技术领域
[0001] 本
发明涉及电梯技术领域，尤其涉及一种大功率型电梯自动救援装置实现供电的方法及装置。
背景技术
[0002] 图1示出了现有的直供电型中型或者大型功率电梯自动救援装置结构示意图，在外
电网与电梯之间由相应的自动救援装置，在市电正常供电时，主控模板控制连接外断网与电梯间的触电器实现
电路接通，由外电网进行供电，在市电不能正常供电时，主控模
块控制控制连接外断网与电梯间的触电器断开，接通连接备用电源和电梯的触电器实现电路接通，由备用电源进行供电。其通常通过电网检测触发主控模块发出相应的控制指令，在备用电源进行供电时，经过
放电管理模块的控制输出，再由逆变模块实现逆变处理输入至电梯。
[0003] 目前通常使用高压
电池组直接逆变输出给电梯供电，其通常由小容量高压电池组、电池组充电及充电管理模块、预启动控
制模块、逆变模块、直流
母线放电
电阻及
控制模块、主控模块及
人机界面组成。目前市面上常用的铅酸电池或锂电池等，
串联成高压电池组后其充电管理和放电管理复杂，寿命和可靠性难以保证；系统中存在的直流高压，更使得维护困难。
[0004] 目前市面上的大功率高速客梯自动救援装置通常采用40～48个7AH的电池串联成电池组逆变成三相四线AC380V，其最大输出功率随电池剩余电量改变通常为10～12kW左右，抗冲激尖峰的能
力通常由
直流母线上的超级电容决定；其缺点主要有：以48个电池串联的电池组为例电池组
输出电压范围为DC480V～DC660V，逆变模块需要稳压输出，需要适应有非常大的调节范围，过大的调节深度会增加输出电压谐波失真；电梯上电瞬间和启动运行瞬间有极大的
电流尖峰产生，电梯
加速和减速时也会产生短时间增加负载，该自动救援装置只能依赖电池的过电流能力，或采用更大容量的电池来实现，而优质的铅酸电池通常最大也只能支持3C放电；过多的电池串联使得电池充放电管理变的复杂，且增加了单个电池损坏导致整个电池组损坏的概率。
[0005] 目前常规的大功率电梯直供电型停电自动救援装置通常采用高压电池直接逆变产生需要的电压，该方式中使用高压电池组，充放电管理复杂，电池性能差，体积庞大，由于高压电池组一般是直接对电梯供电，大功率型电梯需要的电压值在380V以上，电池组的电压大大超过人体安全电压，使得电池更换成本高，且由于有不受控制的直流高压持续存在导致生产安装及电池维护时容易产生安全隐患。而常规的中小功率电梯使用的直供型停电自动救援装置，有因为输出功率，冲激电流等原因无法在大功率电梯中使用。
发明内容
[0006] 本发明的目的在于克服
现有技术的不足，本发明提供了一种对大功率型电梯自动救援装置实现供电的方法及装置，其实现了低压电池组配合替换原来大功率电梯自动救援装置的高压电池组，通过升压模块进行升压处理，消除现有技术之不足，消除了现有装置中长时间存在的直流高压，消除了因直流高压带来的生产维护过程中可能导致的安全隐患。
[0007] 为了解决上述问题，本发明提出了一种大功率型电梯自动救援装置实现供电的方法，包括如下步骤：基于电梯中的电网检测模块检测电梯接入的外电是否正常，在检测外电不正常时，断开外电网上的
接触器，采用自动救援装置中备用电源对大功率型电梯进行供电，所述大功率型电梯额定功率在40kW以上，所述自动救援装置中的备用电源采用低压电池组，所述低压电池组电压为100V以内；在采用应急装置中备用电源进行供电过程中，控制备用电源通过三相六桥臂交错并联DCDC升压模块完成升压处理；将升压处理后的电流和电压输出至逆变模块，完成大功率型电梯的供电。
[0008] 在采用自动救援装置中备用电源对大功率型电梯进行供电中，采用电压外环、电流内环，恒压限流方式控制升压处理。
[0009] 所述电压外环、电流内环和恒压限流方式控制输出过程包括：
[0011] 通过输出电压值与参考电压比较，并通过第一PI调节器，产生输出电流参考值；
[0012] 判断所述电流参考值是否大于电流上限值，若所述电流参考值大于上限值时，以所述电流上限值为作为比较输出结果，若所述电流参考值未上限值时，以电流参考值作为比较输出结果；
[0013] 基于比较输出结果与采样的输出电流值比较并通过第二PI调节器产生PWM参考值；
[0014] 根据PWM参考值解耦成三相六桥臂交错并联DCDC升压模块中的控制
信号。
[0015] 所述将升压处理后的电流和电压输出至逆变模块还包括：
[0016] 基于PWM参考值驱动
制动电阻放电。。
[0017] 所述三相六桥臂交错并联DCDC升压模块由升压模块功率管、
变压器和整流模块组合而成。
[0018] 所述方法还包括：
[0019] 采样输入电压值和输入电流值；
[0020] 基于采样的输入电压值和输入电流值完成输入功率计算；
[0021] 基于采样的输入电压值和输入电流值完成电池组放电管理、电池组总电量估算；
[0022] 采样输出电压值和输出电流值；
[0023] 基于采样的输出电压值和输出电流值完成输出功率计算；
[0024] 基于输入功率和输出功率完成效率计算。
[0025] 相应的，本发明还提出了一种电梯自动救援装置，包括：
[0026] 外电检测模块，用于基于电梯中的电网检测模块检测大功率型电梯接入的外电是否正常，所述大功率型电梯额定功率在40kW以上，；
[0027] 自动救援控制模块，用于在检测外电不正常时，在断开外电网上的接触器后，采用备用电源对大功率型电梯进行供电，其中：
[0028] 所述备用电源采用低压电池组，所述低压电池组电压为100V以内；所述自动救援控制模块在对电梯进行供电过程中，控制备用电源通过三相六桥臂交错并联DCDC升压模块完成升压处理；将升压处理后的电流和电压输出至逆变模块。
[0029] 所述自动救援控制模块在供电过程中，采用电压外环、电流内环，恒压限流方式控制升压处理。
[0030] 所述自动救援控制模块包括：
[0031] 电压输出采样模块，用于采样输出电压值；
[0032] 电流输出采样模块，用于采样输出电流值；
[0033] 电压环模块，用于通过输出电压值与参考电压比较，并通过第一PI调节器，产生输出电流参考值；
[0034] 限流模块，用于判断所述电流参考值是否大于电流上限值，若所述电流参考值大于上限值时，以所述电流上限值为作为比较输出结果，若所述电流参考值未上限值时，以电流参考值作为比较输出结果；
[0035] 电流环模块，用于基于比较输出结果与采样的输出电流值比较并通过第二PI调节器产生PWM参考值；
[0036] PWM模块，用于根据PWM参考值解耦成三相六桥臂交错并联DCDC升压模块中的
控制信号。
[0037] 所述自动救援控制模块还包括：
[0038] 电压输入采样模块，用于采样输入电压值；
[0039] 电流输入采样模块，用于采样输入电流值；
[0040] 输入功率模块，用于基于采样的输入电压值和输入电流值完成输入功率计算；
[0041] 电池组放电管理模块，用于基于采样的输入电压值和输入电流值完成电池组放电管理、电池组总电量估算；
[0042] 输出功率模块，用于基于采样的输出电压值和输出电流值完成输出功率计算；
[0043] 效率计算模块，用于基于输入功率和输出功率完成效率计算。
[0044] 在本发明
实施例中，在电梯自动救援装置中可以实现低压电池组配合替换原来大功率电梯自动救援装置的小容量高压电池组，消除了现有装置中长时间存在的直流高压，消除因直流高压带来的生产维护过程中可能导致的安全隐患；改用大容量低压电池组代替小容量高压电池，提高电池性能，简化电池充放电管理，增加电池寿命，降低电池成本。基于低压电池组实现升压处理，可以实现更大的输出功率，耐冲激电流
能量，更高的效率，可适用与中型或者大型功率的电梯使用。
[0045] 具体实施中采用三相六桥臂交错并联DCDC升压拓扑，功率管在
软开关条件下动作，解决功率管发热问题，提高工作效率(升压模块正常运行效率可达到0.94以上，整机效率可达到0.9以上)；可以实现6倍频输出，减小了
滤波器件的体积；采用电压外环、电流内环，限流恒压控制，解决电梯上电和
变频器启动瞬间存在的大电流，实现功率管保护从而避免损坏现象。
附图说明
[0046] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0047] 图1是现有技术中的普通中型或者大型功率直供电型电梯自动救援装置结构示意图；
[0048] 图2是本发明实施例中的中型或者大型功率直供电型电梯自动救援装置结构示意图；
[0049] 图3是本发明实施例中的三相六桥臂交错并联DCDC升压拓扑结构示意图；
[0050] 图4是本发明实施例中的大功率型电梯自动救援装置实现供电的电路原理图；
[0051] 图5是本发明实施例中的对大功率型电梯自动救援装置实现供电的方法
流程图；
[0052] 图6是本发明实施例中的电梯自动救援装置结构示意图；
[0053] 图7是本发明实施例中的自动救援控制模块结构示意图；
[0054] 图8是本发明实施例中的自动救援控制模块另一结构示意图。
具体实施方式
[0055] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0056] 本发明实施例中的基于电梯中的电网检测模块检测电梯接入的外电是否正常，在检测外电不正常时，断开外电网上的接触器，采用自动救援装置中备用电源对大功率型电梯进行供电，所述大功率型电梯额定功率在40kW以上，所述自动救援装置中的备用电源采用低压电池组，所述低压电池组电压为100V以内；在采用自动救援装置中备用电源进行供电过程中，控制备用电源通过三相六桥臂交错并联DCDC升压模块完成升压处理；将升压处理后的电流和电压输出至逆变模块，完成大功率型电梯的供电。
[0057] 具体的图2示出了本发明实施例中的中型或者大型功率直供电型电梯自动救援装置结构示意图，针对图1中的原理结构，由低压电池组、电池组充电及充电管理模块、直流升压模块、逆变模块、主控模块及人机界面组成，改进自动救援装置中备用电源供电的电池组为低压电池组，在输出
电能至逆变模块上采用升压模块处理后进行输出。这里采用低压电池组和一个专用升压模块取代了普通中型或者大型功率电梯直供电型停电自动救援装置的高压电池组及预启动模块，减小了体积，降低成本；使用低压电池组，能有效提高电池的寿命和可靠性，降低充放电控制难度，也提高了更换电池安装、维护过程中的安全性。
[0058] 具体的，图3中示出了本发明实施例中的通过三相六桥臂交错并联DCDC升压拓扑结构示意图，由升压模块功率管(VS1、VS2、VS3、VS4、VS5、VS6、VS7、VS8、VS9、VS10、VS11、VS12)、变压器(T1、T2、T3)、整流模块、电感L1、电容E2、电容E3等组成，功率管是由三组载波
相位差为120゜的移向全桥电路，变压器副边
星形连接后与三相全桥
整流器连接，每个移向全桥超前臂(VS1VS3、VS5VS7、VS9VS11)ZVS(
零电压开关)动作，每个移向全桥滞后臂(VS2VS4、VS6VS8、VS10VS12)ZCS(
零电流开关)动作；通过6倍频输出，减小了滤波器件的体积(L1E2E3)。基于该结构可以在自动救援装置逆变运行时为逆变模块提供一个隔离的电压为600V的稳定可靠直流电压，可支持正逆向电流，可提供中型或者大型功率自动救援运行所需功率，也可应对电梯上电、启动过程中产生的短时电流尖峰。
[0059] 图4示出了本发明实施例中的大功率型电梯自动救援装置实现供电的电路原理图，包括三相六桥臂交错并联DCDC升压模块、放电电阻控制模块、输入输出电压电流采样模块、辅助电源等。功率管在
软开关条件下工作，可以长时间输出较大功率；采用电压外环、电流内环，限流恒压控制，具有很强的抗短时电流尖峰能力和过载能力，解决普通中小功率电梯自动救援装置输出功率不足，抗电流冲激能力不足而无法拖动大功率电梯弊端。解决电梯上电和变频器启动瞬间存在的大电流，导致功率管保护或损坏现象，通过采集输出电压信号，通过与参考电压比较，并通过电压环中的PI调节器，产生输出电流参考值；当参考值大于上限值时，电流被限定在上限值，防止外部冲激导致过流损坏或保护现象；产生的输出电流参考值与输出电流采样值比较并通过电流环中的PI调节器产生PWM参考值；根据产生的PWM参考值解耦成VS1～V13的控制信号，整个输出电流和输出电压的乘积为输出功率。电池电压采样和电池电流采用主要用来完成电池放电管理功能和计算输入功率。外电正常或测试启动时主控模块得电，启动运行，如外电正常则主控模块进入充电管理程序，对电池充电进行管理，并显示相关状态；当外电异常大于3s或测试启动时主控模块进入自动救援运行状态，并使用触点信号启动逆变模块和升压模块，主控模块通过RS485信号接收启动模块和升压模块的运行状态，并在显示模块中显示。
[0060] 具体实施过程中，在整个电梯自动救援装置内设置高速DSP，内有6组以上独立PWM输出通道，分别控制3组错相120゜移相全桥拓扑工作的12个功率管，5组以上
模数转换通道，分别采样电池电压、电池电流、输出电压、输出电流、
散热器
温度。
[0061] 具体实施过程中，图5示出了本发明实施例中的对大功率型电梯自动救援装置实现供电的方法流程图，具体步骤如下：
[0062] S501、基于电梯中的电网检测模块检测电梯接入的外电是否正常，若外电正常，由外电供电，继续介入检测环节，若外电不正常，则进入到S502；
[0063] S502、在检测外电不正常时，断开外电网上的接触器，采用自动救援装置中备用电源对电梯进行供电，
[0064] 具体实施过程中，该自动救援装置中的备用电源采用低压电池组；在采用自动救援装置中备用电源进行供电过程中，控制备用电源通过三相六桥臂交错并联DCDC升压模块完成升压处理；将升压处理后的电流和电压输出至逆变模块。
[0065] S503、启动电压外环、电流内环，恒压限流方式控制升压处理。
[0066] S504、采样输出电压值和输出电流值；
[0067] S505、通过输出电压值与参考电压比较，并通过电压环中的PI调节器，产生输出电流参考值；
[0068] S506、判断电流参考值是否大于电流上限值；
[0069] 具体实施过程中，若所述电流参考值大于上限值时，以电流上限值为作为比较输出结果，若电流参考值未上限值时，以电流参考值作为比较输出结果；
[0070] S507、基于比较输出结果与采样的输出电流值比较并通过电流环中的PI调节器产生PWM参考值；
[0071] S508、根据PWM参考值解耦成三相六桥臂交错并联DCDC升压模块中的控制信号；
[0072] S509、控制备用电源通过三相六桥臂交错并联DCDC升压模块完成升压处理；将升压处理后的电流和电压输出至逆变模块，完成大功率型电梯的供电。
[0073] 具体实施过程中，还可以基于PWM参考值驱动制动电阻放电。电梯往轻载方向运行时，如电梯带有能量回馈功能，当能量足够大的时会导致自动救援装置电压升高，逆变模块要保证输出电压不变就会把这部分能量转移到直流母线上，最终导致直流母线电压升高。这时候就需要制动电阻释放这部分电量，将解耦出来的PWM信号转换成IGBT的控制信号控制制动电阻放电。
[0074] 具体实施过程中，该三相六桥臂交错并联DCDC升压模块由升压模块功率管、变压器和整流模块组合而成。
[0075] 具体实施过程中，还涉及到采样输入电压值和输入电流值；基于采样的输入电压值和输入电流值完成输入功率计算；基于采样的输入电压值和输入电流值完成电池组放电管理、电池组总电量估算；采样输出电压值和输出电流值；基于采样的输出电压值和输出电流值完成输出功率计算；基于输入功率和输出功率完成效率计算。
[0076] 相应的，图6还示出了本发明实施例中的电梯自动救援装置结构示意图，该电梯自动救援装置包括：
[0077] 外电检测模块，用于基于电梯中的电网检测模块检测大功率型电梯接入的外电是否正常，该大功率型电梯额定功率在40kW以上；
[0078] 自动救援控制模块，用于在检测外电不正常时，在断开外电网上的接触器后，采用备用电源对大功率型电梯进行供电，其中：
[0079] 该备用电源采用低压电池组，该低压电池组电压为100V以内，比如100V、98V、24V等低压电池组；所述自动救援控制模块在对电梯进行供电过程中，控制备用电源通过三相六桥臂交错并联DCDC升压模块完成升压处理；将升压处理后的电流和电压输出至逆变模块。
[0080] 具体实施过程中，该自动救援控制模块在供电过程中，采用电压外环、电流内环，恒压限流方式控制升压处理。
[0081] 具体实施过程中，图7还示出了本发明实施例中的自动救援控制模块结构示意图，该自动救援控制模块包括：
[0082] 电压输出采样模块，用于采样输出电压值；
[0083] 电流输出采样模块，用于采样输出电流值；
[0084] 电压环模块，用于通过输出电压值与参考电压比较，并通过第一PI调节器，产生输出电流参考值；
[0085] 限流模块，用于判断所述电流参考值是否大于电流上限值，若所述电流参考值大于上限值时，以所述电流上限值为作为比较输出结果，若所述电流参考值未上限值时，以电流参考值作为比较输出结果；
[0086] 电流环模块，用于基于比较输出结果与采样的输出电流值比较并通过第二PI调节器产生PWM参考值；
[0087] PWM模块，用于根据PWM参考值解耦成三相六桥臂交错并联DCDC升压模块中的控制信号。
[0088] 具体实施过程中，具体实施过程中，图8还示出了本发明实施例中的自动救援控制模块另一结构示意图，基于图7所示的结构上，该自动救援控制模块还包括：
[0089] 电压输入采样模块，用于采样输入电压值；
[0090] 电流输入采样模块，用于采样输入电流值。
[0091] 输入功率模块，用于基于采样的输入电压值和输入电流值完成输入功率计算；
[0092] 电池组放电管理模块，用于基于采样的输入电压值和输入电流值完成电池组放电管理、电池组总电量估算；
[0093] 输出功率模块，用于基于采样的输出电压值和输出电流值完成输出功率计算；
[0094] 效率计算模块，用于基于输入功率和输出功率完成效率计算。
[0095] 在本发明实施例中，拥有自行检测所有模块各运行参数的能力并通过系统内部的RS485总线在显示模块中显示，必要时可通过显示模块中的WIFI功能上传数据。
[0096] 目前市面上常规的两级式电梯自动救援装置，额定功率一般在1～4kW，其工作效率通常低于85％，适用于市面上中低速客梯适用(额定功率小于40kW，载重为1.6～2吨，运行速度为1.75～2.5m/s)；大功率的高速客体使用(额定功率大于50kW，载重为1.6～2吨，运行速度大于6m/s)，其正常运行功率通常为6kW以上，加速或减速情况下可短时间达到10kW以上，常规的电梯自动救援装置通常无法使用。本发明采用软开关方式工作，额定功率可达到6kW以上，拥有极强的抗冲激尖峰的能力，最大输出功率可达到10kW以上可支持大功率高速电梯自动救援运行。
[0097] 具体应用过程中，可以采用8个大容量电池并联的电池组和升压模块替换了40～48个电池串联的电池组，其拥有和当前市面上该类型自动救援装置相同的输出能力和过载能力，拥有更强的抗冲激尖峰的能力；减少电池数量，优化电池寿命；降低了过载能力对电池组的依赖，实际测试中发现24AH电池已可满足基本输出和短时间过载输出(48个7AH电池串联电池组所保含电量与8个42AH电池串联相当)，可根据实际需要调整所使用电池组容量，减少成本；稳定了直流母线电压，
修改后直流母线电压稳定在540～600V。
[0098] 在本发明实施例中，在电梯自动救援装置中可以实现低压电池组配合替换原来大功率电梯自动救援装置的小容量高压电池组，消除了现有装置中长时间存在的直流高压，消除因直流高压带来的生产维护过程中可能导致的安全隐患；改用低压电池组代替高压电池，提高电池性能，简化电池充放电管理，增加电池寿命，降低电池成本。基于低压电池组实现升压处理，可以实现更大的输出功率，耐冲激电流能量，更高的效率，可适用与中型或者大型功率的电梯使用。具体实施中采用三相六桥臂交错并联DCDC升压拓扑，功率管在软开关条件下动作，解决功率管发热问题；可以实现6倍频输出，减小了滤波器件的体积；采用电压外环、电流内环，限流恒压控制，解决电梯上电和变频器启动瞬间存在的大电流，实现功率管保护从而避免损坏现象。
[0099] 本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的
硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读
存储器(ROM，Read Only Memory)、
随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁盘或光盘等。
[0100] 另外，以上对本发明实施例所提供的大功率型电梯自动救援装置实现供电的方法及装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本
说明书内容不应理解为对本发明的限制。
