一种集电梯控制、驱动与能量回馈于一体的控制系统技术方案

本实用新型专利技术公开了集电梯控制、驱动与能量回馈于一体的控制系统，包括电梯逻辑控制模块，用于电梯集选控制、参数调试与存储、电梯故障处理、系统自检与处理；电梯电机运动控制模块，用于电梯电机速度检测、电机电角检测、电梯运行曲线的生成、电梯速度的控制、加速度的控制和力矩的控制；采用双PWM控制技术的能量回馈模块，并在三相电源输入端与第一IPM模块之间设有被控电抗，对电梯输入电流和驱动电机电流、转速进行精确计算，达到精确控制电梯速度、加速度以及能量回馈于电网的目的。采用本实用新型专利技术可实现一部节能的电梯控制系统。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种电梯系统，尤其涉及的是一种集电梯控制、驱动和能量回馈 于一体的控制系统。
技术介绍
随着现代化生产规模不断扩大和人们生活水平的不断提高，电能供需矛盾日益突 出，节电呼声日益高涨，同时，国内外电梯厂商也开始关注电梯的节能问题。如将电梯驱动 主机改为永磁同步电机等，也有极少部分的电梯加装了能量回馈装置，但由于加装的能量 回馈装置控制算法不先进，产品质量不稳定，回馈的电能对电网及其他用电设备产生较大 干扰。现在大部分电梯厂家使用的节能方式为选用永磁同步无齿轮主机，因采用的永磁 材料产生电机中磁场(异步电机中磁场由电能产生)，可节省部分电能，但当电梯空载向 上，重载向下，减速停梯时，电梯拖动电机处于发电状态，将有大量的机械能(势能和动能) 通过电梯的拖动电机(曳引机)转换为电能(具估计，此能量可达电梯电机容量的50%)， 传统的变频调速电梯不仅不能回收利用此部分能量，相反将增加系统的负担。因为此部分 能量是以泵升电压的形式聚集于变频系统的滤波电容器中(聚集的能量越高，电容电压越 高)。当电容电压升高到接近于电容的耐压值时，必须立即释放，否则将会使电容爆炸，为此 传统的变频调速电梯系统必须设计出一套能耗装置来消耗此部分宝贵电能，此能耗装置是 以简单发热的形式消耗电能的，所以当此装置工作时，将产生大量的热能，使电梯的机房温 度大幅度提高，严重影响电梯控制系统的可靠性，稳定性，为此传统的变频调速电梯系统机 房还需要加装大容量的空调机来对付能耗产生的大量热量，使电梯使用者的电费进一步攀 升。因此，现有技术还有待于改进和发展。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种集电梯控制、驱动和能量回馈于一体的控制系 统，旨在解决现有的电梯节能降耗的问题。本技术的技术方案如下—种集电梯控制、驱动与能量回馈于一体的控制系统，其包括电梯逻辑控制模块，用于电梯集选控制、参数调试与存储、电梯故障处理、系统自 检与处理；电梯电机运动控制模块，用于电梯电机速度检测、电机电角检测、电梯运行曲线的 生成、电梯速度的控制、加速度的控制和力矩的控制；通讯模块，用于主板同呼梯工作站、轿顶工作站、操作器、群控板、远程监控板之间 的通讯，以及电梯逻辑控制模块与电梯电机运动控制模块之间的高速通讯； 能量回馈模块，其包括PWM逆变器控制模块，用于电梯电机的电流检测、电梯负载检测、矢量控制、电梯电机力矩控制；PWM整流器控制模块，用于电梯输入电源电流检测、输 入电源相角检测、输入电压检测、矢量控制、输入电源电流控制、功率因数控制；其中，所述电梯逻辑控制模块与电梯电机运动控制模块通过通讯模块连接，所述 电梯电机运动控制模块连接能量回馈模块。所述集电梯控制、驱动与能量回馈于一体的控制系统，包括驱动电机、滤波电容 器，被控电抗、第一 IPM模块和第二 IPM模块，其中，所述驱动电机分别连接能量回馈模块的 PWM逆变控制模块和第二 IPM模块；所述第二 IPM模块连接滤波电容器；所述被控电抗、第 一 IPM模块和滤波电容器依次连接；所述能量回馈模块的PWM逆变控制模块连接第二 IPM 模块；所述能量回馈模块的PWM整流回馈控制模块连接被控电抗的输入端和第一 IPM模块。所述的集电梯控制、驱动与能量回馈于一体的控制系统，其中，所述PWM整流回馈 控制模块包括第一比较模块、第一 PI运算模块、第二比较模块、第一 CLARK变换模块、第一 PARK变换模块、第三比较模块、第二 PI运算模块、第三PI运算模块、第一解耦模块、第一 PARK逆变换模块、第一空间矢量脉宽调制运算模块、第一驱动电路、PLL电路和第一积分模 块，其中，所述第一比较模块一端连接PWM整流IPM模块的电压输出端，另一端连接第一 PI 运算模块；所述第一 PI运算模块连接第二比较模块；所述第一 CLARK变换模块连接三相输 电线的R相和S相；所述第一 CLARK变换模块连接第一 PARK变换模块，所述第一 PARK变换 模块分别连接第二比较模块和第三比较模块；所述第二比较模块连接第二 PI运算模块，所 述第三比较模块连接第三PI运算模块；所述第二 PI运算模块和第三PI运算模块连接第一 解耦模块，所述第一解耦模块、第一 PARK逆变换模块、第一空间矢量脉宽调制运算模块和 第一驱动电路依次连接；所述相序检测及锁相环电路一端连接三相输电线、另一端连接第 一积分模块，所述第一积分模块连接第一 PARK变换模块和第一 PARK逆变换模块。所述的集电梯控制、驱动与能量回馈于一体的控制系统，其中，PWM逆变控制模块 包括第四比较模块、第四PI运算模块、第五比较模块、第二 CLARK变换模块、第二 PARK变 换模块、第六比较模块、第五PI运算模块、第六PI运算模块、第二解耦模块、第二 PARK逆变 换模块、第二空间矢量脉宽调制运算模块、第二驱动电路和第二积分模块，其中，所述第四 比较模块一端连接驱动电机，另一端连接第四PI运算模块；所述第四PI运算模块连接第五 比较模块；所述第二 CLARK变换模块连接驱动电机的U相和V相；所述第二 CLARK变换模 块连接第二 PARK变换模块，所述第二 PARK变换模块分别连接第五比较模块和第六比较模 块；所述第五比较模块连接第五PI运算模块，所述第六比较模块连接第六PI运算模块；所 述第五PI运算模块和第六PI运算模块连接第二解耦模块，所第二解耦模块、第二 PARK逆 变换模块、第二空间矢量脉宽调制运算模块和第二驱动电路依次连接；所述第二积分模块 一端连接驱动电机，另一端连接第二 PARK变换模块和第二 PARK逆变换模块。所述的集电梯控制、驱动与能量回馈于一体的控制系统，其中，所述驱动电机为永 磁同步电机。所述的集电梯控制、驱动与能量回馈于一体的控制系统，其特征在于，所述系统采 用32位的ARM作为系统逻辑控制部分的处理器，采用32位的DSP作为系统驱动及能量回 馈部分的处理器；采用具有250000门门电路的FPGA作为系统主板的逻辑电路。本技术的有益效果本技术通过能量回馈装置将再生能量完美地回馈给 电网，节能效果相当明显，同时能量回馈控制系统的输出电流功率因数近似于1，将电梯系统对电网的干扰降到最小。同时采用双PWM控制结构，集电梯控制、驱动与能量回馈于一 体，系统硬件采用32位ARMCPU和32位DSP CPU以及FPGA结构，实现一部节能高达50 %的 电梯控制系统。附图说明图1是本技术的实施例提供的能量回馈控制系统的框图；图2是本技术的实施例提供的能量回馈控制系统驱动结构图。具体实施方式为使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施 例对本技术进一步详细说明。本技术采用双PWM控制技术，在三相电源输入端与第一 IPM模块之间设有被 控电抗，对电梯输入电流和驱动电机电流、转速进行精确计算，达到精确控制电梯速度、加 速度以及能量回馈于电网的目的。如图1所示，本技术包括驱动电机1、能量回馈模块2、第一 IPM模块3、第二 IPM模块6、被控电抗5和滤波电容器4。所述驱动电机1分别连接能量回馈模块2和第二 IPM模块6，所述第二 IPM模块6、滤波电容器4、第一 IPM模块3和被控电抗本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种集电梯控制、驱动与能量回馈于一体的控制系统，其特征在于，包括：电梯逻辑控制模块，用于电梯集选控制、参数调试与存储、电梯故障处理、系统自检与处理；电梯电机运动控制模块，用于电梯电机速度检测、电机电角检测、电梯运行曲线的生成、电梯速度的控制、加速度的控制和力矩的控制；通讯模块，用于主板同呼梯工作站、轿顶工作站、操作器、群控板、远程监控板之间的通讯，以及电梯逻辑控制模块与电梯电机运动控制模块之间的高速通讯；能量回馈模块，其包括ＰＷＭ逆变器控制模块，用于电梯电机的电流检测、电梯负载检测、矢量控制、电梯电机力矩控制；ＰＷＭ整流器控制模块，用于电梯输入电源电流检测、输入电源相角检测、输入电压检测、矢量控制、输入电源电流控制、功率因数控制；其中，所述电梯逻辑控制模块与电梯电机运动控制模块通过通讯模块连接，所述电梯电机运动控制模块连接能量回馈模块。

【技术特征摘要】
1.一种集电梯控制、驱动与能量回馈于一体的控制系统，其特征在于，包括电梯逻辑控制模块，用于电梯集选控制、参数调试与存储、电梯故障处理、系统自检与 处理；电梯电机运动控制模块，用于电梯电机速度检测、电机电角检测、电梯运行曲线的生 成、电梯速度的控制、加速度的控制和力矩的控制；通讯模块，用于主板同呼梯工作站、轿顶工作站、操作器、群控板、远程监控板之间的通 讯，以及电梯逻辑控制模块与电梯电机运动控制模块之间的高速通讯；能量回馈模块，其包括PWM逆变器控制模块，用于电梯电机的电流检测、电梯负载检 测、矢量控制、电梯电机力矩控制；PWM整流器控制模块，用于电梯输入电源电流检测、输入 电源相角检测、输入电压检测、矢量控制、输入电源电流控制、功率因数控制；其中，所述电梯逻辑控制模块与电梯电机运动控制模块通过通讯模块连接，所述电梯 电机运动控制模块连接能量回馈模块。2.根据权利要求1所述的集电梯控制、驱动与能量回馈于一体的控制系统，其特征在 于，还包括驱动电机和滤波电容器，被控电抗、第一 IPM模块和第二 IPM模块，所述驱动电机 分别连接能量回馈模块的PWM逆变控制模块和第二 IPM模块；所述第二 IPM模块连接滤波 电容器；所述被控电抗、第一 IPM模块和滤波电容器依次连接；所述能量回馈模块的PWM逆 变控制模块连接第二 IPM模块；所述能量回馈模块的PWM整流回馈控制模块连接被控电抗 的输入端和第一 IPM模块。3.根据权利要求2所述的集电梯控制、驱动与能量回馈于一体的控制系统，其特征在 于，所述PWM整流回馈控制模块包括第一比较模块、第一 PI运算模块、第二比较模块、第 一 CLARK变换模块、第一 PARK变换模块、第三比较模块、第二 PI运算模块、第三PI运算模 块、第一解耦模块、第一 PARK逆变换模块、第一空间矢量脉宽调制运算模块、第一驱动电 路、PLL电路和第一积分模块，其中，所述第一比较模块一端连接PWM整流IPM模块的电压 输出端，另一端连接第一 PI运算模块；所述第一 PI运算模块连接第二比较模块；所述第一 CLARK变换模块连接三相输电线的R相和S相；所述第一 CLARK变换模块连接第一 PARK变 换模块，所述第一 PARK变换模块分别连接第...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗飞，郭智于，陈应豪，陈卫坚，黄竞，李思成，
申请(专利权)人：广州富菱达电梯有限公司，
类型：实用新型
国别省市：81