电梯群的电能监测管理系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种电梯群的电能监测管理系统及方法，包括ＰＷＭ整流器、滤波电容、电梯群监测模块、超级电容器监测模块、系统控制器、双向ＤＣ／ＤＣ变换器和超级电容器，所述ＰＷＭ整流器的输入端外接电网，其输出端与滤波电容的两端连接，所述滤波电容的两端引出直流母线，被监测的电梯群挂接在直流母线上；所述电梯群监测模块、超级电容器监测模块、双向ＤＣ／ＤＣ变换器、ＰＷＭ整流器分别与系统控制器连接，所述超级电容器分别与超级电容器监测模块、双向ＤＣ／ＤＣ变换器连接，所述电梯群监测模块外接电梯群。本发明专利技术可以大幅度减少能量回馈电网的次数，使整个电梯群更加稳定。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电梯应用和节能
，特别涉及一种电梯群的电能监测管理系统 及方法，通过采用共直流母线技术、超级电容储能技术、电能回馈技术在电梯群运行时对电 能进行管理，包括供电控制、储能控制和回馈电网。
技术介绍
随着我国GDP的增长，高层建筑成为主流，除了大型公共建筑安装电梯外，民用住 宅楼房安装电梯数量也猛增。电梯给人们生活带来便利，同时电梯的使用也带来一个重要 负面影响，那就是能耗问题。无论电梯运行于上升状态或下降状态，在其制动过程中电梯系 统都会产生制动能量，通常是经由电阻以热能的形式消耗掉，并产生大量的废热，需要安装 相当容量的空调或其他降温设备，这又增加了能量的浪费和成本。近些年比较普遍的电梯节能的方法是将制动能量反馈电网，即电动机将电梯的制 动能量转变为电能送往直流母线，再使用能量回馈装置，将这个部分电能送回电网。但是其 缺点是只有在不易发生故障的稳定电网电压下(电网电压波动不大于10% )，才可以采用 这种能量反馈方式。因此，能量回馈的质量难以保证，更加实用的措施还是需要减少能量回 馈的次数。申请号为“200420110175. X”的中国技术专利“多台电梯共用直流母线的节能 装置”，其特点是将多台电梯控制系统中直流侧分别用一接触器连接到共用直流母线上， 使连接在直流母线上的任何一台电梯发电运行时所产生的能量都通过各自的逆变器反馈 到直流母线上，连接在直流母线上的其他电梯就可以充分利用本来被制动电阻消耗掉的这 部分能量，减少从电网系统吸收能量，达到节能的目的。申请号为“201010118542.0”的中国专利技术专利“电梯节能系统”，该系统共采用超级 电容组作为电梯子系统再生制动能量储存器件和电梯子系统运行的供电电源，在电梯子系 统运行的制动过程中储存能量，通过系统控制器对电源切换控制电路进行控制，实现超级 电容器组与外部交流电网之间切换为电梯子系统运行供电，以达到节能目的。超级电容器兼具蓄电池能量密度大和普通电容器功率密度大的优点，充放电速度 快，充放电效率高，循环寿命长，工作温度宽。同时，超级电容器的材料几乎没有毒性，环境 友好，而且在使用中无需维护。近些年来，随着超级电容技术的不断发展和应用领域的不断 拓宽，超级电容受到越来越广泛的关注。目前世界各国都对超级电容器进行了研制，并取得 了显著的成果，超级电容的性能不断提升，应用范围扩展到航天、汽车、军事、电力系统等领 域。目前已有采用共用直流母线技术的电梯系统，节能方式单一，如果电梯群工作于 耗电状态，多余的能量只能通过传统的制动电阻消耗掉或是通过能量回馈装置回馈电网， 能量回馈提高了对电网的要求，原则上还是应减少回馈次数，减少故障，这样节能的效果并 不明显。因此，现有普遍的电梯节能技术采用能馈装置将电梯制动时产生能量回馈电网，或是采用共用直流母线技术，但采用这种技术，能馈装置需要经常运行，对电网质量和器件 要求高。
技术实现思路
本专利技术的首要目的在于克服上述现有技术的缺点与不足，提供一种结构简单、合 理的电梯群的电能监测管理系统，通过采用共直流母线技术、超级电容储能技术、电能回馈 技术在电梯群运行时对电能进行管理，包括供电控制、储能控制和回馈电网。本专利技术的另一目的还在于提供由上述系统实现的方法。为达上述目的，本专利技术采用如下的技术方案电梯群的电能监测管理系统，包括PWM整流器、滤波电容、电梯群监测模块、超级 电容器监测模块、系统控制器、双向DC/DC变换器和超级电容器，所述PWM整流器的输入端 外接电网，其输出端与滤波电容的两端连接，所述滤波电容的两端引出直流母线，被监测的 电梯群挂接在直流母线上；所述电梯群监测模块、超级电容器监测模块、双向DC/DC变换 器、PWM整流器分别与系统控制器连接，所述超级电容器分别与超级电容器监测模块、双向 DC/DC变换器连接，所述电梯群监测模块外接电梯群。所述双向DC/DC变换器为直流可逆斩波电路，可以实现电能的双向流动。所述电梯群监测模块包括依次连接的电梯运行状态检测模块、监测处理器和监测 数据接口单元，所述电梯运行状态检测模块外接电梯群，监测数据接口单元与系统控制器 连接。监测处理器为MSP430处理单元，可对电梯运行状态信息进行处理，将产生的能耗信 息通过监测数据接口单元发往系统控制器。所述超级电容器监测模块包括超级电容器电压检测模块、超级电容器电流检测模 块、超级电容器均压检测模块、电容器监测模块处理单元和超级电容器监测数据接口单元， 所述电容器监测模块处理单元分别与超级电容器电压检测模块、超级电容器电流检测模 块、超级电容器均压检测模块、超级电容器监测数据接口单元连接；所述超级电容器电压检 测模块、超级电容器电流检测模块、超级电容器均压检测模块分别与超级电容器连接；所述 超级电容器监测数据接口单元与系统控制器连接。超级电容器监测模块对超级电容器能量 进行监测，对各个单体超级电容均压检测，对均压不平衡情况进行报警。所述系统控制器包括主控制单元、双向DC/DC变换器控制单元和PWM整流器控制 单元，所述主控制单元分别与双向DC/DC变换器控制单元、PWM整流器控制单元、电梯群监 测模块中的监测数据接口单元、超级电容器监测模块中的超级电容器监测数据接口单元连 接；所述双向DC/DC变换器控制单元与双向DC/DC变换器连接，所述PWM整流器控制单元与 PWM整流器连接。所述主控制单元包括处理器和人机交互模块，所述处理器与人机交互模块连接； 所述处理器分别与电梯群监测模块中的监测数据接口单元、超级电容器监测模块中的超级 电容器监测数据接口单元连接；所述双向DC/DC变换器控制单元、PWM整流器控制单元分别 与处理器连接。处理器为ARM处理器。通过人机交互模块对系统参数进行设置并由ARM处理器发送到系统控制器的其 他单元。所述处理器包括参数设置模块、报警保护信息记录模块和能量管理控制模块，所述参数设置模块与人机交互模块连接；所述能量管理控制模块分别与参数设置模块、报警 保护信息记录模块、电梯群监测模块中的的监测数据接口单元、超级电容器监测模块中的 超级电容器监测数据接口单元、双向DC/DC变换器控制单元、PWM整流器控制单元连接。能 量管理控制模块使PWM整流器和双向DC/DC变换器依据电梯群能量和超级电容储能状态变 化而运行于不同的工作状态。所述双向DC/DC变换器控制单元包括电流电压传感器一、变换器报警信号检测模 块、变换器数字信号处理器、双向DC/DC变换器控制单元数据接口和DC/DC变换器驱动模 块；所述电流电压传感器一分别与变换器数字信号处理器、变换器报警信号检测模块连接， 所述变换器数字信号处理器分别与变换器报警信号检测模块、双向DC/DC变换器控制单元 数据接口、DC/DC变换器驱动模块连接；所述双向DC/DC变换器控制单元数据接口与主控制 单元连接；所述DC/DC变换器驱动模块与双向DC/DC变换器连接；所述PWM整流器控制单元包括电流电压传感器二、整流器报警信号检测模块、整 流器数字信号处理器、PWM整流器控制单元数据接口和PWM整流器驱动模块；所述电流电压 传感器二分别与整流器数字信号处理器和整流器报警信号检测模块连接，所述整流器数字 信号处理器分别与整流器报警信号检测本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
电梯群的电能监测管理系统，其特征在于包括PWM整流器、滤波电容、电梯群监测模块、超级电容器监测模块、系统控制器、双向DC/DC变换器和超级电容器，所述PWM整流器的输入端外接电网，其输出端与滤波电容的两端连接，所述滤波电容的两端引出直流母线，被监测的电梯群挂接在直流母线上；所述电梯群监测模块、超级电容器监测模块、双向DC/DC变换器、PWM整流器分别与系统控制器连接，所述超级电容器分别与超级电容器监测模块、双向DC/DC变换器连接，所述电梯群监测模块外接电梯群。2.根据权利要求1所述的电梯群的电能监测管理系统，其特征在于所述电梯群监测 模块包括依次连接的电梯运行状态检测模块、监测处理器和监测数据接口单元，所述电梯 运行状态检测模块外接电梯群，监测数据接口单元与系统控制器连接。3.根据权利要求2所述的电梯群的电能监测管理系统，其特征在于所述超级电容器 监测模块包括超级电容器电压检测模块、超级电容器电流检测模块、超级电容器均压检测 模块、电容器监测模块处理单元和超级电容器监测数据接口单元，所述电容器监测模块处 理单元分别与超级电容器电压检测模块、超级电容器电流检测模块、超级电容器均压检测 模块、超级电容器监测数据接口单元连接；所述超级电容器电压检测模块、超级电容器电流 检测模块、超级电容器均压检测模块分别与超级电容器连接；所述超级电容器监测数据接 口单元与系统控制器连接。4.根据权利要求3所述的电梯群的电能监测管理系统，其特征在于所述系统控制器 包括主控制单元、双向DC/DC变换器控制单元和PWM整流器控制单元，所述主控制单元分别 与双向DC/DC变换器控制单元、PWM整流器控制单元、电梯群监测模块中的监测数据接口单 元、超级电容器监测模块中的超级电容器监测数据接口单元连接；所述双向DC/DC变换器 控制单元与双向DC/DC变换器连接，所述PWM整流器控制单元与PWM整流器连接。5.根据权利要求4所述的电梯群的电能监测管理系统，其特征在于所述主控制单元 包括处理器和人机交互模块，所述处理器与人机交互模块连接；所述处理器分别与电梯群 监测模块中的的监测数据接口单元、超级电容器监测模块中的超级电容器监测数据接口单 元连接；所述双向DC/DC变换器控制单元、PWM整流器控制单元分别与处理器连接。6.根据权利要求5所述的电梯群的电能监测管理系统，其特征在于所述处理器包括 参数设置模块、报警保护信息记录模块和能量管理控制模块，所述参数设置模块与人机交 互模块连接；所述能量管理控制模块分别与参数设置模块、报警保护信息记录模块、电梯群 监测模块中的的监测数据接口单元、超级电容器监测模块中的超级电容器监测数据接口单 元、双向DC/DC变换器控制单元、PWM整流器控制单元连接。7.根据权利要求5所述的电梯群的电能监测管理系统，其特征在于所述双向DC/DC 变换器控制单元包括电流电压传感器一、变换器报警信号检测模块、变换器数字信号处理 器、双向DC/DC变换器控制单元数据接口和DC/DC变换器驱动模块；所述电流电压传感器一 分别与变换器数字信号处理器、变换器报警信号检测模块连接，所述变换器数字信号处理 器分别与变换器报警信号检测模块、双向DC/DC变换器控制单元数据接口、DC/DC变换器驱 动模块连接；所述双向DC/DC变换器控制单元数据接口与主控制单元连接；所述DC/DC变 换器驱动模块与双向DC/DC变换器连接；所述PWM整流器控制单元包括电流电压传感器二、整流器报警信号检测模块、整流器 数字信号处理器、PWM整流器控制单元数据接口和PWM整流器驱动模块；所述电流电压传感器二分别与整流器数字信号处理器和整流器报警信号检测模块连接，所述整流器数字信号 处理器分别与整流器报警信号检测模块、PWM整流器控制单元数据接口、PWM整流器驱动模 块连接；所述PWM整流器控制单元数据接口与主控制单元连接；所述PWM整流器驱动模块 与PWM整流器连接。8.根据权利要求7所述的电梯群的电能监测管理系统，其特征在于所述变换器数字 信号处理器包括依次连接的电流电压采样模块一、双向DC/DC变换器控制模块和变...

【专利技术属性】
技术研发人员：王孝洪，陈英杰，田联房，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：81