[发明专利]超级电容储能式电梯驱动器

说明书

【技术领域】

本发明属于涉及电梯节能技术领域，特别涉及一种超级电容储能式电梯驱动器。

【背景技术】

据国家特种设备主管部门近期的统计和预测，我国电梯保有量已达100多万台，年增 长率在15％以上，为世界第一大电梯生产国和第一大电梯消费国。目前中国建筑能量消耗 总量占电力总产量的29％，西方发达国家占30％～40％。根据建筑中运行的其它设备的能 耗情况，电梯的能耗占整个建筑能耗的5～15％。电梯作为耗电大户，如何提高电梯节能水 平，已成为国家和电梯企业共同关注的话题。随着新装电梯数量的高速增长，巨大的电梯 能耗促使各国政府、组织、研究机构和电梯企业对电梯的能耗测试、评价、节能设计进行 研究。

随着交流调速技术的不断发展，基于变压变频调速技术的电梯产品，已成为目前市场 上的主流，除了采用高效率的电动机和控制技术之外，对电动机再生能量的处理和综合利 用可以更好地节能。

电动机拖动负载做旋转运动具备了机械动能，拽引轿厢上下运动又具备了机械势能。 当电动机拖动负载做减速运动、制动时，其机械动能将释放出来；当电梯制动、轻载上行 和重载下行时其机械势能也将释放出来。这两种机械能量通过电动机和逆变器反馈至直流 母线上，即将在供电电源(如变频器)处产生反灌再生能量，在滤波电容上产生“泵升电压”， 直接危害到半导体器件甚至造成电容损坏或爆炸。在电梯的下降运动和减速运动中都会频 繁地产生此种再生能量。

因此在电梯驱动系统中，通常需要有专门的装置对再生能量进行处理。一种是采用 能耗制动的方法：当再生能量产生的直流电压达到一定阈值时，接通耗能电阻，将能量泄 放掉以达到降低电压的目的。目前中小容量的电梯系统中大都直接采用这种能耗制动的方 式，该方法通过内置或外加耗能电阻的方法将电梯回馈的能量消耗在大功率电阻器中。虽 然该方法实现简单，但有系统效率低，能量被浪费、难以及时抑制快速制动所产生的泵升 电压、存在制动性能难以提高的缺陷。另外一种对再生能量的处理方法是采用一套能量回 馈系统替代上述电阻吸收装置，它将电阻消耗部分的电能通过额外的一套逆变装置回馈到 交流电网中，以达到节约电能的目的。目前已有部分不同功率等级的产品商业化，德国西 门子公司已经推出了电机四象限运行的电压型交一直一交变频器，日本富士公司也成功研 制出了电源再生装置，如RHR系列、FRENJc系列电源再生单元，它把有源逆变单元从变频 器中分离出来，直接作为变频器的一个外围装置，可并联到变频器的直流侧，将再生能量 回馈到电网中。这些装置虽然能够将电梯制动的能量回馈到电网，但是回馈并网仍然是个 尚未全面解决的科技难题，会对电网造成一定的负面影响，且回馈能量的多少难以检测， 此外，增加额外的一套逆变器无疑将大大提高电梯成本，且控制复杂难以实现。

基于现在的技术背景，本文提出一种超级电容储能式电梯驱动器。

【发明内容】

本发明的目的是克服现有技术存在的上述不足，提供一种超级电容储能式电梯驱动 器，它不再将能量回馈到电网，而是实现能量就地储存、就地利用。

本发明提供的超级电容储能式电梯驱动器，包括与三相电网连接的二极管三相不可控 整流器，整流器的一个输出端经与第一限流电路串联后用于建立直流电压，直流侧经由 IGBT反并联二极管模块构成的三相逆变器后连接三相交流变频电机，其特征在于该电梯 驱动器还包括：

稳压滤波电容：并联于直流侧，用于滤除整流器输出电流中的高次谐波成分；

超级电容器组和第二限流电路构成的串联支路：并联于直流侧，所述的超级电容器组 作为电梯能量回馈时的储能装置，一方面将回馈的能量储存起来；另一方面将储存的能量 实行再利用，为电梯回馈能量后的下次耗能运行提供部分能量，在三相电网发生断电事故 时，还可以支撑电梯进行就近平层。

第一和第二电压检测电路：分别并联于直流侧和超级电容器组两端，用于实时检测直 流侧和超级电容器组两端的电压值大小；

直流母线电流检测电路：串联于直流母线中，用于实时检测直流母线上流过的电流；

信号调理电路：用于将霍尔传感器输出的范围为(-5V，+5V)的电压信号转换为控制芯 片DSP可接受的(-3V，+3V)范围内的电压信号；