一种基于单片机的电梯能量回馈电路及装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开一种基于单片机的电梯能量回馈电路，连接于电网与电梯制动单元之间，所述电梯制动单元包括电梯变频器和电梯曳引机，所述电梯变频器包括电连接的整流模块、直流母线和逆变模块。本实用新型专利技术采用超级电容和蓄电池组作为混合储能装置，通过检测变频器直流母线上电压泵升或者跌落，使用单片机控制超级电容和蓄电池组进行充放电操作，从而简化了控制方法。另外，当检测到超级电容和蓄电池组电能充满后，电梯依旧在发电状态，则会将电梯回馈能量直接通入三相IGBT逆变桥电路中，变成交流电能回送电网，从而避免了能量的浪费，提高电梯回馈能量的利用率。

A kind of elevator energy feedback circuit and device based on MCU

【技术实现步骤摘要】
一种基于单片机的电梯能量回馈电路及装置
本技术属于能量回馈研究领域，具体涉及一种基于单片机的电梯能量回馈电路及装置。
技术介绍
电梯作为高层建筑的重要高效运输设备，渐渐成为除空调之外的第二大用电设备。现国家大力提倡建立节能型社会，而国内在用电梯90%以上为非节能型电梯。非节能型电梯采用能耗制动方式，即外接制动电阻将电能消耗掉，会使制动电阻迅速升温冒烟甚至发红，致使机房环境温度升高，长时间会影响机房内其他设备的正常运行。因此，如果将电梯运行时产生的能量，通过能量回馈装置存储起来或回馈到电网中，一般节电率可达25%～45%。此外，由于无制动电阻等散热元件，机房温度下降，可以减少机房空调的制冷运行时间，间接减少了空调的用电量，可认为是另一种节能方式。据统计，每台电梯平均日耗电量约为30kWH,截至2016年底，全国仅电梯的日耗电量为1.4亿kWH，其中有20%～30%电量消耗于制动电阻。目前，电梯能量回馈技术主要有三种。第一种是电梯变频器的整流模块采用可控整流模块代替不可控整流模块，实现能量的双向流动。第二种是将逆变器作为一个独立单元并联在变频器直流母线侧，利用外挂的能量回馈装置将回馈能量回送电网。第三种是采用回馈能量存储技术，将回馈能量存储于锂离子电池或超级电容器等储能元件中，当电梯曳引机工作于电动状态时，储能元件释放能量，从而达到节能的目的。其相关专利文献如下：1、专利号：201220106528.3，技术名称：一种电梯能量回馈装置，该装置包括正极电源连接端、负极连接端、负极电源连接端、充电电路、储能电容器、逆变电路、高频高压器和高频整流电路。该装置具有结构简单、可靠性高、制造成本低和能量直接回馈电网时对电网不会有谐波污染的优点。但是该装置与电梯直流母线之间缺少检测电路，无法判断直流母线电压是否到达阈值，进而控制该装置实现充电或放电操作，且该装置与电梯直流母线之间缺少控制开关，当直流母线电压在正常范围内，该能量回馈装置依然在工作，增大电网负载。2、专利号：201620740979.0，技术名称：一种隔离型电梯能量回馈装置，装置包括：防返充二极管（12）、稳压电容C2（7）、三相桥式全控逆变模块（8）、三相蓄电池模块（9）、ATSE自投自复型自动转换开关（10），其中，稳压电容C2（7）与电梯变频器（1）的直流侧以及三相桥式全控逆变模块（8）的输入端相接；三相桥式全控逆变模块（8）的输出端与三相蓄电池模块的输入端（9）相接；ATSE自投自复型自动转换开关（10）的常用电源端口与三相蓄电池模块（9）的输出端相连，ATSE自投自复型自动转换开关（10）的备用电源端口与三相市电相连，ATSE自投自复型自动转换开关（10）的输出端口接到电梯轿厢内的普通用电设备（11），实现了装置成本较低，安全性较高的技术效果。但是该装置使用的储能元件三相蓄电池模块（9），蓄电池充放电所使用的直接电能为直流电能，而该装置的三相蓄电池模块（9）的输入端和输出端均为三相交流电能，因此其蓄电池模块的充放电过程还需要进行电力变换，过程较为复杂；另外，该装置的工作原理中电梯工作优先使用三相蓄电池模块（9）中的电能，当三相蓄电池模块（9）的电压不足时，才会使用市电供电，因此该装置欠缺电梯事故紧急救援功能。3、专利号：201220171629.9，技术名称：电梯回馈能量再利用装置，该装置包括电能通路、开关、信号检测部分、控制器和负载，该装置可以将电梯在发电状态时回馈给直流母线的电能直接用于加热水，从而实现节能。该装置的特点是将电梯回馈能量直接用于加热水，但是电梯正常工作过程中，只有轻载上行和重载下行时才会产生回馈能量，因此该装置加热水的过程是断续的，加热效果不好。4、申请号：201710608847.1，专利技术名称：超级电容和蓄电池组混合储能电梯的能量控制方法及装置，该技术采用超级电容和蓄电池组对电梯的回馈能量进行混合储能，并控制能量流动路径，分配混合储能装置储能大小，优化回馈能量的管理结构。该技术虽然能够对电梯回馈能量进行有效管理和利用，但需要与电梯曳引控制相结合，预估电梯能量流向，控制方法较为复杂。另外，当超级电容和蓄电池组电能充满后，电梯依旧在发电状态，就会开启泄放电路，耗散多余能量，因此有部分能量会被浪费掉。5、专利号：201110414092.4，专利技术名称：基于超级电容的电梯制动能量回馈与控制系统，该专利技术包括超级电容储能模块、双向DC-DC变换器、能量回馈控制芯片、第一硬件保护模块、第二硬件保护模块，该专利技术有效的保护超级电容模块，保证其恒压放电，保护超级电容模块的安全。该装置的双向DC/DC变换器采用电流可逆斩波电路，该电路虽然也能实现电流可逆流动，完成超级电容的充放电过程，但与本技术采用的三相三重电流可逆斩波电路相比，本技术的三相三重电流可逆斩波电路具有备用功能，可靠性更高；另外，当该装置的超级电容充电至额定电压后，便会切断充电回路，将直流母线上的多余能量接入第一硬件保护模块，将多余能量通过电阻消耗掉，因此部分能量会被浪费。
技术实现思路
本技术的目的是解决上述技术问题，提供一种能减少电网谐波污染、控制方法简单以及有停电应急功能的基于单片机的电梯能量回馈电路及装置。采用超级电容和蓄电池组作为混合储能装置，通过检测变频器直流母线上电压泵升或者跌落，使用单片机控制超级电容和蓄电池组进行充放电操作，从而简化了控制方法。另外，当检测到超级电容和蓄电池组电能充满后，电梯依旧在发电状态，则会将电梯回馈能量直接通入三相IGBT逆变桥电路中，变成交流电能回送电网，从而避免了能量的浪费，提高电梯回馈能量的利用率。为实现上述的目的，本技术的技术方案为：一种基于单片机的电梯能量回馈电路，连接于电网与电梯制动单元之间，所述电梯制动单元包括电梯变频器和电梯曳引机，所述电梯变频器包括电连接的整流模块、直流母线和逆变模块，所述电路还包括主电路和控制电路，所述主电路包括：将电梯回馈的能量进行存储和释放的混合储能装置；实现直流电能双向流动、具有升降压双向变换功能的双向DC/DC变换电路，双向DC/DC变换电路一端连接直流母线，另一端连接混合储能装置；根据驱动信号将直流电能转换为交流电能反馈给电网实现能量回馈的三相IGBT逆变桥电路，三相IGBT逆变桥电路一端连接直流母线，另一端连接电网；所述控制电路包括：用于检测直流母线电压、检测混合储能装置电压以及将直流母线电压和混合储能装置电压输送至AD转换电路的电压检测电路，电压检测电路一端分别连接直流母线和混合储能装置，另一端连接AD转换电路；通过判定直流母线电压以及混合储能装置电压的数值情况，将电压检测电路的模拟信号转换为数字信号向单片机控制电路反馈信息的AD转换电路，AD转换电路一端连接电压检测电路，另一端连接单片机控制电路；用于控制各个直流接触器常开触点的吸合与断开、控制PWM调制电路以及控制SVPWM调制电路的单片机控制电路,单片机控制电路输入端连接AD转换电路，输出端连接PWM调制电路、SVPW本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于单片机的电梯能量回馈电路，连接于电网与电梯制动单元之间，所述电梯制动单元包括电梯变频器和电梯曳引机，所述电梯变频器包括电连接的整流模块、直流母线和逆变模块，其特征在于，所述电路还包括主电路和控制电路，所述主电路包括：/n将电梯回馈的能量进行存储和释放的混合储能装置；/n实现直流电能双向流动、具有升降压双向变换功能的双向DC/DC变换电路，双向DC/DC变换电路一端连接直流母线，另一端连接混合储能装置；/n根据驱动信号将直流电能转换为交流电能反馈给电网实现能量回馈的三相IGBT逆变桥电路，三相IGBT逆变桥电路一端连接直流母线，另一端连接电网；/n所述控制电路包括：/n用于检测直流母线电压、检测混合储能装置电压以及将直流母线电压和混合储能装置电压输送至AD转换电路的电压检测电路，电压检测电路一端分别连接直流母线和混合储能装置，另一端连接AD转换电路；/n通过判定直流母线电压以及混合储能装置电压的数值情况，将电压检测电路的模拟信号转换为数字信号向单片机控制电路反馈信息的AD转换电路，AD转换电路一端连接电压检测电路，另一端连接单片机控制电路；/n用于控制各个直流接触器常开触点的吸合与断开、控制PWM调制电路以及控制SVPWM调制电路的单片机控制电路,单片机控制电路输入端连接AD转换电路，输出端连接PWM调制电路、SVPWM调制电路以及直流接触器的线圈；/n用于接收来自单片机的控制信号，并产生相应PWM波，从而触发导通和关断双向DC/DC变换电路中的IGBT的PWM调制电路,PWM调制电路一端连接单片机控制电路，另一端连接双向DC/DC变换电路；/n用于控制直流电路通断的直流接触器，直流接触器分别设在双向DC/DC变换电路、三相IGBT逆变桥电路与直流母线的连接电路上；/n用于接收来自单片机的控制信号，并产生相应SVPWM波，从而触发导通和关断三相IGBT逆变桥电路中的IGBT的SVPWM调制电路，SVPWM调制电路一端连接单片机控制电路，另一端连接三相IGBT逆变桥电路。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于单片机的电梯能量回馈电路，连接于电网与电梯制动单元之间，所述电梯制动单元包括电梯变频器和电梯曳引机，所述电梯变频器包括电连接的整流模块、直流母线和逆变模块，其特征在于，所述电路还包括主电路和控制电路，所述主电路包括：
将电梯回馈的能量进行存储和释放的混合储能装置；
实现直流电能双向流动、具有升降压双向变换功能的双向DC/DC变换电路，双向DC/DC变换电路一端连接直流母线，另一端连接混合储能装置；
根据驱动信号将直流电能转换为交流电能反馈给电网实现能量回馈的三相IGBT逆变桥电路，三相IGBT逆变桥电路一端连接直流母线，另一端连接电网；
所述控制电路包括：
用于检测直流母线电压、检测混合储能装置电压以及将直流母线电压和混合储能装置电压输送至AD转换电路的电压检测电路，电压检测电路一端分别连接直流母线和混合储能装置，另一端连接AD转换电路；
通过判定直流母线电压以及混合储能装置电压的数值情况，将电压检测电路的模拟信号转换为数字信号向单片机控制电路反馈信息的AD转换电路，AD转换电路一端连接电压检测电路，另一端连接单片机控制电路；
用于控制各个直流接触器常开触点的吸合与断开、控制PWM调制电路以及控制SVPWM调制电路的单片机控制电路,单片机控制电路输入端连接AD转换电路，输出端连接PWM调制电路、SVPWM调制电路以及直流接触器的线圈；
用于接收来自单片机的控制信号，并产生相应PWM波，从而触发导通和关断双向DC/DC变换电路中的IGBT的PWM调制电路,PWM调制电路一端连接单片机控制电路，另一端连接双向DC/DC变换电路；
用于控制直流电路通断的直流接触器，直流接触器分别设在双向DC/DC变换电路、三相IGBT逆变桥电路与直流母线的连接电路上；
用于接收来自单片机的控制信号，并产生相应SVPWM波，从而触发导通和关断三相IGBT逆变桥电路中的IGBT的SVPWM调制电路，SVPWM调制电路一端连接单片机控制电路，另一端连接三相IGBT逆变桥电路。


2.根据权利要求1所述的一种基于单片机的电梯能量回馈电路，其特征在于：所述双向DC/DC变换电路包括双向DC/DC变换电路1和双向DC/DC变换电路2，所述混合储能装置包括超级电容和蓄电池，所述双向DC/DC变换电路1一端连接直流母线，另一端连接超级电容；所述双向DC/DC变换电路2一端连接直流母线，另一端连接蓄电池。


3.根据权利要求2所述的一种基于单片机的电梯能量回馈电路，其特征在于：所述直流接触器包括编号为KM1、KM2、KM3和KM4的直流接触器，所述KM1一端连接直流母线，另一端分别连接KM2、KM3和KM4；所述KM2的一端连接KM1，另一端连接双向DC/DC变换电路1；所述KM3的一端连接KM1，另一端连接双向DC/DC变换电路2；所述KM4的一端连接KM...

【专利技术属性】
技术研发人员：周川，姚明阳，金丽丽，黄斌，
申请(专利权)人：柳州铁道职业技术学院，
类型：新型
国别省市：广西;45