专利名称：能耗可控式一体化节能电梯的能量控制方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种能耗可控式一体化节能电梯的能量控制方法及装置。
背景技术：
为了降低电梯主机的能耗，目前的电梯都在钢丝绳的一端固定轿箱，钢丝绳的另一端固 定配重，然后将钢丝绳悬挂在电梯主机上，通过电梯主机，带动轿箱上下运动，完成载客任 务。 一般配重的重量是轿箱重量加上电梯额定载重量的45%之和。电梯主机一般采用永磁同 步电机，永磁同步电机在带动负载运行时，永磁同步电机相当于一个电动机，将电能转换成 机械能；而外力驱动永磁同步电机转运时，永磁同步电机相当于一个发电机，可将势能转换 成电能。
一般电梯有以下几种运行状态，a、当轿箱侧重量小于配重侧重量，且轿箱上升时，这 时电梯的运行是通过配重拉着轿箱上升，电梯主机处于发电状态，不但不消耗电能，反而产 生电能。b、当轿箱侧重量小于配重侧重量，轿箱下降时，这时电梯的运行是在电梯主机的 驱动下，将配重拉起，使轿箱下降的，电梯主机工作于电动机状态，消耗电能，提升配重的 势能，等于是将电能转换成了势能储存起来了。 c、当轿箱侧重量大于配重侧重量，且轿箱 上升时，这时电梯的运行是在电梯主机的驱动下，将轿箱拉起，使配重下降的，电梯主机工 作于电动机状态，消耗电能。d、当电梯每一次执行从高速运行到减速停站的过程，电梯主电 机匀处于发电状态，不但不消耗电能，反而产生电能。e、当轿箱侧重量与配重侧重量平衡 或基本平衡时，无论轿箱是上升还是下降，电梯主机只需要消耗较少的电能，克服运行阻力 ，使轿箱上升或下降。
综上所述可知，电梯主机在运行时，只是一个能量转换的过程。有时需要将电能转换为 配重的势能，有时需要将配重的势能转换成电能。最初的电梯，增加配重的目的只是为了选 用功率和体积较小的电机做为电梯主机，并未考虑到电机产生电能的再利用，为了保证电机 的正常运转，在电梯主机上连接一组负载电阻，用于消耗主机产生的电能。目前，负载电阻 上消耗的能量占到电梯总用电量的25%—35%，造成了能源浪费，也增加了负载电阻的运行成 本。
为了达到节能目的，充分利用电梯主机产生的电能，目前的主要节能方法是将电梯主机 产生的电能回馈至电网，供其他电气设备使用。这样虽然可以达到节能的目的，但由于电梯上普遍采用变频器作为逆变环节，即使有电抗器、电容器、去噪等滤波环节以及采用双PWM 脉宽调制，其波形也不免有些畸变，其电流谐波畸变约在5%-7%之间，这些高次谐波对市电 、对电网及其用电设备都有不可忽视的影响，从而产生对电源的污染以及电磁干扰。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种能耗可控式一体化节能电梯的能量控制装置，该装置节能 效果显著，不会对电网造成污染，可以适应当前电梯节能减排的需要。
本发明的技术方案能耗可控式一体化节能电梯的能量控制方法，该方法是在现有电梯 控制系统中，增加一个可以接收电机输出电能或向电机和电梯控制系统提供电能的蓄能器、 一个可以控制蓄能器工作状态的一体化节能控制器；以实现电梯的节能减排。
上述的能耗可控式一体化节能电梯的能量控制方法中， 一体化节能控制器包括检测电 梯工作状态并根据电梯工作状态发出控制蓄能器工作状态指令的SOC主控制器、控制蓄能器 充放电工作状态的智能控制单元和在蓄能器与电机之间作交直流互相转换的能量变换器。
前述的能耗可控式一体化节能电梯的能量控制方法中， 一体化节能控制器中，还包括一 个与蓄能器相接可作直流变交流的逆变器和与逆变器相接的辅助电器。
前述的能耗可控式一体化节能电梯的能量控制方法中，所述SOC主控制器包括为一体 化节能控制器提供工作电源的电源单元、实现一体化节能控制器内部数据传递以及外部通信 的通信单元；完成输入数据处理和提供控制指令的管理调度单元、提供人机交互界面的图形
交互单元、实现输入和输出信号转换的i/o接口单元、对电梯运行的安全状态进行检测的安 全检査单元、对轿厢和配重状况进行检测的重量检测单元和对轿厢位置进行辨认的位置判断单元。
实现前述的能量控制方法的装置，构成包括节能控制器和与节能控制器双向连接的蓄能器。
上述的装置中，所述节能控制器连接有电梯工作电源控制开关。
前述的装置中，所述节能控制器包括soc主控制器、智能控制单元、能量变换器和逆变
器；智能控制单元与能量变换器双向连接，智能控制单元与逆变器单向连接，智能控制单元
与soc主控制器单向连接。
前述的装置中，所述SOC主控制器包括电源单元和通信单元；电源单元分别与管理调度
单元、图形交互单元、1/0接口单元、安全检査单元、重量检测单元和位置判断单元单向连 接；通信单元分别与管理调度单元、图形交互单元、1/0接口单元、安全检査单元、重量检 测单元和位置判断单元双向连接。前述的装置中，所述soc主控制器与通讯总线双向连接。
与现有技术相比，本发明采用目前最先进的数字通信技术、计算机技术、自动控制技术
、网络技术和智能技术。基于嵌入式可编程soc为核心，采用一体化设计、具有维护简单、
灵活性好、执行效率高、速度快等优点。同时可以对电梯的实时状态进行智能化分析，实现
能耗可控。经过soc控制器的信息传递和调度，在极大程度上使得电梯多余的电能、电梯空
载上行或满载下行以及每次停车前的减速过程产生的势能得到有效处理和循环回收利用，从 而实现了电梯节能的目标。本发明的能耗可控式一体化节能电梯的能量控制装置具有能耗可 控、可靠性和安全性高、功能强、节能效果好、价格低和维护简单的特点。
图l是本发明的结构框图2是本发明中SOC主控制器的结构框图。
附图中的标记为l-电梯主机，2-变频器，3-控制开关，4-节能控制器，5-蓄能器，6-电梯辅助电器，7-溢流阀，8-通信总线，9-S0C主控制器，10-智能控制单元，11-能量变换 器，12-逆变器，13-电源单元，14-通信单元，15-管理调度单元，16-图形交互单元，17-1/0接口单元，18-安全检査单元，19-重量检测单元，20-位置判断单元。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例。能耗可控式一体化节能电梯的能量控制方法，如图1所示，该方法是在现有电 梯控制系统中，增加一个可以接收电机输出电能或向电机和电梯控制系统提供电能的蓄能器 5、 一个可以控制蓄能器5工作状态的一体化节能控制器4;以实现电梯的节能减排。 一体化 节能控制器4为一体化结构，其内部包括检测电梯工作状态并根据电梯工作状态发出控制 蓄能器5工作状态指令的S0C主控制器9、控制蓄能器5充放电工作状态的智能控制单元10和在 蓄能器5与电机之间作交直流互相转换的能量变换器11。 一体化节能控制器4中，还包括一个 与蓄能器5相接可作直流变交流的逆变器12和与逆变器12相接的辅助电器6。
所述S0C主控制器9如图2所示，包括为一体化节能控制器4提供工作电源的电源单元13、 实现一体化节能控制器内部数据传递以及外部通信的通信单元14;完成输入数据处理和提供 控制指令的管理调度单元15、提供人机交互界面的图形交互单元16、实现输入和输出信号转 换的1/0接口单元17、对电梯运行的安全状态进行检测的安全检査单元18、对轿厢和配重状 况进行检测的重量检测单元19和对轿厢位置进行辨认的位置判断单元20。
本发明的一种能耗可控式一体化节能电梯的能量控制装置如图l所示，构成包括节能控制器4和与节能控制器4双向连接的蓄能器5。节能控制器4连接有电梯工作电源控制开关3。 节能控制器4包括S0C主控制器9、智能控制单元IO、能量变换器11和逆变器12;智能控制单 元10与能量变换器11双向连接，智能控制单元10与逆变器12单向连接，智能控制单元10与 S0C主控制器9单向连接。
节能控制器4中的智能控制单元10主要完成接收SOC主控制器提供的轿厢位置、轿厢重量 、当前运行状态等信息，采用智能控制算法进行分析和处理；智能控制单元10接收SOC主控 制器的控制信号，进行电能的中转、电网断电时的安全处理等任务。智能控制单元10将取得 的大量电能放入蓄能器中进行储存，再进行智能化分配，包括三种情况a、蓄能器提供的 电能正好等于电梯辅助电器消耗的电能，该种情况为理想状态，正好达到能量平衡。b、蓄 能器提供的电能小于电梯辅助电器消耗的电能，这就需要外部接入的220V电源进行补充。c 、智能转换的能量大于蓄能器的容量，则将多余的电能通过溢流阀(相当于负载电阻的控 制开关)进行释放。节能控制器4中的智能控制单元10是整个系统节能控制的核心，通过智 能算法实现了对采集电能的最优配比，从而达到电能的高效回收再利用。所述的电梯辅助电 器6包括电梯轿箱中的照明，电梯的应急电器等。如果电梯使用率特别高，也可以将多余的 电能做为楼宇的照明用电。
所述节能控制器4中的S0C主控制器9如图2所示，S0C主控制器9采用嵌入式可编程的S0C 硬件整体结构，通过SOC执行控制程序达到控制目的。S0C主控制器9主要由电源单元13和通 信单元14;电源单元13分别与管理调度单元15、图形交互单元16、 1/0接口单元17、安全检 査单元18、重量检测单元19和位置判断单元20单向连接；通信单元14分别与管理调度单元15 、图形交互单元16、 1/0接口单元17、安全检査单元18、重量检测单元19和位置判断单元20 双向连接。S0C主控制器9与通讯总线8双向连接。各单元的作用如下
电源单元13为一体化节能控制器提供工作电源，由于一体化节能控制器需要高可靠性电 源，因此电源单元13需要进行隔离处理以提高系统的抗干扰能力，同时还应通过周波跌落， 群脉冲等EMC测试从而有效保证一体化节能控制器有效、可靠、稳定地运行。
通信单元14的功能主要是实现一体化节能控制器内部数据传递以及外部RS232串口通信 、CAN总线通信，通信单元14支持常用通信协议。
管理调度单元15是SOC主控制器9中的核心单元，主要完成一体化节能控制器与SOC主控 制器9之间的数据处理、信号处理、任务调度工作。需要协调和调度的数据和信息主要包括 逻辑信号处理、模拟信号处理、通信数据处理、图形显示数据处理、智能控制单元管理、电 梯启动、停车管理、门控制、速度给定等。图形交互单元16提供系统人机交互，包括电梯工作状态、信号显示、参数设置、报警提 示等功能。图形交互单元16支持在线组态技术，用户可以根据需要选择显示内容和方式，在 不退出系统运行的情况下可以直接进入组态环境并修改组态使修改后的组态直接生效，而且 使用者在生成适合自己需要的应用系统时不需要修改软件程序的源代码。
工/0接口单元17处理经光电隔离后的外部输入信号，将电平转换成TTL电平给S0C主控制器 9进行处理。或将SOC主控制器9产生的各种输出控制信号经输出接口传递给电梯原有的控制 系统。
安全检査单元18实现安全装置检査、轿厢速度检査、门区检査和再平层区域检査等功能 。同时停电状态下，保证电梯安全到达门区并开门。
重量检测单元19对轿厢和配重状况进行高精度检测。
位置判断单元20实现对轿厢当前位置判断及顶底端站辨认等功能。
当电梯使用率特别高，电梯主机会发出更多的电能，这时除了为电梯辅助电器供电外， 还可以将多余的电能做为楼宇的照明用电。尽可能减少通过溢流阀7释放电能，溢流阀7在电 气上是通过电阻器消耗掉多余的电能，溢流阀7连接有电阻器。
本发明的工作过程或原理
本发明的工作过程总的来说是:当外电网有电时，本发明的节能控制器4通过控制开关3的转 换使电梯主机1通过变频器2与外电网连接，电梯主机l在外电网的驱动下运行。电梯主机l运 行时产生的电能(当电梯主机处于发电状态时)通过一体化节能控制器4进行合理的调度， 经能量变换器ll将交流电变换成直流电，送给蓄能器5进行储存，同时将储能器5储存的电能 通过逆变器12转换成交流电供给电梯的辅助电器使用。当外电网停电时，本发明的节能控制 器4自动切断控制开关3，使变频器2与外电网断开，通过蓄能器5经能量变换器11将直流电变 换成交流电，并通过变频器2为电梯主机1供电，打开电梯主机l的抱闸，SOC主控制器9中的 安全检査单元18判断电梯是否运动，如果电梯运动，SOC主控制器9中的位置判断单元20判断 电梯是否平层，如果未平层，蓄能器5继续为电梯主机和电梯控制系统供电；如果电梯已经 平层，则关闭电梯主机的抱闸，打开轿箱门，完成停电时的救援工作。
权利要求
1.能耗可控式一体化节能电梯的能量控制方法，其特征在于该方法是在现有电梯控制系统中，增加一个可以接收电机输出电能或向电机和电梯控制系统提供电能的蓄能器、一个可以控制蓄能器工作状态的一体化节能控制器；以实现电梯的节能减排。
2.根据权利要求l所述的能耗可控式一体化节能电梯的能量控制方法 ，其特征在于， 一体化节能控制器包括检测电梯工作状态并根据电梯工作状态发出控制蓄能器工作状态指令的soc主控制器、控制蓄能器充放电工作状态的智能控制单元和在蓄能器与电机之间作交直流互相转换的能量变换器。
3.根据权利要求l所述的能耗可控式一体化节能电梯的能量控制方法 ，其特征在于， 一体化节能控制器中，还包括一个与蓄能器相接可作直流变交流的逆变器以 及与逆变器相接的辅助电器。
4.根据权利要求3所述的能耗可控式一体化节能电梯的能量控制方法 ，其特征在于，所述SOC主控制器包括为一体化节能控制器提供工作电源的电源单元、实 现一体化节能控制器内部数据传递以及外部通信的通信单元；完成输入数据处理和提供控制 指令的管理调度单元、提供人机交互界面的图形交互单元、实现输入和输出信号转换的1/0 接口单元、对电梯运行的安全状态进行检测的安全检査单元、对轿厢和配重状况进行检测的 重量检测单元和对轿厢位置进行辨认的位置判断单元。
5.实现如权利要求1至4任一权利要求所述的能量控制方法的装置， 其特征在于构成包括节能控制器(4)和与节能控制器(4)双向连接的蓄能器(5)。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于所述节能控制器(4) 连接有电梯工作电源控制开关(3)。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于所述节能控制器(4) 包括SOC主控制器(9)、智能控制单元(10)、能量变换器(11)和逆变器(12);智能控 制单元(10)与能量变换器(11)双向连接，智能控制单元(10)与逆变器(12)单向连接，智能控制单元(10)与S0C主控制器(9)单向连接。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于所述SOC主控制器(9) 包括电源单元(13)和通信单元(14);电源单元(13)分别与管理调度单元(15)、图形 交互单元(16) 、 1/0接口单元(17)、安全检査单元(18)、重量检测单元(19)和位置 判断单元(20)单向连接；通信单元(14)分别与管理调度单元(15)、图形交互单元(16 )、1/0接口单元(17)、安全检査单元(18)、重量检测单元(19)和位置判断单元(20 )双向连接。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于所述SOC主控制器(9) 与通讯总线(8)双向连接。
全文摘要
本发明公开了一种能耗可控式一体化节能电梯的能量控制方法及装置，其方法是在现有电梯控制系统中，增加一个可以接收电机输出电能或向电机和电梯控制系统提供电能的蓄能器、一个可以控制蓄能器工作状态的一体化节能控制器；以实现电梯的节能减排。其装置包括节能控制器(4)和与节能控制器(4)双向连接的蓄能器(5)。本发明的电梯在运行过程产生的多余电能供给电梯辅助电器或储存，储存的电能作为电梯应急时使用或提供给对电源质量要求较低的电器使用，以达到能耗可控的节能效果，并防止对电网造成污染。以适应当前电梯节能减排的需要。
文档编号B66B1/06GK101602452SQ20091030416
公开日2009年12月16日 申请日期2009年7月9日 优先权日2009年7月9日
发明者义 严, 许林荣 申请人:浙江屹立电梯有限公司