再生驱动器制造技术

一种再生电梯驱动器布置成从外部电源接收电力并向其提供再生能量，并且布置成引导多余的再生能量通过动态制动电阻器。逆变器布置成接收从外部电源获得的DC电压，并且将DC电压转换成AC电压以输出到外部电动机。DC链路电容器跨接在逆变器的输入处。断路器单元布置成在提供逆变器和外部电源之间的连接的第一状态和使逆变器与外部电源断开连接的第二状态之间切换。断路器单元布置成仅在第二状态下经由动态制动电阻器提供从DC链路电容器的放电路径。驱动器还可通过使来自电池的电流通过动态制动电阻器来确定电池的健康状态和/或预期寿命。

【技术实现步骤摘要】
再生驱动器
本专利技术涉及用于电梯系统的再生驱动器(regenerativedrive)，特别是使用动态制动电阻器来消耗无法回收的多余能量的再生驱动器。
技术介绍
电梯系统可设计成在来自电源的特定输入电压范围上操作。电梯的驱动器的构件具有额定电压和电流，其可允许驱动器在电源保持在设计输入电压范围内时连续地操作。然而，在一些情景下，公用事业网络的本地电源不太可靠，如在其中公用事业电压骤降、出现掉电情况(例如，低于电梯驱动器的公差带的电压情况)和/或功率损失情况变得普遍的情景。当发生此类公用事业故障时，驱动器会从电源吸取更多电流，以保持对升降电动机(hoistmotor)的均匀功率。在常规系统中，当从电源吸取过量电流时，驱动器可能会关闭以避免损坏驱动器的构件。在最近的电梯设计中，电梯的驱动器可采用再生混合驱动系统。混合驱动器在正常操作条件下从主电源向电动机供电，而在电源故障操作条件下(例如，功率突降、功率损失等)，则从备用电源输电。再生驱动器利用来自系统的功率，例如在电梯制动或减速期间，并可使用该功率为电池充电或将能量再引导回电网。此驱动器可包括在输入或公用电网侧上的转换器和在电动机侧上的逆变器，其中逆变器的功率需求由转换器上的适当功率容量来匹配。此类再生驱动器可能需要通过控制器进行严格调节，以为电动机和备用电源提供可用功率。在美国专利公开号2012/0261217("RegenerativeDrivewithBackupPowerSupply(带有备用电源的再生驱动器)")中进一步详细描述了此类装置的示例。在JP2004307133和US7,227,323中也教导了再生驱动器。针对电梯的再生驱动器具有正的和负的功率需求，这意味着当驱动器具有正的需求时，其可吸取外部功率(例如，从诸如电网或专用电池的本地电源)，而当其具有负的功率需求时，其作为发电机发电(然后将其馈送回到电网中或用于为电池充电)。通常在再生方案中严格调节和管理横跨各个构件的电压，这是在负功率方案中电动机作为发电机产生能量的时候。在此系统中，可能会存在直流(DC)链路电容器，该电容器桥接逆变器和转换器，并起到平滑功率输出并缓冲逆变器和转换器的输出电流的作用。本领域技术人员将认识到，通常，提供DC链路电容器以便为高频开关电流提供相对低的阻抗路径。该DC链路电容器用作滤波电容器，在逆变器的输入处提供稳定的DC电压，这将在其输入处的DC电压转换为在其输出处的AC电压，其提供给电动机。
技术实现思路
根据第一方面，本公开提供一种再生电梯驱动器，该再生电梯驱动器布置为从外部电源接收电力，该再生电梯驱动器包括：逆变器，其布置成在其输入处接收从外部电源获得的DC电压，并且将DC电压转换成AC电压以输出到外部电动机；跨接在逆变器的输入处的DC链路电容器；动态制动电阻器；以及断路器单元，其布置成在第一状态和第二状态之间切换，其中第一状态提供逆变器与外部电源之间的连接，并且其中第二状态使逆变器与外部电源断开；其中再生电梯驱动器布置为将再生能量引导至外部电源，所述再生电梯驱动器进一步布置为引导多余的再生能量通过所述动态制动电阻器；以及其中断路器单元布置为使得断路器单元仅在第二状态下才经由动态制动电阻器从DC链路电容器提供放电路径。该第一方面扩展到一种电梯系统，该电梯系统包括根据以上概述的第一方面的再生电梯驱动器，其中该电梯系统包括外部电动机。因此，该第一方面扩展到一种电梯系统，该电梯系统包括联接至电动机的再生电梯驱动器，所述再生电梯驱动器布置为接收来自外部电源的电力，该再生电梯驱动器包括：逆变器布置成在其输入处接收从外部电源获得的DC电压，并将该DC电压转换成AC电压以输出到电动机；跨接在逆变器的输入处的DC链路电容器；动态制动电阻器；以及断路器单元，其布置成在第一状态和第二状态之间切换，其中第一状态提供逆变器与外部电源之间的连接，并且其中第二状态使逆变器与外部电源断开；其中再生电梯驱动器布置为将再生能量引导至外部电源，所述再生电梯驱动器进一步布置为引导多余的再生能量通过所述动态制动电阻器；以及其中断路器单元布置为使得断路器单元仅在第二状态下才经由动态制动电阻器从DC链路电容器提供放电路径。该第一方面还扩展到一种操作再生电梯驱动器的方法，该再生电梯驱动器布置为从外部电源接收电力，该方法包括：在逆变器的输入处接收从外部电源获得的DC电压；将DC电压转换成AC电压以输出到外部电动机；将再生能量引导到外部电源，其中多余的再生能量引导通过动态制动电阻器；在提供逆变器和外部电源之间的连接的第一状态下操作断路器单元；以及在使逆变器与外部电源断开的第二状态下操作断路器单元，其中断路器单元布置为使得断路器单元仅在第二状态中经由动态制动电阻器从DC链路电容器提供放电路径。来自电网的电力可作为多相AC电力提供给驱动器。然而，在一些设备中，来自电网的电力可改为作为单相AC电力供应。大体上，多相AC电力会导致来自转换器的‘更平滑’的DC输出，而单相AC电力不太平滑。为了解决该问题，在驱动器中可提供比在多相系统中否则所必需的更大的DC链路电容器以用于单相系统。仅借助于非限制性示例，单相系统中的DC链路电容器可具有在300μF与500μF之间的电容，例如在350μF与450μF之间，并且在一些示例中可为大约390μF。仅借助于非限制性示例，动态制动电阻器的电阻可大约在100Ω和250Ω之间，例如在150Ω和200Ω之间，并且在一些示例中可为大约175Ω。在本公开中，认识到，使用相对较大的DC链路电容器会引起一些缺点。为了对电梯进行维护，出于安全目的，必须对DC链路电容器进行放电。但是，较大的电容器将需要更长的时间放电。在某些情景下，这可能会将完成维护任务所需的时间量从3分钟(对于多相系统)增加到15分钟(对于单相系统)。根据本公开，由于维护操作中的第一步是切换断路器单元以便断开逆变器，因此该步骤还将为电容器提供快速的放电路径，因此减少了维护可继续之前的延迟。只要断路器单元保持在第二状态，该放电路径就可为连续的，在其处当断路器单元处于第二状态时连续的放电路径是有利的，因为其可改善装置的整体安全性，例如当进行维护工作时。因此，本领域技术人员将认识到，本公开的示例提供了一种改进的再生电梯驱动器及操作其的方法，其解决了上述问题，因为再生电梯驱动器布置为使DC链路电容器通过动态制动电阻器放电。这可大大减少DC链路电容器放电所需的时间量，并因此可安全地进行维护。在至少一些示例中，DC链路电容器放电所花费的时间量可为几秒的数量级(而不是例如如上所概述的15分钟)。应当认识到，上述‘再生’能量是‘回收’的来自电动机的能量，例如，当电梯制动时可回收的能量。该再生能量可馈送回到电网中或用于为电池充电，但是并非总是可以以这种方式引导所有再生能量，且因此再生电梯驱动器可使用动态制动电阻器，其可用来作为热量消散多余的再生能量。本文所公开本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种再生电梯驱动器，其布置成从外部电源接收电力，所述再生电梯驱动器包括：/n逆变器，其布置成在其输入处接收从所述外部电源获得的DC电压，并且将所述DC电压转换成AC电压以输出到外部电动机；/n跨接在所述逆变器的输入处的DC链路电容器；/n动态制动电阻器；以及/n断路器单元，其布置成在第一状态和第二状态之间切换，其中所述第一状态提供所述逆变器与所述外部电源之间的连接，并且其中所述第二状态使所述逆变器与所述外部电源断开；/n其中所述再生电梯驱动器布置为将再生能量引导至所述外部电源，所述再生电梯驱动器进一步布置为引导多余的再生能量通过所述动态制动电阻器；以及/n其中所述断路器单元布置为使得所述断路器单元仅在所述第二状态下才经由所述动态制动电阻器从所述DC链路电容器提供放电路径。/n

【技术特征摘要】
20190503 EP 19172599.31.一种再生电梯驱动器，其布置成从外部电源接收电力，所述再生电梯驱动器包括：
逆变器，其布置成在其输入处接收从所述外部电源获得的DC电压，并且将所述DC电压转换成AC电压以输出到外部电动机；
跨接在所述逆变器的输入处的DC链路电容器；
动态制动电阻器；以及
断路器单元，其布置成在第一状态和第二状态之间切换，其中所述第一状态提供所述逆变器与所述外部电源之间的连接，并且其中所述第二状态使所述逆变器与所述外部电源断开；
其中所述再生电梯驱动器布置为将再生能量引导至所述外部电源，所述再生电梯驱动器进一步布置为引导多余的再生能量通过所述动态制动电阻器；以及
其中所述断路器单元布置为使得所述断路器单元仅在所述第二状态下才经由所述动态制动电阻器从所述DC链路电容器提供放电路径。


2.根据权利要求1所述的再生电梯驱动器，其中，所述外部电源包括公用电网，并且所述再生电梯驱动器还包括转换器，所述转换器布置为接收来自所述电网的AC电压并将所述AC电压转换为提供给所述逆变器的DC电压，可选地其中从所述公用电网接收的所述AC电压包括单相AC电压。


3.根据权利要求2所述的再生电梯驱动器，包括整流器，所述整流器布置成将来自所述公用电网的AC电压转换成供应给所述逆变器的输入的所述DC电压。


4.根据权利要求3所述的再生电梯驱动器，其中，所述整流器是脉宽调制(PWM)整流器，并且包括第一整流器桥接部分、第二整流器桥接部分和第三整流器桥接部分，其中：
每个桥接部分包括与所述二极管之间的相应节点串联连接的相应的正和负反偏压二极管，其中每个反偏压二极管与相应的开关并联连接；并且其中将相应的PWM控制信号施加到所述开关，以选择性地将所述对应的节点短接到所述正供电轨或所述负供电轨；
其中所述第一整流器桥接部分的节点布置用于连接到所述AC电压的带电输入；
其中所述第二整流器桥接部分的节点布置用于连接到所述AC电压的中性输入；以及
其中所述第三整流器桥接部分的节点连接至所述动态制动电阻器，使得所述动态制动电阻器连接在所述第三整流器桥接部分的节点与所述DC链路电容器之间。


5.根据任一前述权利要求所述的再生电梯驱动器，其中，所述DC链路电容器连接在正供电轨和负供电轨之间，其中所述动态制动电阻器与所述断路器单元串联连接在所述正供电轨和所述负供电轨之间。


6.根据任一前述权利要求所述的再生电梯驱动器，其中，所述外部电源包括电池，其中所述电池向所述再生电梯驱动器提供DC电压。


7.根据权利要求6所述的再生电梯驱动器，其中，所述再生电梯驱动器布置成使得：
在第一诊断步骤中，在所述电池不提供电流时，测量由所述电池产生的所述DC电压的第一测量值；
在第二诊断步骤中，在由所述电池供应的电流通过所述动态制动电阻器时，测量由所述电池产生的所述DC电压的第二测量值；
其中所述电池的内部电阻由电压差与所述第二诊断步骤中由电池提供的电流之间的比率确定，所述电压差是由所述电池产生的DC电压的第一测量值和第二测量值之间的差。


8.根据权利要求1所述的再生电梯驱动器，其中，所述外部电源包括公用电网和电池，其中所述电池将DC电压提供给所述再生电梯驱动器，
其中所述再生电梯驱动器布置为使得：
在第一诊断步骤中，在所述电池不提供电流时，测量由所述电池产生的所述DC电压的第一测量值；
在第二诊断步骤中，在由所述电池供应的电流通过所述动态制动电阻器时，测量由所述电池产生的所述DC电压的第二测量值；
其中所述电池的内部电阻由电压差与所述第二诊断步骤中由电池提供的电流之间的比率确定，所述电压差是由所述电池产生的DC电压的第一测量值和第二测量值之间的差，
所述再生电梯驱动器还包括：
转换器，其布置为从所述电网接收AC电压并将所述AC电压转换为提供给所述逆变器的所述DC电压；以及
脉宽调制(PWM)整流器，所述PWM整流器包括第一整流器桥接部分、第二整流器桥接部分和第三整流器桥接部分，其中：
每个桥接部分包括与所述二极管之间的相应节点串联连接的相应的正和负反偏压二极管，其中每个反偏压二极管与相应的开关并联连接；并且其中将相应的PWM信号施加到所述开关，以选择性地将所述对应的节点短接到所述正供电轨或所述负供电轨；
其中所述第一整流器桥接部分的节点布置用于连接到从所述外部电源接收的AC电压的带电输入；
其中所述第二整流器桥接部分的节点布置用于连接到从所述外部电源接收的AC电压的中性输入；以及
其中所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：S格莱斯纳，H霍尔布吕格，A特，U舍瑙尔，
申请(专利权)人：奥的斯电梯公司，
类型：发明
国别省市：美国;US