УПРАВЛЕНИЕ МОЩНОСТЬЮ ОТ НЕСКОЛЬКИХ ИСТОЧНИКОВ В СИСТЕМЕ ПИТАНИЯ ЛИФТА Российский патент 2013 года по МПК B66B1/30 

Описание настоящей заявки относится к заявке PCT/US2008/009811, находящейся одновременно на рассмотрении патентного ведомства, поданной в один день с настоящей заявкой и озаглавленной "Управление мощностью от источников в системе питания лифта", Otis Elevator Company, Stella M. Oggianu, Robert К. Thornton Vladimir Blasko, William А. Veronesi, Lei Chen, Daryl J. Marvin.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к системам электропитания. В частности, настоящее изобретение относится к системе для управления мощностью от источников для обеспечения мощности, потребляемой системой лифта.

Мощность, потребляемая при эксплуатации лифтов, варьируется от положительной, при которой использована электроэнергия, поступающая извне (например, от энергосистемы общего пользования), до отрицательной, при которой загруженный лифт приводит в действие двигатель, который, в этом случае, вырабатывает электроэнергию как генератор. Использование двигателя и качестве генератора, обеспечивающего производство электроэнергии, обычно называют рекуперацией. Если в обычных системах не предусмотрена подача рекуперированной энергии к другому элементу системы лифта либо ее возвращение в коммунальную электросеть, энергия может быть рассеяна через резистор динамического торможения или другую нагрузку. В такой конструкции, вся потребляемая системой лифта мощность обеспечивается энергосистемой общего пользования, даже в режиме пиковых нагрузок (например, при одновременном запуске нескольких двигателей, либо в периоды высокого уровня потребления мощности). Таким образом, элементы системы лифта, которые обеспечивают подачу мощности от энергосистемы, должны иметь размер, достаточный для подачи мощности при пиковом расходе мощности, что с одной стороны очень дорого, а с другой - требует большого пространства. Кроме того, рассеянную рекуперированную энергию не используют, снижая, таким образом, эффективность системы электропитания.

Система привода лифта обычно предназначена для работы в определенном диапазоне входных напряжений, подаваемых источником питания. Элементы привода имеют допустимые значения тока и напряжения, обеспечивающие непрерывную работу привода, пока источник питания работает к пределах предусмотренного диапазона входных напряжений. При кратковременных падениях напряжения в электросети обычных систем система лифта выходит из строя. При аварии в системе электропитания обычных систем либо при низком качестве электроэнергии лифт может застрять в шахте между этажами лифта до возобновления нормального энергоснабжения.

Системы привода лифта могут быть снабжены резервным источником питания, управление которым обеспечивает подачу дополнительной мощности подъемному электродвигателю лифта при положительной потребляемой мощности и аккумулирование мощности энергосистемы и/или подъемного электродвигателя лифта при нулевой или отрицательной мощности. Например, в патенте США № 6431323, Tajima и др. приведено описание системы привода лифта, включающей устройство для аккумулирования энергии и контроллер, управляющий процессом зарядки и разрядки устройства для аккумулирования энергии, на основе заданного уровня зарядки (например, величины заряда, исходя из времени дня). Однако такой вид управления не позволяет определять прямым методом оценочную перспективную потребность системы привода лифта в электроэнергии, а также контролировать верхний и нижний пределы уровня зарядки устройства для аккумулирования энергии.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИИ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение относится к управлению энергией в системе лифта, которая содержит электродвигатель лифта, основной источник питания и систему для аккумулирования электроэнергии. Определяют потребляемую мощность подъемного электродвигателя лифта и уровень зарядки системы для аккумулирования электроэнергии. Управление мощностью, передаваемой между подъемным электродвигателем, основным источником питания и системой для аккумулирования электроэнергии, выполняют на основе мощности, потребляемой подъемным электродвигателем, и уровня зарядки системы для аккумулирования электроэнергии.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На фиг.1 показан схематичный чертеж системы питания лифта, включающей контроллер для управления мощностью от нескольких источников.

На фиг.2 показана блок-схема контроллера системы для аккумулирования электроэнергии, выполненного с возможностью управления долей мощности, потребляемой подъемным электродвигателем лифта, которые обеспечивают основной источник питания и система аккумулирования электроэнергии.

На фиг.3 показана схема последовательности операций при управлении процессами энергообмена между подъемным электродвигателем лифта, основным источником питания и системой аккумулирования электроэнергии.

На фиг.4 показан график зависимости мощности, выдаваемой системой аккумулирования электроэнергии, от уровня ее зарядки.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Па фиг.1 показан схематичный чертеж системы 10 электропитания, которая содержит основной источник 20 питания, силовой преобразователь 22, силовую шину 24, сглаживающий конденсатор 26. инвертирующий усилитель 28 мощности, регулятор 30 напряжения, систему 32 аккумулирования электроэнергии, контроллер 34 системы аккумулирования электроэнергии и контроллер 36 привода. Силовой преобразователь 22, силовая тина 24, сглаживающий конденсатор 26 и инвертирующий усилитель 28 мощности включены в состав рекуперативного привода 29. В качестве основного источника 20 питания может быть использована энергосистема общего пользования, например, промышленная электросеть. Система 32 аккумулирования электроэнергии содержит, по меньшей мере, одно устройство аккумулирования электроэнергии. Лифт 14 снабжен кабиной 40 лифта и противовесом 42, которые, через систему 44 тросов, связаны с подъемным электродвигателем 12. Лифт 14 также содержит датчик 46 нагрузки, связанный с контроллером 36 привода, выполненный с возможностью измерения веса груза в кабине 40 лифта.

Система 10 электропитания выполнена с возможностью управления энергообменом между подъемным электродвигателем 12 лифта, основным источником 20 питания и/или системой 32 аккумулирования электроэнергии, в зависимости от потребляемой мощности (положительной или отрицательной) подъемного электродвигателя 12 лифта и уровня зарядки системы 32 аккумулирования электроэнергии, а также технических условий использования сети. Например, при положительной мощности, потребляемой подъемным электродвигателем 12 лифта система 10 электропитания обеспечивает управление электродвигателем 12 от основного источника 20 питания и системы 32 для аккумулирования электроэнергии в пропорции, которая является функцией величины потребляемой электроэнергии и уровня зарядки системы 32 для аккумулирования электроэнергии. При отрицательной мощности, потребляемой подъемным электродвигателем 12 лифта. система 10 электропитания подает мощность. выработанную подъемным электродвигателем 12 лифта, к источнику 20 питания и системе 32 в пропорции, которая является функцией уровня зарядки системы 32. Система 10 электропитания также управляет распределением мощности между основным источником 20 питания и системой 32, если мощность, потребляемая подъемным электродвигателем 12 лифта, приблизительно равна нулю, и между системой 32 аккумулирования электроэнергии и подъемным электродвигателем 12 лифта в случае отказа основного источника 20 питания.

Силовая шина 24 связывает силовой преобразователь 22 и инвертирующий усилитель 28 мощности. Сглаживающий конденсатор 26 включен параллельно силовой шине 24. Основной источник 20 питания обеспечивает подачу электрической мощности к силовому преобразователю 22. Силовой преобразователь 22 представляет собой трехфазный инвертирующий усилитель мощности, который выполнен с возможностью преобразования трехфазной мощности переменного тока основного источника 20 питания в мощность постоянного тока. В одном из вариантов реализации изобретения, силовой преобразователь 22 содержит несколько силовых транзисторных схем, содержащих параллельно-включенные транзисторы 50 и диоды 52. Каждый транзистор 50 может представлять, собой, например, биполярный транзистор с изолированным затвором. Управляемый электрод (т.е. затвор или база) каждого транзистора 50 связан с контроллером 36 привода. Контроллер 36 привода управляет силовыми транзисторными схемами для преобразования трехфазной мощности переменного тока основного источника 20 питания в выходную мощность постоянного тока. Силовой преобразователь 22 обеспечивает подачу выходной мощности постоянного тока на силовую шину 24. Сглаживающий конденсатор 26 сглаживает выпрямленную мощность, которую силовой преобразователь 22 подает на силовую шипу 24 постоянного тока. Важно отметить, что несмотря на то что основной источник 20 питания показан в виде трехфазного источника питания переменного тока, система 10 электропитания может быть адаптирована к приему мощности от источника питания любого типа, включая без ограничения однофазный источник питания переменного тока и источник питания постоянного тока.

Силовые транзисторные схемы силового преобразователя 22 также обеспечивают преобразование мощности на силовой шине 24 и ее подачу на основной источник 20 питания. В одном из вариантов реализации изобретения, контроллер 36 привода использует широтно-импульсную модуляцию для создания пропускающих импульсов, обеспечивающих периодическое переключение транзисторов 50 силового преобразователя 22 для подачи мощности трехфазного переменного тока на основной источник 20 питания. Такая схема рекуперации позволяет уменьшить потребление мощности основного источника 20 питания.

Инвертирующий усилитель 28 мощности представляет собой трехфазный инвертирующий усилитель мощности, который выполнен с возможностью преобразования мощности постоянного тока силовой шины 24 в мощность трехфазного переменного тока. Инвертирующий усилитель 28 мощности содержит несколько силовых транзисторных схем, содержащих параллельно-включенные транзисторы 54 и диоды 56. Каждый транзистор 54 может представлять собой, например, биполярный транзистор с изолированным затвором. Управляемый электрод (т.е. затвор или база) каждого транзистора 54 связан с контроллером 36 привода, который выполнен с возможностью управления силовыми транзисторными схемами для преобразования мощности постоянного тока на силовой шине 24 в выходную мощность трехфазного переменного тока. Мощность трехфазного переменного тока с выходов инвертирующего усилителя 28 мощности может быть подана на подъемный электродвигатель 12. В одном из вариантов реализации изобретения, контроллер 36 привода использует широтно-импульсную модуляцию для создания пропускающих импульсов, обеспечивающих периодическое переключение транзисторов 54 инвертирующего усилителя 28 мощности для подачи мощности трехфазного переменного тока на подъемный электродвигатель 12. Контроллер 36 привода может менять скорость и направление движения лифта 14 за счет регулирования частоты, фазы и амплитуды пропускающих импульсов на транзисторы 54.

Кроме того, силовые транзисторные схемы инвертирующего усилителя мощности 54 выполнены с возможностью выпрямления мощности, вырабатываемой при приведении лифтом 14 в действие подъемного электродвигателя 12. Например, если подъемный электродвигатель 12 вырабатывает мощность, то контроллер 36 привода управляет транзисторами 54 в инвертирующем усилителе 28 мощности, обеспечивая преобразование выработанной мощности и передачу ее на силовую шину 24 постоянного тока. Сглаживающий конденсатор 26 сглаживает преобразованную мощность, которую инвертирующий усилитель 28 мощности подает на силовую шину 24. Рекуперированная мощность силовой шины 24 постоянного тока может быть использована для перезарядки накопительных элементов системы 32 аккумулирования или, как было описано выше, может быть возвращена в основной источник 20 питания.

Подъемный электродвигатель 12 управляет скоростью и направлением движения кабины 40 лифта и противовеса 42. Величина мощности, необходимой для приведения в действие подъемного электродвигателя 12, меняется в зависимости от ускорения и направления лифта 14, а также от загруженности кабины 40 лифта. Например, при ускорении кабины 40 лифта во время движения вверх, к случае когда вес груза в кабине лифта превышает вес противовеса 42 (т.е. при большой загрузке), либо во время движения вниз, когда вес груза меньше веса противовеса 42 (т.е. при малой загрузке), требуется мощность для приведения в действие подъемного электродвигателя 12. В этом случае, мощность, потребляемая подъемным электродвигателем 12, является положительной. При движении кабины 40 лифта вниз с большой загрузкой, либо при ее движении вверх с малой загрузкой, кабина 40 лифта приводит в действие подъемный электродвигатель 12 и вызывает рекуперацию энергии. В этом случае, когда потребляемая мощность является отрицательной, подъемный электродвигатель 12 вырабатывает мощность трехфазного переменного тока, которая может быть преобразована в мощность постоянного тока с помощью инвертирующего усилителя 28 мощности, управляемого контроллером 36 привода. Как было описано выше, преобразованная мощность постоянного тока может быть возвращена основному источнику 20 питания, использована для перезарядки системы 32 аккумулирования электроэнергии и/или рассеяна в резисторе динамического торможения, подключенном параллельно силовой шине 24. В случае, если лифт 14 стоит на этаже или движется с постоянной скоростью при сбалансированной нагрузке, то он может потреблять меньшее количество мощности. Если подъемный электродвигатель 12 не работает в двигательном режиме и не вырабатывает мощность, то потребляемая мощность подъемного электродвигателя 12 примерно равна пулю.

Следует отметить, что хотя в данном описании система 10 электропитания связана с одним подъемным электродвигателем 12, она может быть видоизменена с возможностью подачи мощности па несколько подъемных электродвигателей 12. Например, несколько инвертирующих усилителей 28 мощности могут быть включены параллельно силовой тине 24 с возможностью подачи питания на несколько подъемных электродвигателей 12. Кроме того, хотя показано, что система 32 аккумулирования электроэнергии подключена к силовой шине 24 постоянного тока в другом случае, система 32 аккумулирования электроэнергии может быть подключена к одной из фаз трехфазного входа силового преобразователя 22.

Система 32 для аккумулирования электроэнергии может включать одно или более устройств, выполненных с возможностью аккумулирования электроэнергии и включенных последовательно или параллельно. В некоторых вариантах реализации изобретения, система 32 содержит gо меньшей мере один суперконденсатор, который может содержать симметричные и асимметричные суперконденсаторы. В других вариантах реализации изобретения система 32 содержит по меньшей мере одну вторичную или аккумуляторную батарею, которая может содержать любые из таких батарей, как никель-кадмиевые (NiCd), свинцово-кислотные, никель-металл-гидридные (NiMH), литий-ионные (Li-ion), литий-ион-полимерные (Li-Poly), с железным электродом, никель-цинковые, оксидные щелочные марганцево-цинковые, цинк-бромные, ванадиевые или натрий-серные. В других вариантах реализации изобретения, для аккумулирования энергии могут быть использованы другие виды электрических или механических устройств, например маховики. Система 32 аккумулирования электроэнергии может содержать устройства аккумулирования электроэнергии одного типа или комбинации аккумулирующих устройств.

Система 10 электропитания обеспечивает подачу мощности на подъемный электродвигатель 12 как от основного источника 20 питания, так и от системы 32. Это способствует уменьшению потребления общей мощности на основном источнике 20 питания, что в свою очередь позволят уменьшить размер (а следовательно, и стоимость) элементов, обеспечивающих подачу мощности от основного источника 20 питания к системе 10 электропитания (например, силового преобразователя 22). Кроме того, обеспечивая управление частью мощности, выдаваемой системой 32 аккумулирования электроэнергии в зависимости от уровня ее зарядки, можно увеличить срок службы системы 32. Система 10 электропитания также способствует проведению спасательных операций и увеличению срока эксплуатации после отказа основного источника 10 питания, обеспечивая подачу мощности к системе 32 и от системы 32 для питания подъемного электродвигателя 12.

На фиг.2 показана блок-схема контроллера 34 системы для аккумулирования электроэнергии, выполненного с возможностью управления долей мощности, потребляемой подъемным электродвигателем 12, которую обеспечивают основной источник 20 питания и система 32 аккумулирования электроэнергии. Контроллер 34 содержит модуль 60 регулирования потребления энергии, ограничитель 62 тока и блок 64 оценки уровня зарядки. Рекуперативный привод 29 выдает сигнал напряжения силовой шины V_dc регулятору 30 напряжения, который также принимает в качестве входного сигнала опорный сигнал напряжения V_{dc_ref}. Регулятор 30 напряжения выдает опорный токовый сигнал I_{dc_ref} модулю 60 регулирования потребления энергии, который также принимает в качестве входного сигнала опорный сигнал уровня зарядки SOC_ref. Модуль 60 регулирования потребления энергии выдает токовые сигналы I_EES ^a и I_grid ^a ограничителю 62 тока, который отправляет токовые сигналы I_EES ^b и I_grid ^b назад модулю 60 регулирования потребления энергии. Блок 64 оценки уровня зарядки, который принимает температурный сигнал T_EES, токовый сигнал I_EES и сигнал напряжения V_EES системы 32 аккумулирования электроэнергии, выдает сигнал уровня заряженности SOC системы аккумулирования электроэнергии модулю 60 регулирования потребления энергии. Ограничитель 62 тока выдает контроллеру 36 привода опорный токовый сигнал I_{EES_ref} системы аккумулирования электроэнергии и опорный токовый сигнал I_{grid_ref} основного источника питания.

На фиг.3 показана схема последовательности операций при управлении энергообменом между подъемным электродвигателем 12 лифта, основным источником 20 питания и системой 32 аккумулирования электроэнергии. Потребляемая подъемным электродвигателем 12 лифта мощность может быть определена во время работы лифта (шаг 70). В некоторых вариантах реализации изобретения напряжение V_dc силовой шины 24 может быть измерено регулятором 30 напряжения для определения, является ли мощность подъемного электродвигателя 12 положительной, отрицательной или мощностью холостого хода. В других вариантах реализации изобретения определение потребляемой подъемным электродвигателем 12 мощности может быть выполнено путем измерения веса груза в кабине 40 лифта посредством контроллера 36 привода (с помощью датчика 46 нагрузки). В некоторых системах определение потребляемой мощности может быть выполнено путем сравнения прямой или косвенной оценки мгновенного момента и полученного ускорения с требуемыми значениями ускорения.

Далее, с помощью блока 64 оценки, может быть осуществлена оценка уровня зарядки системы 32 аккумулирования электроэнергии (шаг 72). Оценка уровня зарядки системы 32 аккумулирования электроэнергии может быть выполнена на основе любых или всех значений напряжения V_EES, тока I_EES и температуры T_EES этой системы. Эти параметры, полученные в виде сигналов на входе блока 64 оценки уровня заряженности, могут быть использованы для оценки уровня зарядки системы 32 аккумулирования электроэнергии. На модуль 60 регулирования потребления энергии поступает сигнал, пропорциональный оцененному уровню зарядки системы 32 аккумулирования электроэнергии.

Управление энергообменом между подъемным электродвигателем 12, основным источником 20 питания и системой 32 аккумулирования электроэнергии может быть далее осуществлено на основе потребляемой подъемным электродвигателем 12 мощности и уровня зарядки системы 32 аккумулирования электроэнергии (шаг 74). Для определения потребляемой подъемным электродвигателем 12 мощности, регулятор 30 напряжения выдает опорный токовый сигнал силовой шины I_{dc_ref}, основанный на напряжении V_dc силовой шины 24, и на опорном сигнале напряжения силовой шины V_{dc_ref}. При положительной или отрицательной мощности подъемного электродвигателя 12 модуль 60 регулирования потребления энергии определяет доли потребляемой подъемным электродвигатем мощности, которые должны быть обеспечены основным источником 20 питания и системой 32 аккумулирования электроэнергии. Ниже более подробно рассмотрен алгоритм, который может быть использован модулем 60 регулирования потребления энергии для определения пропорции, в которой потребляемая мощность обеспечивается основным источником 20 питания и системой 32 аккумулирования электроэнергии. Модуль 60 регулирования потребления энергии выдает на ограничитель 62 тока опорные токовые сигналы I_EES ^a и I_grid ^a, пропорциональные доле потребляемой мощности, обеспечиваемой системой 32 аккумулирования электроэнергии и основным источником 20 питания соответственно. Ограничитель 62 тока определяет, не превышают ли опорные токовые сигналы I_EES ^a и I_grid ^a пороговой величины, установленной для системы 32 аккумулирования электроэнергии и основного источника 20 питания соответственно. В случае превышения опорными токовыми сигналами пороговых величин ограничитель 62 тока пересчитывает опорные токовые сигналы с возможностью установления их величины, равной или меньшей порогового значения, и выдает опорные токовые сигналы I_EES ^a и I_grid ^a, для системы 32 аккумулирования электроэнергии и основного источника 20 питания соответственно. Если опорные токовые сигналы I_EES ^a и I_grid ^a, выданные модулем 60 регулирования потребления энергии, ниже пороговых значений тока, то на контроллер 36 привода могут быть поданы опорные токовые сигналы I_{EES_ref} и I_{grid_ref}, пропорциональные доле потребляемой мощности, обеспечиваемой системой 32 аккумулирования электроэнергии и основным источником 20 питания соответственно. Сгруппированные сигналы I_{EES_ref} и I_{grid_ref} определяют полную потребляемую подъемным электродвигателем 12 мощность, установленную опорным токовым сигналом силовой шины I_{dc_ref}.

Далее контроллер 36 привода осуществляет управление рекуперативным приводом 29 и контроллером 34 системы аккумулирования электроэнергии, обеспечивая подачу мощности потребляемой подъемным электродвигателем 12, от системы 32 аккумулирования электроэнергии и основного источника 20 питания пропорционально опорным токовым сигналам I_{EES_ref} и I_{grid_ref} соответственно. В частности, часть мощности, подаваемая на подъемный электродвигатель от системы 32 аккумулирования электроэнергии, может быть выражена как I_{EES_ref}/I_{grid_ref}, а часть мощности, подаваемая от основного источника 20 питания, может быть выражена как I_{EES_ref}/I_{grid_ref}.

Как рассмотрено выше, часть мощности, которая поступает на подъемный электродвигатель 12 лифта от системы 32 аккумулирования электроэнергии и основного источника 20 питания, может быть определена модулем 60 регулирования потребления энергии. Если мощность, потребляемая подъемным электродвигателем, является положительной, то сначала ее величина может быть сравнена модулем 60 регулирования потребления энергии с минимальным пороговым значением, исходя из амплитуды опорного токового сигнала силовой шины I_{dc_ref}. Если потребляемая мощность меньше или равна минимальному пороговому значению, то модуль 60 регулирования потребления энергии выдает опорные токовые сигналы I_EES ^a и I_grid ^a, такие, что подача всей потребляемой мощности будет обеспечена основным источником 20 питания. Такой способ обеспечивает сохранение заряда системы 32 аккумулирования электроэнергии до тех пор, пока нагрузка на основной источник 20 питания минимальна.

В нормальных условиях, когда потребляемая мощность превышает минимальное пороговое значение, модуль 60 регулирования потребления энергии на основе уровня зарядки системы 32 аккумулирования электроэнергии рассчитывает пропорцию, в которой обеспечивается подача мощности основным источником 20 питания и системой 32 аккумулирования электроэнергии. Уровнем зарядки системы 32 аккумулирования электроэнергии можно управлять с возможностью сохранения уровня зарядки в заданном диапазоне. В некоторых вариантах реализации изобретения, но мере уменьшения уровня зарядки, все меньшая часть полной мощности, потребляемой подъемным электродвигателем 12 лифта, может быть обеспечена системой 32 аккумулирования электроэнергии. Управляя пределами колебания заряда системы 32 аккумулирования электроэнергии, можно увеличить срок службы системы 32.

На фиг.4 показан график зависимости мощности, обеспечиваемой системой 32 аккумулирования электроэнергии, от уровня ее зарядки. На фиг.4 уровень зарядки системы 32 аккумулирования электроэнергии удерживается в диапазоне от минимального уровня SOC_min до максимальною SOC_max. В качестве примера, минимальный уровень зарядки SOC_min, показанный на фиг.4, составляет примерно 23% емкости системы, а максимальный уровень зарядки SOC_max - примерно 82% ее емкости. Модуль 60 регулирования потребления энергии выдает сигналы на подачу подъемному электродвигателю 12 примерно 60% мощности системой 32 при нижней границе диапазона. Когда модуль 60 регулирования потребления энергии выдает сигналы на подачу подъемному электродвигателю 12 примерно 80% мощности системой 32, подаваемая системой 32 мощность возрастает по линейному закону до верхней границы диапазона (P_{EES_max}). Параметры SOC_min, SOC_max, P_{EES_min} и P_{EES_max} могут быть отрегулированы для оптимизации работы системы 10 электропитания, как показано стрелками, расположенными рядом с каждым обозначением на фиг.4.

Если при положительной мощности подъемного электродвигателя 12 уровень зарядки системы 32 аккумулирования электроэнергии будет меньше значения SOC_min, модулем 60 регулирования потребления энергии может быть выдан сигнал на подачу всей мощности от основного источника 20 питания до тех пор, пока система 32 аккумулирования электроэнергии не будет перезаряжена. Для уменьшения нагрузки на электропитание вследствие подаваемой к это время основным источником 20 питания мощности скорость кабины 40 лифта может быть отрегулирована таким образом, что потребляемая подъемным электродвигателем 12 мощность будет снижена.

При отрицательной мощности подъемного электродвигателя 12, аналогичный алгоритм будет использован для возврата рекуперированной подъемным электродвигателем 12 мощности основному источнику 20 питания и системе 32 аккумулирования электроэнергии. Это означает, что рекуперированная мощность будет возвращена в основной источник 20 питания и систему 32 аккумулирования электроэнергии в пропорции, которая зависит от уровня зарядки системы 32. Если уровень зарядки системы 32 меньше или равен минимальному пороговому значению, модуль 60 регулирования потребления энергии выдает сигналы, которые вызывают аккумулирование всей рекуперированной подъемным электродвигателем 12 мощности в системе 32 аккумулирования электроэнергии. Минимальное пороговое значение уровня зарядки может быть равным значению SOC_min (фиг.4). Например, чтобы уровень зарядки системы 32 не падал ниже значения SOC_min, аккумулирование всей рекуперированной энергии в системе 32 должно быть начато до достижения этого значения.

Если уровень зарядки системы 32 больше или равен максимальному пороговому значению, модуль 60 регулирования потребления энергии может выдавать сигналы, которые обеспечивают подачу всей энергии, рекуперированной подъемным электродвигателем 12, на основной источник 20 питания. Максимальное пороговое значение уровня зарядки может совпадать со значением SOC_max, показанным на фиг.4. Например, чтобы уровень зарядки системы аккумулирования электроэнергии не превышал значения SOC_max, подача всей рекуперированной мощности на основной источник 20 питания должна быть начата до достижения этого значения SOC_max. Для уменьшения нагрузки на электропитание вследствие мощности, подаваемой на основной источник 20 питания, в это время скорость кабины 40 лифта может быть отрегулирована таким образом, что потребляемая подъемным электродвигателем 12 мощность будет снижена.

Если уровень зарядки системы 32 аккумулирования электроэнергии расположен между минимальным и максимальным пороговыми значениями уровня зарядки, модулем 60 регулирования потребления энергии могут быть выданы сигналы, которые обеспечивают подачу рекуперированной мощности на основной источник 20 питания и в систему 32 аккумулирования электроэнергии в отношении, зависящем от уровня зарядки системы 32. В некоторых вариантах реализации изобретения, большая часть рекуперированной мощности может быть подана в систему 32 при уровне зарядки SOC, расположенном ближе к минимальному пороговому значению, чем к максимальному.

Если потребляемая подъемным электродвигателем 12 мощность примерно равна нулю, т.е. подъемный электродвигатель 12 не работает ни в двигательном режиме, ни в режиме рекуперации мощности, то модуль 60 регулирования потребления энергии измеряет уровень зарядки системы 32 аккумулирования электроэнергии и выдает сигналы, которые обеспечивают подачу мощности от основного источника 20 питания в систему 32 в зависимости от уровня зарядки системы 32. В некоторых вариантах реализации изобретения, мощность, подаваемая основным источником 20 питания в систему 32 аккумулирования электроэнергии может быть определена как:

$$P_{grid\_idle}=\frac{SO{C}_{\max }-SOC}{SO{C}_{\max }-SO{C}_{\min }}{P}_{grid\_\max \_idle}(Уравнение1)$$

где SOC_min и SOC_max определяют диапазон, в пределах которого необходимо поддерживать уровень зарядки системы 32 аккумулирования энергии, а P_{grid_max_idle} - максимальная мощность, которая может быть подана от основного источника 20 питания, когда потребляемая мощность примерно равна нулю. Таким образом, если уровень зарядки системы 32 больше или ранен SOC_max, то дальнейшей подачи мощности от основного источника 20 питания в систему 32 не предусмотрено.

В случае отказа основного источника 20 питания вся потребляемая подъемным электродвигателем 12 мощность будет обеспечена системой 32 аккумулирования электроэнергии. Модуль 60 регулирования потребления энергии определяет уровень зарядки системы 32 аккумулирования электроэнергии и выдает сигналы, которые обеспечивают подачу от системы 32 всей энергии, необходимой для управления подъемным электродвигателем 12 в период, соответствующий положительной мощности, когда уровень зарядки выше минимального порогового значения уровня зарядки, необходимого для проведения спасательных операций. Например, система 32 может управлять подъемным электродвигателем 12 до тех пор, пока уровень зарядки выше 20% емкости системы. Кроме того, модуль 60 регулирования потребления энергии выдает сигналы, которые обеспечивают аккумулирование в системе 32 всей мощности, выработанной подъемным электродвигателем 12 в период, соответствующий отрицательной мощности, когда уровень зарядки ниже максимального порогового значения, необходимого для проведения спасательных операций. Например, система 32 может запасать всю мощность, выработанную подъемным электродвигателем 12 до тех пор, пока уровень зарядки ниже 90% емкости системы. Если уровень зарядки системы 32 превышает максимальное пороговое значение, необходимое для выполнения спасательной операции, любая дополнительная мощность, выработанная подъемным электродвигателем 12, может быть рассеяна в резисторе динамического торможения и т.п. или лифт может быть остановлен. За счет регулирования диапазона уровней зарядки, в котором система 32 может работать при отказе основного источника 20 питания, может быть увеличен срок службы этой системы.

Еще в одном варианте реализации изобретения, модуль 60 регулирования потребления энергии управляет соотношением мощности, выдаваемой основным источником 20 питания и системой 32 для питания подъемного электродвигателя, на основе заданного коэффициента распределения мощности. В этом варианте реализации изобретения, модуль 60 регулирования потребления энергии выдает сигналы, согласно которым подача определенной части мощности, потребляемой подъемным электродвигателем 12, обеспечена основным источником 20 питания, а оставшаяся часть должна быть обеспечена системой 32 аккумулирования электроэнергии. Эта определенная часть может бы и обеспечена независимо от уровня зарядки системы 32, однако она может быть также выбрана из условия обеспечения оптимальной работы системы 10 электропитания.

В периоды, соответствующие положительной мощности, потребляемой подъемным электродвигателем, основной источник 20 питания обеспечивает подачу части мощности для приведения подъемного электродвигателя 12 в действие, а система 32 аккумулирования электроэнергии обеспечивает оставшуюся требуемую часть мощности. Для дальнейшего регулирования размеров элементов, обеспечивающих подачу мощности от основного источника 20 питания, максимальное пороговое значение мощности может быть искусственно задано модулем 60 регулирования потребления энергии, который устанавливает максимальное количество мощности, отдаваемой основным источником 20 питания в периоды, соответствующие положительной мощности, потребляемой подъемным электродвигателем лифта.

В периоды, соответствующие отрицательной мощности, потребляемой подъемным электродвигателем, определенное количество мощности, выработанной подъемным электродвигателем 12, может быть подано на основной источник 20 питания. Оставшаяся часть мощности, выработанной подъемным электродвигателем 12, может быть подана в систему 32 аккумулирования энергии. Для определения того, какая часть рекуперированной мощности должна быть аккумулирована в системе 32, контроллер 34 системы аккумулирования электроэнергии должен также учитывать уровень зарядки системы 32. При приближении уровня зарядки к верхнему пределу диапазона зарядки, в котором удерживается система 32, часть рекуперированной мощности может быть рассеяна на силовой шине 24 постоянного тока, например, за счет рассеяния мощности на резисторе динамического торможения.

Если мощность, потребляемая подъемным электродвигателем 12, примерно равна нулю (т.е. при работе подъемного электродвигателя 12 в режиме холостого хода), модуль 60 регулирования потребления энергии вырабатывает сигналы, согласно которым основной источник 20 питания обеспечивает перезарядку системы 32 аккумулирования электроэнергии. Количество мощности, подаваемой от основного источника 20 питания в систему 32, может иметь зависимость от уровня зарядки системы 32, выраженную приведенным выше Уравнением 1.

При выходе из строя основного источника 20 питания вся потребляемая подъемным электродвигателем 12 мощность может быть обеспечена системой 32 аккумулирования электроэнергии. Таким образом, при положительной мощности подъемного электродвигателя 12, вся необходимая ему мощность может быть подана системой 32, а при отрицательной мощности подъемного электродвигателя 12, вся мощность, выработанная подъемным электродвигателем 12, может быть аккумулирована в системе 32. Так же как и в рассмотренном выше варианте реализации изобретения, управление системой 32 может быть выполнено с возможностью подачи на подъемный электродвигатель количества мощности, зависящего от уровня зарядки системы 32 и только в определенном диапазоне этого уровня.

Настоящее изобретение относится к управлению мощностью системы лифта, которая включает подъемный электродвигатель лифта, основной источник питания и систему аккумулирования электроэнергии. Определяют потребляемую подъемным электродвигателем лифта мощность и измеряют уровень зарядки системы аккумулирования электроэнергии. Регулирование процессов энергообмена между подъемным электродвигателем, основным источником питания и системой аккумулирования электроэнергии осуществляют на основе величины потребляемой подъемным электродвигателем мощности и уровня зарядки системы аккумулирования электроэнергии. Регулирование количества мощности, подаваемой основным источником питания, позволяет уменьшить размер и стоимость элементов системы электропитания, которые обеспечивают подачу мощности от основного источника питания. Кроме того, за счет регулирования диапазона зарядки системы аккумулирования электроэнергии может быть увеличен срок службы системы аккумулирования электроэнергии.

Хотя описание настоящего изобретения приведено со ссылкой на предпочтительные варианты его реализации, специалистами в данной области могут быть внесены изменения по форме и деталям без выхода за пределы сущности и объема изобретения.

Изобретение предназначено для управления мощностью от нескольких источников в системе питания лифта. При управлении мощностью в системе питания лифта (14) определяют мощность, потребляемую электродвигателем лифта (12). Определяют уровень зарядки системы для аккумулирования электроэнергии (32). При работе электродвигателя лифта (12) в режиме рекуперации аккумулируют всю энергию, вырабатываемую электродвигателем лифта (12), в системе для аккумулирования электроэнергии (32), если уровень зарядки системы для аккумулирования электроэнергии (32) меньше минимального порогового значения уровня зарядки. Подают всю энергию, вырабатываемую электродвигателем лифта (12), на основной источник питания (20), если уровень зарядки системы для аккумулирования электроэнергии (32) больше максимального порогового значения уровня зарядки. Распределяют энергию, вырабатываемую электродвигателем лифта (12), между основным источником питания (20) и системой для аккумулирования электроэнергии (32) в отношении, зависящем от уровня зарядки системы для аккумулирования электроэнергии (32), если уровень зарядки системы для аккумулирования электроэнергии (32) лежит между минимальным и максимальным пороговыми значениями уровня зарядки. Достигается уменьшение размеров элементов системы электропитания, увеличение срока службы системы для аккумулирования электроэнергии. 3 н. и 14 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ управления мощностью в системе лифта, содержащей электродвигатель лифта, основной источник питания и систему для аккумулирования электроэнергии, включающий:
определение мощности, потребляемой электродвигателем лифта; определение уровня зарядки системы для аккумулирования электроэнергии; и
управление мощностью, передаваемой между электродвигателем лифта, основным источником питания и системой для аккумулирования электроэнергии, на основе потребляемой мощности электродвигателя лифта и уровня зарядки системы для аккумулирования электроэнергии; причем при отрицательной потребляемой мощности электродвигателя лифта шаг управления включает:
аккумулирование всей энергии, вырабатываемой электродвигателем лифта, в системе для аккумулирования электроэнергии, если уровень зарядки системы для аккумулирования электроэнергии меньше минимального порогового значения уровня зарядки;
подачу всей энергии, вырабатываемой электродвигателем лифта, на основной источник питания, если уровень зарядки системы для аккумулирования электроэнергии больше максимального порогового значения уровня зарядки; и
распределение энергии, вырабатываемой электродвигателем лифта, между основным источником питания и системой для аккумулирования электроэнергии в отношении, зависящем от уровня зарядки системы для аккумулирования электроэнергии, если уровень зарядки системы для аккумулирования электроэнергии лежит между минимальным и максимальным пороговыми значениями уровня зарядки.

2. Способ по п.1, согласно которому при положительной потребляемой мощности электродвигателя лифта шаг управления включает:
подачу мощности на электродвигатель лифта полностью от основного источника питания, если указанная потребляемая мощность меньше или равна минимальному пороговому значению потребляемой мощности; и
подачу мощности на электродвигатель лифта от основного источника питания и системы для аккумулирования электроэнергии, если указанная потребляемая мощность больше минимального порогового значения потребляемой мощности, а отношение мощности, подаваемой от основного источника питания, к мощности, подаваемой от системы для аккумулирования электроэнергии, зависит от уровня зарядки системы для аккумулирования электроэнергии.

3. Способ по п.2, согласно которому работу электродвигателя лифта регулируют с изменением указанной потребляемой мощности, если уровень зарядки системы для аккумулирования электроэнергии лежит за пределами диапазона уровня зарядки, а потребляемая мощность больше минимального порогового значения потребляемой мощности.

4. Способ по п.1, согласно которому при потребляемой мощности электродвигателя лифта, приблизительно равной нулю, шаг управления включает:
аккумулирование энергии, подаваемой от основного источника питания, в системе для аккумулирования электроэнергии, пока уровень зарядки системы аккумулирования электроэнергии ниже максимального порогового значения уровня зарядки.

5. Способ по п.1, согласно которому после отказа основного источника питания система для аккумулирования электроэнергии приводит в действие электродвигатель лифта при положительной потребляемой мощности и уровне зарядки системы для аккумулирования электроэнергии, превышающем минимальное пороговое значение уровня зарядки, и аккумулирует мощность электродвигателя лифта при отрицательной потребляемой мощности и уровне зарядки системы аккумулирования электроэнергии, меньшим максимального порогового значения уровня зарядки.

6. Способ по п.1, согласно которому определение уровня зарядки системы для аккумулирования электроэнергии включает измерение тока, напряжения и/или температуры системы для аккумулирования электроэнергии.

7. Система для управления мощностью в системе лифта, содержащей электродвигатель лифта, основной источник питания и систему для аккумулирования электроэнергии, связанную с рекуперативным приводом, содержащая:
первую схему, выполненную с возможностью определения потребляемой мощности электродвигателя лифта,
вторую схему, выполненную с возможностью определения уровня зарядки системы для аккумулирования электроэнергии; и
управляющий модуль, выполненный с возможностью управления рекуперативным приводом на основе потребляемой мощности электродвигателя лифта и уровня зарядки системы для аккумулирования электроэнергии с управлением мощностью, передаваемой между электродвигателем лифта, основным источником питания и системой для аккумулирования электроэнергии;
причем управляющий модуль выполнен с возможностью управления рекуперативным приводом при отрицательной потребляемой мощности электродвигателя лифта таким образом, что (1) если уровень зарядки системы для аккумулирования электроэнергии меньше минимального порогового значения уровня зарядки, то вся энергия, вырабатываемая электродвигателем лифта, аккумулирована в системе для аккумулирования электроэнергии; (2) если уровень зарядки системы для аккумулирования электроэнергии больше максимального порогового значения уровня зарядки, то вся энергия, вырабатываемая электродвигателем лифта, подана на основной источник питания; и (3) если уровень зарядки системы для аккумулирования электроэнергии лежит между минимальным и максимальным пороговыми значениями уровня зарядки, то энергия, вырабатываемая электродвигателем лифта, распределена между основным источником питания и системой для аккумулирования электроэнергии в отношении, зависящем от уровня зарядки системы для аккумулирования электроэнергии.

8. Система по п.7, в которой управляющий модуль выполнен с возможностью управления рекуперативным приводом при положительной потребляемой мощности электродвигателя лифта таким образом, что (1) если потребляемая мощность меньше или равна минимальному пороговому значению потребляемой мощности, то обеспечена подача мощности к электродвигателю лифта полностью от основного источника питания; и (2) если потребляемая мощность превышает минимальное пороговое значение потребляемой мощности, то обеспечена подача мощности к электродвигателю лифта от основного источника питания и системы для аккумулирования электроэнергии в отношении, зависящем от уровня зарядки системы для аккумулирования электроэнергии.

9. Система по п.8, в которой работа электродвигателя лифта отрегулирована с изменением потребляемой мощности, если уровень зарядки системы для аккумулирования электроэнергии лежит за пределами диапазона уровня зарядки, а потребляемая мощность больше минимального порогового значения потребляемой мощности.

10. Система по п.7, в которой управляющий модуль выполнен с возможностью управления рекуперативным приводом при потребляемой мощности электродвигателя лифта, приблизительно равной нулю, с аккумулированием энергии от основного источника питания в системе для аккумулирования электроэнергии, пока уровень зарядки системы для аккумулирования электроэнергии ниже максимального порогового значения уровня зарядки.

11. Система по п.7, в которой после отказа основного источника питания управляющий модуль управляет системой для аккумулирования электроэнергии таким образом, что обеспечено приведение в действие электродвигателя лифта при положительной потребляемой мощности и уровне зарядки системы для аккумулирования электроэнергии, превышающем минимальное пороговое значение уровня зарядки, и обеспечено аккумулирование мощности, вырабатываемой электродвигателем лифта, при отрицательной потребляемой мощности и уровне зарядки системы аккумулирования электроэнергии, меньшем максимального порогового значения уровня зарядки.

12. Система по п.7, в которой вторая схема выполнена с возможностью определения уровня зарядки как функции тока, напряжения и/или температуры системы для аккумулирования электроэнергии.

13. Способ управления мощностью в системе лифта, содержащей электродвигатель лифта, основной источник питания и систему для аккумулирования электроэнергии, включающий:
подачу мощности на электродвигатель лифта от основного источника питания и системы для аккумулирования электроэнергии в отношении, зависящем от величины потребляемой мощности электродвигателя лифта и уровня зарядки системы для аккумулирования электроэнергии, когда потребляемая мощность электродвигателя лифта положительна; и
распределение энергии, вырабатываемой электродвигателем лифта, между основным источником питания и системой для аккумулирования электроэнергии в отношении, зависящем от потребляемой мощности электродвигателя лифта и уровня зарядки системы для аккумулирования электроэнергии, когда потребляемая мощность электродвигателя лифта отрицательна;
причем шаг распределения энергии включает:
аккумулирование всей энергии, вырабатываемой электродвигателем лифта, в системе для аккумулирования электроэнергии, если уровень зарядки системы для аккумулирования электроэнергии меньше минимального порогового значения уровня зарядки; и
подачу всей энергии, вырабатываемой электродвигателем лифта, на основной источник питания, если уровень зарядки системы для аккумулирования электроэнергии больше максимального порогового значения уровня зарядки.

14. Способ по п.13, согласно которому шаг подачи мощности включает: подачу мощности на электродвигатель лифта полностью от основного источника питания, если потребляемая мощность электродвигателя лифта меньше или равна минимальному пороговому значению потребляемой мощности.

15. Способ по п.13, дополнительно включающий:
аккумулирование энергии от основного источника питания в системе для аккумулирования электроэнергии, пока уровень зарядки системы для аккумулирования электроэнергии меньше максимального порогового значения уровня зарядки, когда потребляемая мощность электродвигателя лифта приблизительно равна нулю.

16. Способ по п.13, дополнительно включающий следующие шаги при отказе основного источника питания:
приведение в действие электродвигателя лифта посредством системы для аккумулирования электроэнергии, когда потребляемая мощность положительна, а уровень зарядки системы для аккумулирования электроэнергии больше минимального порогового значения уровня зарядки; и
аккумулирование мощности, вырабатываемой электродвигателем лифта, в системе для аккумулирования электроэнергии, когда потребляемая мощность отрицательна, а уровень зарядки системы для аккумулирования электроэнергии ниже максимального порогового значения уровня зарядки.

17. Способ по п.13, согласно которому уровень зарядки системы для аккумулирования электроэнергии определяют как функцию тока, напряжения и/или температуры системы для аккумулирования электроэнергии.