用于竖直运输的功率系统、方法以及竖直运输装置与流程

本公开涉及一种用于将功率供给到竖直运输装置中的功率系统。本公开还涉及一种将功率供给到驱动竖直运输装置的电机中的方法。

背景技术：

诸如电梯和自动扶梯的竖直运输设备由电机驱动，电机通常从电网接收其功率。移动单个电梯轿厢所需使用的功率例如取决于其所处的运动阶段而变化。当满载的电梯轿厢从最低层站向上加速时、或者当空载的轿厢从最顶楼层向下加速时，所需要的功率最大。在稳速驱动期间，功率使用较低。通常地，多个电梯轿厢被连接到电梯组。包括至少两个电梯的电梯组的功率使用取决于是否所有的电梯轿厢在给定时间点使用、它们所处的运动阶段以及它们的负载情况而波动。

向竖直运输装置供给能量的电网可能无法在高峰功率消耗期间提供足够的功率。在本领域中已知通过将上阈值设定为电梯加速度和/或运转速度来限制竖直运输装置的功率使用。并且，在包括至少两个电梯的电梯组中，已知如果能量可用性降低，则将呼叫分配为使得一次只有一个电梯轿厢在移动。例如，在文献wo2010020705中，公开了一种包括能量存储器的电梯系统。

现有技术的解决方案具有以下缺点：竖直运输设备的最佳加速度或者运转速度可能在低能量可用性或者竖直运输装置大量使用的情况下妥协。

因此，本发明人已经认识到需要一种用于竖直运输装置的改进的功率系统。

技术实现要素：

本公开的目的是减轻与现有技术相关的问题。更具体地，本公开的目的是降低竖直运输装置对通过电力网络的、稳定或者足够高的能量可用性的依赖性。本发明的另一个目的是提供一种用于竖直运输装置的功率系统，该系统允许系统中的所有竖直运输设备在可变条件下以其最佳速度或者接近其最佳速度而被驱动。

可以预见使用本功率系统的至少两种情况。首先，功率可用性受限的情况。限制可以是周期性的(仅在高峰消耗期间)或者恒定的。原因可能从建筑物中过时的能源网络、竖直运输装置的扩展到电力供应的问题而各不相同。其次，本功率供应可以允许通过在有利时存储能量来优化能量消耗。例如，这可以利用智能电网来完成。

在电梯的现代化中，建筑物的现有功率供应通常是有限的，因此不允许将电梯升级到具有改进的性能特性但是需要更多输入功率的电梯。

将功率供给到驱动竖直运输设备的电机中的本功率系统以及方法特别地但不仅旨在用于电梯，特别是用于建筑物的客运或者货运电梯。将功率供给到驱动竖直运输设备的电机中的本功率系统以及方法也适用于自动扶梯装置和倾斜移动步道装置、以及包括不同类型的竖直运输设备(例如电梯、自动扶梯以及倾斜移动步道)的竖直运输装置。

根据本公开的功率系统的特征在于权利要求1中所述的内容。

根据本公开的方法的特征在于权利要求7中所述的内容。

根据本公开的电梯装置的特征在于权利要求13中所述的内容。

根据本公开的自动扶梯装置的特征在于权利要求17中所述的内容。

根据本公开的倾斜移动步道装置的特征在于权利要求18中所述的内容。

包括多于一种类型的根据本公开的竖直运输设备的竖直运输装置的特征在于权利要求19中所述的内容。

根据本公开的功率系统以及将功率供给到驱动竖直运输设备的电机中的方法，以及电梯装置、自动扶梯装置、倾斜移动步道装置和包括多于一种类型的竖直运输设备的竖直运输装置可以提供优于现有技术的以下优点中的至少一个优点。

对电力在一水平上的稳定可用性的依赖降低，电力在该水平上在足以使竖直运输装置在最佳水平上运行。另一个优点是在交通高峰期间和/或在来自电网络的能量可用性较低的时间段期间，竖直运输装置也可以以最佳速度被驱动。另一个优点是，功率可用性可以与在包括至少两个电梯的电梯组中的分配呼叫不那么相关。

而且，当升级现有建筑物的竖直运输装置时，建筑物的电力网络可能限制竖直运输装置可用的最大功率。因此，本功率系统、方法以及竖直运输装置可以在不需要升级建筑物的电力网络的情况下允许更快地使用并因此允许更耗能的竖直运输。

还有可以减小竖直运输装置的熔断器尺寸的优点。例如，可以达到20％至50％的减少。这可以带来价格和空间要求的降低。例如，较小的熔断器尺寸允许设计针对较小电流的功率源设备、连接器、电缆等，从而使它们更小并且因此降低其价格。熔断器尺寸通常也是确定电力传输价格的相关因素，电力传输价格可以通过减小熔断器尺寸来降低。还可以降低竖直运输装置的电力成本，因为可以基于低电价来选择从电力网络引入电力的时间。

因此，可以在先前已经妥协效率和乘客舒适度的情况下，基于这些参数来优化竖直运输装置的功能。

本功率系统的优点是由智能电网所提供的信息可以被用于在对经济或者环境有利时存储能量。

竖直运输装置在本文中是指包括至少一个竖直运输设备的装置。竖直运输设备在本文中是指电梯或者自动扶梯或者倾斜移动步道。本公开中的竖直运输装置和竖直运输设备的含义分别指的是其中人或者货物被运输并且运动包括竖直成分的装置和设备。例如，电梯可以直接竖直移动(即，垂直于水平移动)，或者它们的移动可以是倾斜的(斜的电梯，山坡电车等)。

本功率系统可以在新的设施上实施，或者可以在现代化期间改装到现有的设施中。建筑物现有的内部配电系统可能会限制在现代化情况下提高竖直运输设备的运输能力、加速度或者速度的可能性。本功率系统允许超过建筑物的功率供应能力，因为必要的额外功率可以从次功率源获取并用于提供必要的额外功率。额外的能量可以仅在电梯轿厢的加速阶段期间是必要的，或者如果竖直运输系统包括多于一个设备，则额外的能量仅在同时使用两个或者更多设备时才是必要的。这避免了对建筑物能量分配系统的昂贵的升级，同时允许竖直运输装置被现代化至其全部能力。

附图说明

所包含的附图提供对本公开的进一步理解并且构成本说明书的一部分，附图示出了实施例，并且与说明书一起有助于解释本发明的原理，但是本发明不限于在附图中示出的具体实施例。在附图中：

图1示出了根据本公开的功率系统的实施例。

图2示出了根据本公开的包括两个竖直运输设备的功率系统的实施例。

具体实施方式

在一个方面，公开了一种用于将功率供给到竖直运输装置中的功率系统。功率系统包括第一接口、第二接口、功率控制部件，第一接口用于连接至主功率源，第二接口用于连接至次功率源，功率控制部件用于控制功率从主功率源和/或次功率源供给到驱动竖直运输设备的电机。功率系统的特征在于，功率控制部件被配置为控制从次功率源供给由电机在正常运行期间所使用的功率中的至少一些功率。

在另一方面，公开了一种将功率供给至电机中的方法，该电机驱动竖直运输装置中的设备。功率由主功率源和次功率源而被供给到电机中。该方法的特征在于，次功率源提供由运输系统在正常运行期间所使用功率中的至少一些功率。

本功率系统将功率供给到竖直运输装置。竖直运输装置可包括例如单个电梯、两个或更多个电梯(即电梯组)、或一个或多个电梯和一个或多个自动扶梯的组合。

竖直运输设备，即电梯、自动扶梯或倾斜的移动步道从主功率源接收它们的能量，该主功率源通常是电力网络。备选地，主功率源可以是本地能量源，例如电力发电机或太阳能电池。

本功率系统包括用于连接到主功率源的第一接口。因此，通过第一接口从主功率源接收电力。

功率系统还包括用于连接到次功率源的第二接口。次功率源可以是功率存储器。功率存储器可以是电池。次功率源可以是电池组。在次功率源是电池组的情况下，电池可以位于一个位置或是分散的。电池或电池组将通常位于竖直运输装置的电机或驱动器附近。在竖直运输装置包括多于一个竖直运输设备的情况下，电池或电池组可位于每个设备的电机附近、或位于中心位置。备选地，第二功率源可以是本地能量源，例如电力发电机或太阳能电池。另外的可能性例如是超级电容器、燃料电池和飞轮。

根据一个或多个实施例，功率系统包括监测部件，以用于确定从次功率源可获得的能量的除零水平之外的最小水平。在该方法的一个实施例中，监测从次功率源可获得的能量的除零水平之外的最小水平。因此，在这样的实施例中，始终存在可以从次功率源获得的一些能量。这例如可以通过减少从次功率源的功率消耗来实现。从次功率源可获得的能量的最小水平可以被确定，以对应于执行救援运转所需的能量，例如，在主功率源发生功率故障时将电梯轿厢驱动到选定的楼层。所选择的楼层可以是最近的楼层、或者例如是需要用于驱动电梯轿厢的能量的量最少的楼层，以执行救援运转功能。

根据一个或多个实施例，如果可获得的能量减小到最小水平，则中止将功率从次功率源供给到电机。这意味着确保充足量的能量来执行救援运转。

根据一个或多个实施例，功率系统被配置为从次功率源供给由电梯电机在主功率源的功率故障期间所使用的功率。这意味着，在功率故障的情况下被停在楼层之间的电梯轿厢可以通过救援运转而被驱动到用来疏散乘客的楼层。在实施例中，由电梯电机在主功率源的功率故障期间所使用的所有功率都从次功率源供给。

在功率系统的一个实施例中，次功率源是诸如电池的能量存储器。在该方法的一个实施例中，诸如电池的能量存储器被用作次功率源。

能量存储器可以被连接到主功率源并从主功率源接收其能量。例如，可以使用电力网络对电池充电。功率存储器可以从主功率源以外的源接收能量。例如，电池可以由电力发电机或太阳能电池充电。

使竖直运输装置的一个或多个设备运转所需的能量中的大部分可以被存储在能量存储器中。这允许将竖直运输装置的熔断器尺寸减小到通常使用的尺寸规则以下，例如减小20％至50％。结果，来自主功率源的直接功率供应不一定需要足以通过其自身来使整组设备运转。可以通过从次功率源获取功率的一部分来使竖直运输装置连续地运行。在实施例中，竖直运输装置的功率需求被设计成在正常运行期间至少偶尔地超过可从电力网络所获得的功率。

在需求高峰之间，能量存储器可以被连续充电，以准备好用于下一个能量消耗高峰。备选地，只有在优选的情况下，例如在电价较低的时间段期间，才可以对能量存储器进行充电。

本功率系统还包括功率控制部件，以用于控制功率从主功率源和/或次功率源供给到驱动竖直运输设备的电机。特别地，包括一个或多个电梯的电梯组的能量需求可以根据交通情况和电梯轿厢的负载而大幅变化。因此，功率控制部件根据竖直运输装置的可变需求来调整从主功率源和次功率源获取的功率。

功率控制部件可以是相同的设备或者被并入驱动电梯的控制器中。备选地，它可以是与控制器交互的独立设备。功率控制部件例如可以包括功率转换器，功率转换器具有诸如igbt晶体管、mosfet晶体管、碳化硅晶体管、氮化镓晶体管的功率晶体管；可以是具有整流器的变频器，变频器的输入被连接到或可连接到主电源(即主功率源)、被连接到电梯电机的逆变器、和整流器与逆变器之间的dc链路。诸如电池的次功率源可以被连接或可连接到dc链路或整流器的输入。

每个竖直运输设备通常具有其自己的电机。因此，通常存在与设备一样多的电机来供给能量。因此，控制部件可以包括用于监测和集成来自每个电机的使用信息的仪器，以用于优化来自主功率源和次功率源的能量划分。该仪器可以是运行专用软件的计算机。

在本功率系统中，电机可以从主功率源接收所有能量。备选地，可以至少偶尔地从次功率源接收所有功率。第三种备选方案是从主功率源接收一些能量，并从次功率源接收一些能量。然而，功率控制部件以允许在竖直运输装置的正常运行期间使用次功率源的方式而被配置。

正常运行在本文中意味着竖直运输装置的规则运作。落在正常运行之外的情况例如包括在火警的情况下或在检测到电梯故障时的紧急模式、以及在维护期间的手动驱动。

次功率源可以附加地被用于在紧急情况下向电机供给功率，例如当主功率源停机时。在这种情况下，可以从次功率源接收供给到电机的所有功率。

分别从主功率源和次功率源供给的能量的比例可以根据情况而变化。因此，与交通较少的时间段期间相比，在大量使用竖直运输装置的时间段期间，从次功率源接收的能量的比例更大。

包括本功率系统的竖直运输装置中的功率供给可以通过监测与功率源相关的预定参数、或通过监测与运输系统的功率使用相关的预定参数、或者通过两种监测布置的组合来调节。

对于主功率源，这种预定参数可以是频率或可用电流。用于监测与主功率源相关的参数的部件和/或用于确定从次功率源可获得的能量的最小水平的监测部件可以被布置为功率控制部件的一部分，或者作为独立的设备。

在功率系统的一个实施例中，该系统包括用于监测与主功率源相关的预定参数的部件，以用于调节功率从次功率源供给到电机的程度。例如，用于监测与主功率源相关的预定参数的部件可包括适合于测量线电流的电流传感器、适合于测量线电压的电压传感器、被配置为从线电流和线电压确定线功率的微处理器，微处理器被配置为当所确定的线功率超过阈值时命令从次功率源供给功率。在该方法的一个实施例中，监测与主功率源相关的预定参数，以用于调节功率从次功率源供给到电机的程度。

从主功率源可获得的功率也可以波动，使得其足以在某些时间来使竖直运输装置运转，而有时能量可用性太低。如果有迹象表明从主功率源可获得的功率减少，或者将很快减少，则可以预先从次功率源获取更多能量，以避免运输系统在运作上的任何失真。

本功率系统还可以有利地利用所谓的智能电网。例如，电力网络可以通知功率系统何时使用主功率源是优选时、以及何时使用主功率源不是优选的。功率系统可以通过相应地改变主功率源和次功率源的相对使用来做出响应。如果功率存储器从主功率源充电，则可以利用廉价或可再生能量的时间段来为能量存储器充电。

在其中次功率源是能量存储器的实施例中，从功率源获得的能量可以表示能量存储器的最小充电水平。例如，紧急储备可以被始终保持，以便在竖直运输装置包括一个或多个电梯的情况下，每个电梯轿厢可以仅通过可从对应电梯的功率存储器所获得的能量而被驱动到合适的层站。最小水平可以例如根据电梯轿厢中的负载而变化。绳索的重量也会影响这一点，这取决于电梯轿厢在井道中的位置。这可以通过电梯轿厢中的传感器进行监测。从次功率源可获得的能量水平可以被不断地监测。

在功率系统的一个实施例中，如果可获得的能量减小到最小水平，则中止从次功率源向电机供给功率。在该方法的另一个实施例中，如果可获得的能量减小到最小水平，则如果可获得的能量减小到最小水平，则中止从次功率源向电机供给功率。

在一些实施例中，电梯行程被(预先)规划，使得可获得的能量始终保持在最小水平处或最小水平之上。这可以意味着组控制器将电梯呼叫分配给不同的电梯，使得电梯的可获得的能量总是保持在最小水平处或最小水平之上。在一些实施例中，选择诸如加速度，减速度和/或最大速度的一个或多个电梯驱动参数，以使得可获得的能量始终保持在最小水平处或最小水平之上。

从次功率源中止功率供给允许维持能量的可用于落在竖直运输装置的正常运行之外的情况的预定最小量。对于包括根据本发明的功率系统的每个竖直运输装置，可以具体确定最小水平。最小水平通常是次功率源仍足以移动竖直运输装置上的设备达一段时间的水平。在竖直运输装置例如由于主功率源的功能失效而进入安全模式或紧急模式的情况下，从次功率源供给功率的中止可以被超越。

在从次功率源供给功率被中止的情况下，竖直运输装置可以如现有技术解决方案中那样运行，即通过使功率消耗适应可用水平。例如，在电梯装置中，呼叫的分配和/或电梯轿厢的加速可以被调整。

例如，在夜间，或在优选对能量存储器充电的其他时间期间，竖直运输设备可以尽可能地由主功率源驱动。

在功率系统的一个实施例中，该系统包括用于监测竖直运输装置的功率使用的部件，以用于调节功率从次功率源供给到电机的程度。例如，用于监测竖直运输装置的功率使用的部件可包括适合于测量线电流的电流传感器、适合于测量线电压的电压传感器、被配置为从线电流和线电压确定线功率的微处理器，微处理器被配置为当所确定的线功率超过阈值时命令从次功率源供给功率。在该方法的一个实施例中，运输系统的功率使用被监测，以用于调节功率从次功率源供给到电机的程度。

还可以计算功率使用来代替监测，或者可以根据轿厢负载将所测量的功率使用加以存储。

功率使用可以被在线监测。也就是说，功率使用被连续监测，并且相应地调整来自次功率源的功率供给。备选地或附加地，可以随时间追踪能量消耗，以建立功率使用的高峰期。当对来自主功率源和次功率源的功率的分配进行控制时，可以考虑这些因素，使得次功率源可以在高峰期期间提供足够的功率。

可以将功率使用信息提供给功率控制部件并将其存储在功率控制部件中。

在许多实施例中，能量存储器部分地或完全地从主功率源充电。在功率系统的另一个实施例中，该系统包括充电部件，以用于通过再生功率从竖直运输装置的运动来对能量存储器充电。在该方法的另一个实施例中，来自竖直运输装置的运动的再生功率被用于对能量存储器充电。来自竖直运输装置的再生功率尤其可用于电梯装置。例如当电梯轿厢制动时、或当空载的电梯轿厢向上运动时，或当一辆满载的电梯轿厢向下运动时，利用再生功率是可能的，这可以帮助减少竖直运输装置的整体能量消耗。在本功率系统中，能量存储可以通过再生功率以及通过诸如主功率源的其他功率源来充电。在竖直运输装置包括多于一个竖直运输设备的实施例中，来自一个设备的再生功率可以被分配以驱动除生成功率的设备之外的或代替生成功率的设备的其他设备。

功率消耗高峰对于向上加速的满载的电梯轿厢或者向下加速的空载的电梯轿厢尤其明显。因此，本功率系统和方法特别适用于电梯，尤其是建筑物的载客电梯和载货电梯。然而，在自动扶梯、倾斜移动步道或不同类型的竖直运输设备的组合中，也可以实现优点。因此，在另一方面，公开了一种包括根据本公开的功率系统的电梯装置。在电梯装置的一个实施例中，电梯装置包括至少两个电梯轿厢。

在电梯装置的另一实施例中，电梯装置包括控制器，该控制器被配置为基于与主功率源相关的预定参数来规划电梯运转。控制器可以是用于单个电梯轿厢的控制器、或用于电梯组的组控制器。在后一种情况下，控制器计算组中电梯轿厢的最佳路线，并相应地分配呼叫。

在另一方面，公开了一种包括根据本公开的功率系统的自动扶梯系统。在又一方面，公开了一种包括根据本公开的功率系统的倾斜移动步道系统。

在又一方面，公开了一种包括两种或更多种类型的竖直运输设备的竖直运输装置。这种竖直运输装置包括以下项中的至少两种并且包括根据本公开的功率系统：至少一个电梯、至少一个自动扶梯、至少一个倾斜移动步道。这种竖直运输装置的实施例例如可包括以下项的组合：一个电梯和一个自动扶梯、两个电梯和自动扶梯、三个或更多个电梯和自动扶梯、两个电梯和两个自动扶梯、两个电梯和多于两个自动扶梯、电梯和倾斜移动步道。

附图说明

以下附图应被理解为根据本发明的材料运输装置的示例性实施例。可以预见本发明的其他实施例。应当理解的是，关于任何一个实施例描述的任何特征可以单独使用、或者与所描述的其他特征组合使用，并且还可以与任何其他实施例的一个或多个特征组合使用。此外，在不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下，也可以采用未在下面描述的等同方式以及变形方式。

存在用于功率系统和竖直运输装置的各种控制和安全设备，但为了清楚起见，所有这些都已从图中省略，并且任何传统方法都可用于它们的设计。例如，已经省略了诸如开关、接触器、熔断器和变频器的传统部件，因为它们的设计和使用是本领域技术人员已知的。功率系统的所有部分和竖直运输装置仅仅是示意性地描绘，并且它们的尺寸不是按比例绘制的。此外，图中省略了所有附加设备部件，尽管它们中的一些可能与本功率系统同时存在。

附图中所示的特征列表：

1：第一接口

2：主功率源

3：第二接口

4：次功率源

5：功率控制部件

6：电机

7：用于监测与主功率源相关的预定参数的部件

8：用于监测竖直运输装置的功率使用的部件

9：用于确定最小充电水平的监测部件

10：充电部件

11：充电接口

图1以示意性的方式示出了根据本公开的功率系统的实施例。箭头表示能量运动方向。

在图1的实施例中，功率系统包括用于连接到主功率源2的第一接口1、以及用于连接到次功率源4的第二接口3。功率从主功率源2通过第一接口1以及从次功率源4通过第二接口3而被供给到竖直运输设备的电机6。功率控制部件5调整从主功率源和次功率源供给的功率，但在竖直运输设备的正常运行下，主功率源和次功率源两者都是被使用的。

在图1的实施例中，次功率源4是电池，并且它从相同的主功率源2充电，该主功率源2同样用于通过第一接口1向电机6供给功率。可以配置电池以使其充电水平始终保持在零以上。充电接口11用于给电池充电。在该实施例中，来自电机6的再生功率可用于通过充电部件10来为电池充电。

图1的实施例还包括用于监测电机6的功率使用的部件8。这可以用于优化来自主功率源2和次功率源4的功率分配。

图2示出了包括两个竖直运输设备的根据本公开的功率系统的实施例，竖直运输设备各自由其自身的电机6和6'驱动。例如，竖直运输设备可以都是电梯。备选地，竖直运输设备中的一个可以是电梯，而另一个可以是自动扶梯。竖直运输设备类型的其他组合是可能的，因为根据本公开的功率系统可以用于具有可变部件的各种设施中。

在图2的实施例中，竖直运输设备使用一个主功率源2和一个次功率源4。然而，每个竖直运输设备可以具有其自身的次功率源4，该次功率源4通过充电接口11连接到主功率源。每个电机6、6'分别具有其自身的功率控制部件5、5'，该功率控制部件5、5'通过第二接口3、3'连接到次功率源4。

同样在图2的实施例中，如图1的实施例中那样，可以具有用于监测功率使用的部件8和/或充电部件10，以适于具有两个竖直运输设备的功率系统。例如，只有一个竖直运输设备可以具有充电部件10。用于监测功率使用的部件8可以用于两个电机6、6'。