器2的三相交流側相連，整流器2的2 相直流側經直流母線6與逆變器7的2相直流側相連，平滑直流電容3和能耗電路5分別跨接于直流母線6兩端，母線電壓檢測裝置4設置在平滑直流電容3的兩端，逆變器7的3 相交流側經電流檢測裝置8與電梯電機9相連，電梯電機9經特定結構與曳引輪10相連， 轎廂13與對重12通過繩索懸吊于曳引輪10和導向輪11的兩側。電梯控制器17根據層站召喚、轎內指令或群控系統(tǒng)的調配命令生成電梯運行的速度指令值，速度控制器16根據電梯控制器17確定的速度指令值和速度檢測裝置15所檢測到的電梯電機9的實際轉速生成電流控制器14的電流指令值。電流控制器14根據速度控制器16生成的電流指令值和電流檢測裝置8的電流檢測結果生成對逆變器7的控制信號。能耗電路控制裝置18根據母線電壓檢測裝置4檢測到的直流母線電壓對能耗電路5進行控制。儲能裝置20經充放電電路19跨接于直流母線6的兩端。儲能裝置控制器22根據來自于儲能裝置狀態(tài)檢測器 21所檢測到的儲能裝置20的狀態(tài)信息和母線電壓檢測裝置4檢測到的直流母線電壓對充放電電路19進行控制，以此實現(xiàn)能量在儲能裝置20和直流母線6間的傳遞。電梯控制器17、速度控制器16和電流控制器14的控制原理與常規(guī)的電梯調速原理相同，不是本發(fā)明的關注點，此處不作贅述。下面將說明重點放在充放電電路19、儲能裝置20、儲能裝置狀態(tài)檢測器21和儲能裝置控制器22的工作過程上。當電梯電機9處于再生狀態(tài)時，所產生的再生能量被回送至直流母線6上，并在平滑直流電容3上累積，從而導致直流母線6上的電壓有升高趨勢。儲能裝置狀態(tài)檢測器21 實時檢測儲能裝置20的狀態(tài)信息(如電壓、電流、溫度等相關參數信息)，并將檢測結果送至儲能裝置控制器22。儲能裝置控制器22根據儲能裝置狀態(tài)檢測器21送來的儲能裝
2、整流器 5、能耗電路 8、電流檢測裝置 11、導向輪 14、電流控制器 17、電梯控制器 20、儲能裝置
3、平滑直流電容 6、直流母線 9、電梯電機 12、對重
15、速度檢測裝置 18、能耗電路控制裝置 21、儲能裝置狀態(tài)檢測器置20的狀態(tài)信息、母線電壓檢測裝置4檢測到的直流母線電壓和充放電電路19的狀態(tài)信息，對充放電電路19進行控制，使得直流母線6上的再生能量能夠經充放電電路19被傳送并儲存至儲能裝置20中。當電梯電機9產生的再生能量總量超過儲能裝置20的儲存容量或電梯電機9產生的再生功率(即單位時間內產生的再生能量的數量)或電流超過儲能裝置20所能吸收的上限或充放電電路19所允許的最大值時，直流母線6上累積的再生能量將會持續(xù)增加，從而引起直流母線電壓上升，當其超過預設值時，能耗電阻電路5會在能耗電路控制裝置18的控制下進行動作，最終將直流母線電壓穩(wěn)定在某個預定值或某一預定范圍內。當電梯電機9處于電動狀態(tài)時，電梯電機9經逆變器7從直流母線6上吸收電能， 從而導致直流母線6兩端的電壓有下降趨勢。儲能裝置控制器22根據儲能裝置狀態(tài)檢測器21檢測到的儲能裝置20的狀態(tài)信息、母線電壓檢測裝置4檢測到的直流母線電壓和充放電電路19的狀態(tài)信息，對充放電電路19進行控制，使得儲能裝置20經充放電電路19向直流母線6釋放所儲存的再生能量。當電梯電機9的吸收功率超過儲能裝置20的釋放功率上限或儲能裝置20因其所剩余能量達到其限制值而無法繼續(xù)釋放能量時，直流母線6兩端的電壓將會下降，當下降到一定程度時，外部電源1將會通過整流器2向直流母線6提供電能。圖2為充放電電路19的結構示意圖。由圖2可知，充放電電路19中包含有η個支路，且每個支路即為一個由2個開關元件、1個電抗器構成的雙向Buck-Boost變換器，此外每個支路還包含有1個用于檢測支路電流的DC-DC電流檢測器。η個支路相互并聯(lián)后即組成所述充放電電路19，且一側端與支流母線6的兩端相連，另一側端與儲能裝置20相連。 通過對充放電電路19中的2Χη個開關元件進行適當的開通與關斷控制，即可實現(xiàn)能量在充放電電路19中的雙向傳遞。圖3為儲能裝置控制器的結構示意圖。由圖3可知，儲能裝置控制器22包含3個組成部分總指令值生成單元，生成充放電電路19的η個支路的總電流指令值或總功率指令值。分配單元，確定適當分配策略，并依據該策略將上述總電流指令值或總功率指令值分配至各支路，生成各支路電流或功率指令值。支路控制單元，根據各支路電流或功率指令值對充放電電路19的各支路進行控制，實現(xiàn)支路電流或功率對其指令值的跟蹤。在一實施例中，所述總指令值生成單元由一母線電壓控制模塊構成，母線電壓控制模塊的結構如圖4所示，其工作過程為首先預設的母線電壓參考值(恒定常值或可變函數)和母線電壓檢測裝置4的檢測結果作為輸入被送入一減法器，然后減法器經減法運算后得到其輸出——母線電壓誤差evd。，接下來母線電壓誤差evd。作為輸入被送入母線電壓控制器，最后經母線電壓控制器的控制作用后得到其輸出——η支路總電流指令值。在一實施例中，所述總指令值生成單元由一電機負載電流計算模塊構成，其結構如圖5所示，此處總指令值生成單元直接將電梯電機負載電流計算模塊輸出的負載電流作為η支路總電流指令值。電梯電機負載電流計算模塊可通過檢測直流母線電流來得到電梯電機的負載電
8流，或是利用逆變器3相側電流、或交軸電流、或交軸電流指令值、或力矩電流、或力矩電流指令值通過適當計算得到電梯電機的負載電流。在一實施例中，所述總指令值生成單元還可采用圖6所示結構，其工作過程為首先由電梯運行所需功率計算模塊計算出電梯運行所需的功率，然后將其除以母線電壓檢測裝置4檢測到的直流母線6兩端的電壓，最后將除法運算得到的商作為η支路總電流指令值。對于電梯運行所需功率的計算，電梯運行所需功率計算模塊可以通過計算電梯電機的力矩，或力矩電流與角速度之積，或交軸電流與交軸電壓指令值的乘積加上直軸電流與直軸電壓指令值的乘積所得到的和，或交軸電流指令值與交軸電壓指令值的乘積加上直軸電流與直軸電壓指令值的乘積所得到的和，或交軸電流與交軸電壓指令值的乘積加上直軸電流指令值與直軸電壓指令值的乘積所得到的和，或交軸電流指令值與交軸電壓指令值的乘積加上直軸電流指令值與直軸電壓指令值的乘積所得到的和；或者是首先根據轎廂負載稱量裝置(或稱“秤”)輸出的轎廂負載情況、電梯運行速度、加速度以及電梯系統(tǒng)參數計算出電梯的實時功率，最后再綜合考慮系統(tǒng)損耗、效率等因素對計算出的電梯實時功率進行適當調整后得到最終的電梯運行所需功率。總指令值生成單元還可采用圖7所示結構，其工作過程為首先由電梯電機負載電流計算模塊和母線電壓控制模塊分別計算電梯電機的負載電流和母線電壓誤差電流指令值，然后將其作為輸入一起送至一加法器，最后經加法器的加法運算后得到η支路總電流指令值。總指令值生成單元還可采用圖8所示結構，其工作過程為首先電梯運行所需功率計算模塊和母線電壓控制模塊分別計算電梯運行所需功率和母線電壓誤差電流指令值， 然后將得到的電梯運行所需功率與母線電壓\c做除法運算，得到的商再和母線電壓誤差電流指令值作為輸入被一起送至一加法器，最后經加法器的加法運算得到η支路總電流指令值。圖7、8中所示的母線電壓控制模塊的結構即為圖4所示的結構。總指令值生成單元亦可由另一母線電壓控制模塊構成，其結構如圖9所示，可見其結構與工作原理均與圖4所示母線電壓控制模塊相似，區(qū)別在于其輸出不再是η支路總電流指令值，而是η支路總功率指令值，故此處不作贅述?？傊噶钪瞪蓡卧€可采用圖10所示結構，其工作過程為首先由電梯電機負載電流計算模塊計算出電梯電機的負載電流，然后將其乘以母線電壓檢測裝置4檢測到的直流母線6兩端的電壓，最后將乘法運算得到的積作為η支路總功率指令值。在一實施例中，所述總指令值生成單元由一電梯運行所需功率計算模塊構成，其結構如圖11所示，此處總指令值生成單元直接將電梯運行所需功率計算模塊輸出的電梯運行所需功率作為Π支路總功率指令值。總指令值生成單元還可采用圖12所示結構，其工作過程為首先由電梯運行所需功率計算模塊和母線電壓控制模塊分別計算電梯運行所需功率和母線電壓誤差功率指令值，然后將其作為輸入一起送至一加法器，最后經加法器的加法運算后得到η支路總功率指令值。總指令值生成單元還可采用圖13所示結構，其工作過程為首先電梯電機負載電
9流計算模塊和母線電壓控制模塊分別計算電梯電機的負載電流和母線電壓誤差功率指令值，然后將得到的電梯電機負載電流與母線電壓VD。做乘法運算，得到的積再和母線電壓誤差功率指令值作為輸入被一起送至一加法器，最后經加法器的加法運算得到n支路總功率指令值。圖12、13中所示的母線電壓控制模塊的結構即為圖9所示的結構。分配單元結構如圖14所示，其工作過程為總指令值生成單元輸出的η支路總電流指令值作為輸入被送入分配單元，然后在分配單元內部，總電流指令值作為輸入被進一步送入由所要實現(xiàn)的支路電流或功率最小化和均衡化、容錯、功率開關元件的壽命均衡化和功耗損耗最小化等功能提前確定的預設分配策略，最后預設分配策略根據總電流指令值確定作為分配單元輸出的各支路電流指令值。該結構中預設分配策略由所要實現(xiàn)的功能決定，一旦要實現(xiàn)的功能確定，則分配策略亦確定，在工作過程中分配策略和所要實現(xiàn)的功能均保持不變。例如，在一實施例中，所述分配單元將總電流指令值分配至各支路所依據的分配策略，是將電流或功率平均分配至所述充放電電路的各個支路中，藉此實現(xiàn)流經各支路電流或功率的最小化和均衡化。此外，分配單元結構亦可采用如圖15所示結構，其工作過程為總指令值生成單元輸出的η支路總電流指令值作為輸入被送入分配單元，然后在分配單元內部，總電流指令值作為輸入分別被送入預實現(xiàn)功能和預設分配策略中，預實現(xiàn)功能根據總電流指令值確定所要實現(xiàn)的功能以及各功能的相對重要性并輸出，最后總電流指令值和預實現(xiàn)功能的輸出一起作為輸入被送至預設分配策略，預設分配策略根據總電流指令值和預實現(xiàn)功能的輸出確定作為分配單元輸出的各支路電流指令值。該結構中，所要實現(xiàn)的功能隨總電流指令變化，分配策略亦可隨總電流指令值和所要實現(xiàn)的功能及各功能的相對重要性而變化。所述分配單元將總電流指令值分配至各支路所依據的分配策略，可依據對容錯功能、功率開關元件的壽命均衡和功耗最小化進行整體規(guī)劃、統(tǒng)籌兼顧。所述分配單元結構還可采用如圖16所示結構，其工作過程為將總指令值生成單元輸出的η支路總功率指令值作為輸入送入分配單元，然后在分配單元內部，總功率指令值作為輸入被進一步送入由所要實現(xiàn)的支路功率最小化和均衡化、容錯、功率開關元件的壽命均衡化和功耗損耗最小化等功能提前確定的預設分配策略模塊，最后預設分配策略模塊根據總功率指令值確定作為分配單元輸出的各支路功率指令值。該結構中預設分配策略由所要實現(xiàn)的功能(即圖16中欲實現(xiàn)功能模塊的輸出)決定，一旦要實現(xiàn)的功能確定，則預設分配策略亦確定，在工作過程中分配策略和所要實現(xiàn)的功能均保持不變。所述分配策略，可依據對容錯功能、功率開關元件的壽命均衡和功耗最小化進行整體規(guī)劃、統(tǒng)籌兼顧。所述分配單元結構還可采用如圖17所示結構，其工作過程為將總指令值生成單元輸出的η支路總功率指令值作為輸入送入分配單元，然后在分配單元內部，總功率指令值作為輸入被分別送入欲實現(xiàn)功能模塊和預設分配策略模塊中，欲實現(xiàn)功能模塊根據總功率指令值確定所要實現(xiàn)的功能以及各功能的相對重要性并輸出，接下來總功率指令值和預實現(xiàn)功能模塊的輸出一起作為輸入被送至預設分配策略模塊，最后預設分配策略模塊根據總功率指令值和欲實現(xiàn)功能模塊的輸出確定作為分配單元輸出的各支路功率指令值。該結構中，所要實現(xiàn)的功能會隨根據再生功率變化，分配策略亦可隨再生功率和所要實現(xiàn)的功能及各功能的相對重要性而變化。
支路控制單元的結構如圖18所示，其工作過程為分配單元輸出的支路電流指令 i_branch_ref與用于檢測支路電流的DC-DC電流檢測器的檢測結果i_branCh作為輸入被送入一減法器，減法器經減法運算后得到其輸出——支路電流誤差ejbranch，然后支路電流誤差ejbranch作為輸入被送入支路電流控制器，最后支路電流控制器經控制作用后得到對應支路的功率開關元件的控制信號，通過這些控制信號對功率開關元件的控制作用， 即可實現(xiàn)各支路電流對其指令值的跟蹤。在另一實施例中，支路控制單元的結構如圖19所示，其工作過程為用于檢測支路電流的DC-DC電流檢測器的檢測結果i_branCh與儲能裝置狀態(tài)檢測器輸出的儲能裝置端電壓u 作為輸入被一起送入一乘法器，乘法器經乘法運算后得到支路功率值，然后該支路功率值與分配單元輸出的支路功率指令值P_branCh_ref作為輸入被送入一減法器，減法器經減法運算后得到支路功率誤差e_PbranCh，然后支路功率誤差e_PbranCh作為輸入被送入支路功率控制器，最后支路功率控制器經控制作用后得到對應支路的功率開關元件的控制信號，通過這些控制信號對功率開關元件的控制作用，即可實現(xiàn)各支路功率對其指令值的跟蹤。所述儲能裝置可為蓄電池、超級電容、納米電容以及其它未述及的儲能性裝置的一種或若干種組合，以及其與燃料電池的組合；所述儲能裝置狀態(tài)檢測器通過檢測所述儲能裝置的電壓、電流、溫度及其它能夠反應所述儲能裝置工作狀態(tài)的一種或若干種特性的組合來實現(xiàn)對所述儲能裝置的狀態(tài)檢測；所述充放電電路采用了由n(n ^ 2)個雙向 Buck-Boost變換器作為并聯(lián)支路，該結構的采用可以大幅降低所述充放電電路中的功率開關元件的電氣容量(主要是其額定電流)。各支路電流或功率最小化的實現(xiàn)方式為將電流或功率平均分配至所述充放電電路19的各個支路中，這樣即可同時實現(xiàn)流經所述充放電電路19的各個支路的電流或功率的最小化和均衡化。容錯功能的實現(xiàn)方式為首先確定作為冗余的支路數量n-m(m為小于η的自然數)，然后充放電電路各支路正常時，僅有m個支路作為工作支路參與能量傳遞，當工作支路中的k(k為小于等于n-m的自然數)個支路發(fā)生故障時，將發(fā)生故障的工作支路切換至冗余支路，使得充放電電路19完成其功能，從而實現(xiàn)其基于硬件冗余的容錯功能。功率開關元件壽命均衡化的實現(xiàn)方式為在實現(xiàn)所述充放電電路基于硬件冗余的容錯功能時，適當選擇作為硬件冗余的n-m個支路或作為工作支路的m個支路，以及在工作狀態(tài)下適當選擇冗余支路的切換目標，即可實現(xiàn)各支路功率開關元件的總開關次數等量化，從而實現(xiàn)各支路功率開關元件的壽命均衡。功率開關元件功耗最小化的實現(xiàn)方式為首先依據各支路功率開關元件的功耗 (包括開關損耗和導通)與電流之間的關系建立功率開關元件的功耗目標函數，然后以所述充放電電路19的η個支路的總電流指令值或總功率和所述充放電電路19的支路個數η 為約束條件對上述功耗目標函數進行極小化求解，最后按照求解出的支路數量再綜合其它要實現(xiàn)的功能對總電流指令值在各支路間進行分配。所述儲能裝置可固定安裝于建筑物內，亦可安裝于電梯轎廂或對重上并隨之一起運動；所述電梯控制裝置可并聯(lián)連接于由多臺共用直流母線的電梯所組成的電梯組中，并利用所述儲能裝置控制器實現(xiàn)電梯節(jié)能、容錯等功能。
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所述儲能裝置控制器，可依據電梯負載狀況以及電梯的系統(tǒng)參數(如本次運行周期的最大速度與加速度、系統(tǒng)摩擦等)，使儲能裝置在電梯電機做大功率電動運行時釋放能量至直流母線，從而為電梯電機的電動運行提供電力，藉此實現(xiàn)電梯電源設備的電氣容量的降低。此處的“電梯電機做大功率電動運行”，主要是指電梯在諸如重載加速上行或輕載加速下行(尤其是在重載加速上行或輕載加速下行加速過程結束前)等特定情況下，電梯電機輸出的力矩或功率通常會遠大于電梯勻速運行等情況下輸出的力矩或功率。采用本發(fā)明的電梯控制裝置，通過電流在充放電電路的η個支路中的適當分配， 實現(xiàn)系統(tǒng)容錯、功耗降低、元件壽命均衡化功能；通過在電梯電機再生運行時儲存再生能量、在電梯電機電動運行時釋放能量為電梯電機電動運行提供電能來實現(xiàn)電梯節(jié)能，同時還可實現(xiàn)電梯電源系統(tǒng)的設備容量的降低。盡管在現(xiàn)有技術、尤其是現(xiàn)已公開的專利中已經有多種利用儲能裝置實現(xiàn)電梯節(jié)能、降低電梯電源系統(tǒng)容量等功能的技術方案，但這些方案所能實現(xiàn)的功能都相對單一。本發(fā)明提供的電梯控制裝置克服了現(xiàn)有技術方案功能單一的缺憾，利用本發(fā)明提供的技術方案即可同時實現(xiàn)電梯節(jié)能、降低電梯電源系統(tǒng)容量等多種功能。尤為重要的是，本發(fā)明提供的技術方案還具有如下幾點現(xiàn)有技術所不具備但卻極為重要的突出優(yōu)點a、可大幅降作為直流母線與儲能裝置之間能量傳遞橋梁的充充放電電路中功率開關元件的電氣容量，且因大容量功率開關元件的價格通常會遠高于低容量功率開關元件的價格，因此可實現(xiàn)成本的降低。b、可利用發(fā)生故障時重新分配工作支路來實現(xiàn)該裝置基于硬件冗余的容錯功能， 從而大幅提高裝置的可靠性。C、可對工作支路功耗進行優(yōu)化，有效降低各支路功率開關元件的功耗，從而進一步實現(xiàn)電梯節(jié)能。以上通過具體實施方式
對本發(fā)明進行了詳細的說明，但這些并非構成對本發(fā)明的限制。在不脫離本發(fā)明原理的情況下，本領域的技術人員還可做出許多變形和改進，這些也應視為本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1.一種電梯控制裝置，包括一母線電壓檢測裝置，設置于直流母線上，用于檢測直流母線電壓；一儲能裝置，經一充放電電路跨接于所述直流母線兩端，用于儲存電梯電機再生運行時產生的再生能量，并在電梯電機電動運行時將所儲能量釋放至直流母線；一儲能裝置狀態(tài)檢測器，用于檢測所述儲能裝置工作狀態(tài)；一充放電電路，設置于所述直流母線與儲能裝置之間，用于實現(xiàn)二者之間的能量雙向流動；一儲能裝置控制器，用于控制所述直流母線與儲能裝置間的能量流動；其特征在于，所述充放電電路包含有η個并聯(lián)支路，其中，η ^ 2 ；所述儲能裝置控制器確定并依據一定策略將直流母線與儲能裝置間需傳遞的再生能量或再生功率在所述充放電電路的各支路間進行分配和控制。
2.根據權利要求1所述的電梯控制裝置，其特征在于，所述儲能裝置控制器包括總指令值生成單元，生成所述充放電電路η個支路的總電流指令值或總功率指令值；分配單元，確定適當分配策略，并依據該分配策略將所述總電流指令值或總功率指令值分配至各支路，生成各支路電流指令值或功率指令值；支路控制單元，根據各支路電流指令值或功率指令值對所述充放電電路的各支路進行控制，實現(xiàn)支路電流或功率對其指令值的跟蹤。
3.根據權利要求2所述的電梯控制裝置，其特征在于所述總指令值生成單元根據所述母線電壓檢測裝置檢測到的直流母線電壓和直流母線電壓參考值確定母線電壓誤差電流指令值，并將其作為所述充放電電路各支路的總電流指令值。
4.根據權利要求2所述的電梯控制裝置，其特征在于所述總指令值生成單元計算電梯電機的負載電流并將其作為所述充放電電路各支路的總電流指令值，或計算電梯運行所需功率并將其除以直流母線電壓所得到的商作為所述充放電電路各支路的總電流指令值。
5.根據權利要求2所述的電梯控制裝置，其特征在于所述總指令值生成單元，根據所述母線電壓檢測裝置檢測到的直流母線電壓和直流母線電壓參考值確定母線電壓誤差電流指令值、計算電梯電機的負載電流，并將母線電壓誤差電流指令值與電梯電機的負載電流的和作為所述充放電電路各支路的總電流指令值，或根據所述母線電壓檢測裝置檢測到的直流母線電壓和直流母線電壓參考值確定母線電壓誤差電流指令值、計算電梯運行所需功率，并將母線電壓誤差電流指令值與電梯運行所需功率除以所述直流母線電壓所得的商相加后所得到的和作為所述充放電電路各支路的總電流指令值。
6.根據權利要求2所述的電梯控制裝置，其特征在于所述總指令值生成單元根據所述母線電壓檢測裝置檢測到的直流母線電壓和直流母線電壓參考值確定母線電壓誤差功率指令值，并將其作為所述充放電電路各支路的總功率指令值。
7.根據權利要求2所述的電梯控制裝置，其特征在于所述總指令值生成單元計算電梯運行所需功率，并將其作為所述充放電電路各支路的總功率指令值，或根據所述母線電壓檢測裝置檢測到的直流母線電壓和直流母線電壓參考值確定母線電壓誤差功率指令值， 并將母線電壓誤差功率指令值加上電梯運行所需功率后所得到的和作為所述充放電電路各支路的總功率指令值。
8.根據權利要求4或5所述的電梯控制裝置，其特征在于所述電梯電機的負載電流來自于直流母線電流，或逆變器3相側電流、或交軸電流或交軸電流指令值、或力矩電流或力矩電流指令值經適當計算得到。
9.根據權利要求4或5或7所述的電梯控制裝置，其特征在于所述電梯運行所需功率可以通過計算電梯電機的力矩，或力矩電流與角速度的乘積，或交軸電流與交軸電壓指令值的乘積加上直軸電流與直軸電壓指令值的乘積所得到的和，或交軸電流指令值與交軸電壓指令值的乘積加上直軸電流與直軸電壓指令值的乘積所得到的和，或交軸電流與交軸電壓指令值的乘積加上直軸電流指令值與直軸電壓指令值的乘積所得到的和，或交軸電流指令值與交軸電壓指令值的乘積加上直軸電流指令值與直軸電壓指令值的乘積所得到的和；或者根據轎廂負載稱量裝置輸出的轎廂負載情況、電梯運行速度、加速度以及電梯系統(tǒng)參數計算出電梯的實時功率，再綜合考慮電梯系統(tǒng)損耗、效率因素對所計算出的電梯的實時功率進行適當調整后得到最終的電梯運行所需功率。
10.根據權利要求2所述的電梯控制裝置，其特征在于所述分配單元將總電流指令值或總功率指令值分配至各支路所依據的分配策略，是將電流或功率平均分配至所述充放電電路的各個支路中，藉此實現(xiàn)流經各支路電流或功率的最小化和均衡化。
11.根據權利要求2所述的電梯控制裝置，其特征在于所述分配單元將總電流指令值或總功率指令值分配至各支路所依據的分配策略是，將電流或功率分配至所述充放電電路的m個支路中，當m個支路中的k個支路發(fā)生故障時，將發(fā)生故障的k個支路切換至余下的 n-m個支路，藉此實現(xiàn)所述充放電電路基于硬件冗余的容錯功能；其中，m為小于η的自然數，k為小于等于n-m的自然數。
12.根據權利要求11所述的電梯控制裝置，其特征在于所述分配單元將總電流指令值或總功率指令值分配至各支路所依據的分配策略是，在實現(xiàn)所述充放電電路基于硬件冗余的容錯功能時，通過適當選擇作為硬件冗余的n-m個支路或作為工作支路的m個支路，以及在工作狀態(tài)下適當選擇冗余支路的切換目標，實現(xiàn)各支路功率開關元件的總開關次數等量化，從而有利于各支路功率開關元件的壽命均衡。
13.根據權利要求2所述的電梯控制裝置，其特征在于所述分配單元將總電流指令值或總功率指令值分配至各支路所依據的分配策略是，依據各支路功率開關元件的功耗與電流之間的關系建立功率開關元件的功耗目標函數，以所述充放電電路的η個支路的總電流指令值或總功率指令值和所述充放電電路的支路個數η為約束條件，對所述功耗目標函數進行極小化求解，按照求解出的支路數量再綜合其它要實現(xiàn)的功能對總電流指令值或總功率指令值在各支路間進行分配。
14.根據權利要求2所述的電梯控制裝置，其特征在于所述支路控制單元根據充放電電路的各支路電流指令值或功率指令值和各支路的電流或功率檢測值對各支路進行控制。
15.根據權利要求1所述的電梯控制裝置，其特征在于所述充放電電路采用雙向 Buck-Boost變換器作為并聯(lián)支路。
16.根據權利要求1或2所述的電梯控制裝置，其特征在于所述儲能裝置控制器依據電梯負載狀況以及電梯的系統(tǒng)參數，使儲能裝置在電梯電機做大功率電動運行時釋放能量至直流母線，從而為電梯電機的電動運行提供電力。
17.根據權利要求1所述的電梯控制裝置，其特征在于所述儲能裝置為蓄電池、超級電容或納米電容的一種或多種組合，或蓄電池、超級電容或納米電容的一種或多種組合與燃料電池的組合。
18.根據權利要求1所述的電梯控制裝置，其特征在于所述儲能裝置狀態(tài)檢測器通過檢測所述儲能裝置的電壓、電流或溫度的一種或多種特性的組合來實現(xiàn)對所述儲能裝置的狀態(tài)檢測。
19.根據權利要求1所述的電梯控制裝置，其特征在于，所述儲能裝置固定安裝于建筑物內或安裝于電梯轎廂或對重上并隨之一起運動。
20.根據權利要求1所述的電梯控制裝置，其特征在于所述電梯控制裝置并聯(lián)連接于由多臺共用直流母線的電梯所組成的電梯組中，并利用所述儲能裝置控制器實現(xiàn)電梯節(jié)能、容錯功能。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電梯控制裝置，包括儲能裝置(20)、母線電壓檢測裝置(4)、儲能裝置狀態(tài)檢測器(21)、充放電電路(19)和儲能裝置控制器(22)，充放電電路包含有n(n≥2)個并聯(lián)支路，儲能裝置控制器(22)能夠確立并依據一定策略將直流母線與儲能裝置(20)間需傳遞的再生能量或再生功率在所述充放電電路(19)的各支路間進行分配和控制，實現(xiàn)儲能裝置(20)與直流母線間的能量或功率傳遞。本發(fā)明不但能實現(xiàn)常規(guī)儲能類電梯節(jié)能裝置的“再生儲能、電動釋能”功能，而且還能實現(xiàn)系統(tǒng)容錯、有效降低功率模塊的電氣參數及其功耗、延長其使用壽命等功能，同時還能有效降低電梯電源系統(tǒng)的設備容量。
文檔編號B66B5/00GK102372197SQ201010251558
公開日2012年3月14日 申請日期2010年8月12日 優(yōu)先權日2010年8月12日
發(fā)明者陳玉東 申請人:上海三菱電梯有限公司