电梯系统技术方案

本发明专利技术涉及电梯系统以及供应电梯系统中的电力的供电设备(1，2，3)。该供电设备(1，2，3)包含可控电力输出级(4，5)，其包含与要供应的电梯系统的负载(6，7，8)的连线。该电力输出级(4，5)包含具有碳化硅(SiC)固态开关的形式的一个或多个可控固态开关(9)。

【技术实现步骤摘要】
【专利说明】电梯系统本申请是申请日为2012年7月17日、申请号为201280036375.2、专利技术名称为“供电设备以及电梯系统”的专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术涉及电梯的供电装置。
技术介绍
在电梯系统中，像曳引机以及机械制动器那样的各种驱动设备通过调整出现在驱动设备中的电力的流量来控制。通过控制曳引机的电动机的供电，可以无级地调整电梯车厢的速度。另一方面，通过将电流供应给机械制动器的电磁体的磁化线圈打开机械制动器，通过断开电磁体的磁化线圈的供电启动机械制动器。对电梯系统的不同驱动设备的供电利用供电设备来控制，该供电设备的电力输出级包含可控固态电子开关。例如，曳引机的交流电动机的供电通常利用频率转换器来控制，该频率转换器的电力输出级由配置成桥式电路的IGBT(绝缘栅双极晶体管)晶体管构成。将IGBT晶体管与，例如，PWM(脉宽调制)调制相联系，以便在电动机的相中形成调制电压，该调制电压的基频的频率和振幅可以通过改变调制指数来调整。IGBT晶体管的开关频率在这种情况下可以是，例如，近似3-5千赫兹。3-5千赫兹的开关频率在曳引机的交流电动机中产生可能干扰电梯乘客和建筑物中紧挨电梯的人士的响亮噪声。本专利技术人已经探知，提高开关频率可以减轻噪声问题。另一方面，流过频率转换器的IGBT晶体管的负载电流在IGBT晶体管中引起功率损耗。该功率损耗由线路损耗和开关损耗形成。开关损耗随开关频率升高而增大，在该情况下，开关损耗的增大最终由于过热而引起晶体管损坏。功率损耗还引起功率半导体器件的温度周期性起伏。温度起伏又使半导体器件的寿命缩短。因此，提高开关频率以便减轻噪声问题显著缩短了频率转换器的服务寿命，这又需要更多地对电梯加以维护，尤其使电梯经常不必要地停止服务。一种解决方案选项是改变IGBT晶体管和/或频率转换器的冷却装置的尺度，以便使承受功率显著大于额定值，在该情况下，超尺度的频率转换器将使IGBT晶体管的开关频率升高。但是，该解决方案在成本方面是没有竞争力的；另外，频率转换器的尺寸从空间效率要求的视角来看变得过大了。目的通常是尽可能有效地利用构建的空间，使得超尺度频率转换器的大尺寸成为一个问题，例如，在频率转换器布置在电梯井道中、没有机房的电梯系统中。人们还力图将电梯系统的其它供电设备设计成尽可能省空间；例如，机械制动器的供电设备通常被布置在电梯的电气化控制柜中，在该情况下，当最小化控制柜的尺寸时，也必须尽可能减小机械制动器的供电设备的尺寸。因此，本专利技术的目的是提供对一种或多种上述缺点和/或对下面在本专利技术的描述中公开的缺点的解决方案。为了达到这个目的，本专利技术公开了按照权利要求1所述的供电设备以及按照权利要求15所述的电梯系统。在从属权利要求中描述了本专利技术的优选实施例。在描述部分中和在本说明书的附图中还展示了一些创造性实施例和各种实施例的创造性组合。
技术实现思路
按照本专利技术的电梯系统包含至少一个电梯轿厢，并且可以利用电梯的曳引机沿着在电梯井道中形成的运动路径驱动，并且该电梯系统包含供应电梯系统中的电力的供电设备；该供电设备包含可控电力输出级，其包含与电梯的曳引机的连线，该曳引机被配置成在第一操作状况下接收电力和在第二操作状况下通过制动电梯轿厢的运动产生电力；其特征在于该电力输出级包含可控碳化硅固态开关，其被配置成为电梯的曳引机实现变幅变频供应电流的电机电桥；以及在于将电梯的供电设备和曳引机布置在电梯井道中的相同地方；以及在于利用热屏障将供电设备的电力输出级与曳引机隔离，以便减小从电力输出级到曳引机产生的热流。按照本专利技术的供应电梯系统中的电力的供电设备包含可控电力输出级，其包含与要供应的电梯系统的负载的连线。上述电力输出级包含具有碳化硅(SiC)固态开关的形式的一个或多个可控固态开关。通过像碳化硅双极型晶体管、碳化硅IGBT晶体管以及碳化硅MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)晶体管那样的可控碳化硅固态开关，可以使开关损耗不会变得太大地提高供应电梯系统中的负载的电力输出级的开关频率。这是碳化硅半导体器件的材料性质的结果，按照碳化硅半导体器件的材料性质，碳化硅半导体器件中的电子的行进速度大于传统功率半导体器件中的电子的行进速度，这降低了碳化硅功率半导体器件的开关损耗。另一方面，碳化硅半导体器件的能带宽度，即，在碳化硅半导体器件中实现电流流动的能量数量小于传统半导体器件一只近似3 - 3.2电子伏特一由于这个原因，碳化硅半导体器件的升温对功率半导体器件的工作的影响具有与传统功率半导体器件的发热对功率半导体器件的工作的影响不同的类型。由于这个原因，碳化硅半导体器件在一些实施例中可以用在比传统功率半导体器件高得多的温度上，在该情况下，可以减小包含一个/几个碳化硅半导体器件的电力输出级的冷却装置的尺度。电力输出级的冷却装置的尺度在一些实施例中也可以因为碳化硅半导体器件具有比传统半导体器件好的导热性、以及更小的损耗、尤其更小的开关损耗而加以减小。当减小电力输出级的冷却装置的尺度时，包含电力输出级的电梯的供电设备的尺寸也减小了，这提高了供电设备的空间效率。在本专利技术中，术语“电力输出级”指的是使电力流入供电设备中、由功率半导体器件和其它功率部件(滤波部件、连接器、导电体等)形成的主电路。另外，电力输出级尤其可以包含冷却装置，譬如，冷却主电路的一个或多个功率部件的散热器或其它导热良好元件。在本专利技术的优选实施例中，要供应的电梯系统的上述负载是电梯的驱动设备，该供电设备是配置成通过调整电力的流动、控制电梯的驱动设备以便在电梯系统中实现所希望功能的控制设备。在本专利技术的优选实施例中，该驱动设备是电梯的曳引机，该曳引机被配置成在第一操作状况下接收电力和在第二操作状况下通过制动电梯轿厢的运动产生电力。该电力输出级包含可控碳化硅固态开关，其被配置成为电梯的曳引机实现变幅变频供应电流的网络电桥。通过该解决方案，在供应电梯的曳引机的电力输出级中实现了上述尺度改变优点，该电力输出级的供电能力可以从几千瓦一直变到几十千瓦，甚至达到比该电力输出级大的电力输出级。在本专利技术的优选实施例中，该电力输出级包含配置成网络电桥的可控碳化硅固态开关，该电力输出级包含与网络电桥连接的干线扼流圈(mains choke)，该干线扼流圈包含使曳引机产生的电力返回的与电网的连线。当使用碳化硅固态开关时，可以使网络电桥的固态开关的开关频率升高到比现有技术的频率高，在该情况下，基本上消除了网络电桥的开关频率在干线扼流圈中产生的干扰噪声。网络电桥的开关频率可以是，例如，20千赫兹或更高，或甚至50千赫兹。在这种情况下，也可以减小干线扼流圈的电感，由于这个原因，可以以不同方式选择干线扼流圈的芯材和/或空隙的幅度；干线扼流圈在这种情况下可以，例如，被制造成没有由强可磁化发电机板(magnetizable dynamo plate)制成的传统卷芯。这一切降低了扼流圈的损耗，简化了扼流圈的结构并降低了扼流圈的噪声水平。在本专利技术的一些实施例中，该干线扼流圈是空气-磁芯扼流圈。在本专利技术的一些实施例中，该干线扼流圈的电感低于10毫亨。在本专利技术的一些实施例中，该干线扼流圈的电感近似I毫亨或甚至更小。在本专利技术的优选实施例中，该驱动设备是电梯的机械制动器，该电力输出级的上述一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包含至少一个电梯轿厢(10)、可以利用电梯的曳引机(7)沿着在电梯井道中形成的运动路径驱动的电梯系统，并且该电梯系统包含供应电梯系统中的电力的供电设备(1，2，3)；该供电设备(1，2，3)包含可控电力输出级(4，5)，其包含与电梯的曳引机(7)的连线，该曳引机被配置成在第一操作状况下接收电力和在第二操作状况下通过制动电梯轿厢(10)的运动产生电力；其特征在于该电力输出级(4，5)包含可控碳化硅固态开关(9)，其被配置成为电梯的曳引机(7)实现变幅变频供应电流的电机电桥(4A)；以及在于将电梯的供电设备(1)和曳引机(7)布置在电梯井道中的相同地方；以及在于利用热屏障(19)将供电设备(1)的电力输出级(4)与曳引机(7)隔离，以便减小从电力输出级(4)到曳引机(7)产生的热流。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：A卡利奥尼米，L斯托尔特，
申请(专利权)人：通力股份公司，
类型：发明
国别省市：芬兰;FI