电梯停电应急装置

1.一种电梯停电应急装置，其特征在于，包括切换单元、充电应急单元和检测控制单元；
所述充电应急单元包括蓄电池；
所述切换单元的输入端连接三相四线制市电，所述切换单元的输出端连接电梯控制柜；所述切换单元向所述电梯控制柜输出市电电源或应急电源；
所述充电应急单元与所述切换单元连接；所述充电应急单元在电梯由市电供电时，接入市电电源对所述蓄电池进行充电；在市电电源断开时，对所述蓄电池储存的直流电源进行逆变，输出三相四线制交流电源，并传输给所述电梯控制柜；
所述检测控制单元分别与所述切换单元、充电应急单元连接；所述检测控制单元检测市电和所述蓄电池的电源状态，向所述切换单元和所述充电应急单元发出控制信号。
2.如权利要求1所述的电梯停电应急装置，其特征在于，所述切换单元包括接触器；所述接触器的输入端连接三相四线市电，所述接触器的输出端连接所述充电应急单元的三相四线电源输出端和所述电梯控制柜；所述接触器的闭合与断开的控制端连接所述检测控制单元。
3.如权利要求1所述的电梯停电应急装置，其特征在于，所述充电应急单元还包括升压变换器、逆变换流器、充电器和电磁干扰滤波单元；
所述升压变换器与所述蓄电池的电源输出端连接，对所述蓄电池输出的电源进行直流升压变换；
所述逆变换流器分别与所述升压变换器、所述充电器连接；所述充电器还与所述蓄电池连接；所述逆变换流器在电梯由市电供电时，将三相交流电整流输出至所述充电器，且在市电电源断开时，将所述升压变换器输出的直流电压逆变为三相四线交流电输出；
所述电磁干扰滤波单元分别与所述逆变换流器的输出端、所述切换单元连接，对输入或输出的交流电进行滤波。
4.如权利要求3所述的电梯停电应急装置，其特征在于，所述升压变换器包括第一变压器TX1、第一开关管Q1、第二开关管Q2，第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第一直流母线电容C1和第二直流母线电容C2；
所述蓄电池的电源输出端与所述第一变压器TX1的输入端连接，所述第一变压器TX1的输出端连接所述第一直流母线电容C1和所述第二直流母线电容C2。
5.如权利要求4所述的电梯停电应急装置，其特征在于，所述逆变换流器包括第三开关管Q3、第四开关管Q4、第五开关管Q5、第六开关管Q6、第七开关管Q7、第八开关管Q8、第五电感L5、第六电感L6、第七电感L7、第三电容C3、第四电容C4和第五电容C5；
所述逆变换流器的输入端连接所述第一直流母线电容C1和所述第二直流母线电容C2，所述 逆变换流器的输出端连接所述电磁干扰滤波单元。
6.如权利要求5所述的电梯停电应急装置，其特征在于，所述充电器包括第二变压器TX2、第九开关管Q9、第十开关管Q10、第五二极管D5、第六二极管D6、第七二极管D7和第六电容C6；
所述充电器的输入端连接所述第一直流母线电容C1和所述第二直流母线电容C2；所述充电器的输出端连接所述蓄电池。
7.如权利要求1~6任一项所述的电梯停电应急装置，其特征在于，所述电磁干扰滤波单元包括控制开关和∏型滤波器，所述控制开关与所述∏型滤波器连接；所述控制开关的控制端与所述检测控制单元连接。
8.如权利要求1所述的电梯停电应急装置，其特征在于，所述检测控制单元包括电压检测电路和DSP控制电路。
9.如权利要求8所述的电梯停电应急装置，其特征在于，所述DSP控制电路包括控制蓄电池升压变换过程的升压控制模块、控制蓄电池充电过程的充电控制模块和控制逆变换流器的逆变工作过程的逆变控制模块。

电梯停电应急装置\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种电子技术领域，尤其涉及一种电梯停电应急装置。\n背景技术\n[0002] 电梯已经及其普及，几乎是人们日常生活必须接触的工具。但是，受电力系统稳定性的影响，当突发停电时，会出现电梯困人事件，导致乘客产生恐慌心理，甚至产生过激反应，形成了很大的安全隐患。电梯应急系统也就应运而生，且停电救援已列为电梯的必备功能。\n[0003] 目前使用的电梯应急系统，在电梯停电时启动，并接管电梯控制权，控制轿箱低速运行至门区位置，然后开门。然而现有的电梯应急系统的电源电路设计复杂，电池电能的利用效率比较低，输出电压和波形较差，应急控制不稳定。\n实用新型内容\n[0004] 本实用新型提出一种电梯停电应急装置，简化了电梯应急电源的电路设计，能够提高电梯应急控制的稳定性和可靠性。\n[0005] 本实用新型实施例提供一种电梯停电应急装置，包括切换单元、充电应急单元和检测控制单元；所述充电应急单元包括蓄电池；\n[0006] 所述切换单元的输入端连接三相四线制市电，所述切换单元的输出端连接电梯控制柜；所述切换单元向所述电梯控制柜输出市电电源或应急电源； \n[0007] 所述充电应急单元与所述切换单元连接；所述充电应急单元在电梯由市电供电时，接入市电电源对所述蓄电池进行充电；在市电电源断开时，对所述蓄电池储存的直流电源进行逆变，输出三相四线制交流电源，并传输给所述电梯控制柜；\n[0008] 所述检测控制单元分别与所述切换单元、充电应急单元连接；所述检测控制单元检测市电和所述蓄电池的电源状态，向所述切换单元和所述充电应急单元发出控制信号。\n[0009] 进一步的，所述充电应急单元还包括升压变换器、逆变换流器、充电器和电磁干扰滤波单元； \n[0010] 所述升压变换器与所述蓄电池的电源输出端连接，对所述蓄电池输出的电源进行直流升压变换；\n[0011] 所述逆变换流器分别与所述升压变换器、所述充电器连接；所述充电器还与所述蓄电池连接；所述逆变换流器在电梯由市电供电时，将三相交流电整流输出至所述充电器，且在市电电源断开时，将所述升压变换器输出的直流电压逆变为三相四线交流电输出；\n[0012] 所述电磁干扰滤波单元分别与所述逆变换流器的输出端、所述切换单元连接，对输入或输出的交流电进行滤波。\n[0013] 更进一步地，所述检测控制单元包括电压检测电路和DSP控制电路。所述DSP控制电路包括控制蓄电池升压变换过程的升压控制模块、控制蓄电池充电过程的充电控制模块和控制逆变换流器的逆变工作过程的逆变控制模块。\n[0014] 实施本实用新型实施例，具有如下有益效果：在逆变换流器中，将逆变电路复用为充电器前级的整流电路，简化了电路设计，降低了设计成本，同时采用智能DSP芯片控制，更全面的采集检测数据，控制更加稳定合理，也更加灵活，使用时对电梯控制柜内接线不需做出改动。\n附图说明\n[0015] 图1是本实用新型实施例提供的电梯停电应急装置的结构示意图；\n[0016] 图2是本实用新型实施例提供的电梯停电应急装置的检测控制单元的结构示意图；\n[0017] 图3是本实用新型实施例提供的电梯停电应急装置的切换单元的电路结构图；\n[0018] 图4是本实用新型实施例提供的电梯停电应急装置的升压变换器的电路结构图；\n[0019] 图5是本实用新型实施例提供的电梯停电应急装置的逆变换流器的电路结构图；\n[0020] 图6是本实用新型实施例提供的电梯停电应急装置的充电器的电路结构图；\n[0021] 图7是本实用新型实施例提供的电梯停电应急装置与电梯控制柜的连线图；\n[0022] 图8是本实用新型又一实施例提供的电梯停电应急装置与电梯控制柜的连线图。\n具体实施方式\n[0023] 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。\n[0024] 参见图1，是本实用新型实施例提供的电梯停电应急装置的结构示意图。\n[0025] 本实施例提供的电梯停电应急装置，包括切换单元101、充电应急单元102和检测控制单元103；充电应急单元102包括蓄电池1021；具体如下：\n[0026] 切换单元101的输入端连接三相四线制市电，切换单元101的输出端连接电梯控制柜；切换单元101向所述电梯控制柜输出市电电源或应急电源； \n[0027] 充电应急单元102与切换单元101连接；充电应急单元102在电梯由市电供电时，接入市电电源对蓄电池1021进行充电；在市电电源断开时（即电梯需要应急供电），对蓄电池1021储存的直流电源进行逆变，输出三相四线制交流电源，并传输给电梯控制柜；\n[0028] 检测控制单元103分别与切换单元101、充电应急单元102连接；检测控制单元\n103检测市电和蓄电池1021的电源状态，向切换单元101和充电应急单元102发出控制信号。\n[0029] 具体的，如图1所示，充电应急单元102还包括升压变换器1022、逆变换流器\n1023、充电器1024以及电磁干扰滤波单元1025，如下：\n[0030] 升压变换器1022与蓄电池1021的电源输出端连接，对蓄电池1021输出的电源进行直流升压变换；\n[0031] 逆变换流器1023分别与升压变换器1022、充电器1024连接；充电器1024还与蓄电池1021连接；逆变换流器1023在电梯由市电供电时，将三相交流电（市电）整流输出至充电器1024，且在市电电源断开时，将升压变换器1022输出的直流电压逆变为三相四线交流电输出；\n[0032] 电磁干扰滤波单元1025分别与逆变换流器1023的输出端、切换单元101连接，对输入或输出的交流电进行滤波。\n[0033] 本实施例将逆变电路和充电器前级的整流电路集成在一个电路模块（即逆变换流器）中，简化了电路设计，降低了设计成本。电磁干扰滤波单元1025与逆变换流器1023连接，并与切换单元101的输出端连接，在充电和逆变输出时同时复用了电磁干扰滤波单元，减少了充电器对电网的谐波干扰。\n[0034] 参见图2，是本实用新型实施例提供的电梯停电应急装置的检测控制单元的结构示意图。\n[0035] 检测控制单元103包括电压检测电路1031和DSP（Digital Signal Processing，数字信号处理）控制电路1032。其中，电压检测电路1031用于检测市电电压以及蓄电池\n1021中的电压信号，并将检测结果反馈给DSP控制电路1032。DSP控制电路1032包括控制蓄电池升压变换过程的升压控制模块10321、控制蓄电池充电过程的充电控制模块10322和控制逆变换流器的逆变工作过程的逆变控制模块10323。\n[0036] 参见图3，是本实用新型实施例提供的电梯停电应急装置的切换单元的电路结构图。\n[0037] 切换单元101包括接触器；所述接触器的输入端连接三相四线市电，所述继电器的输出端连接充电应急单元102的三相四线电源输出端和电梯控制柜；所述接触器的闭合与断开的控制端连接检测控制单元103，所述接触器由检测控制单元103来控制闭合与断开。具体实施时，当检测控制单元103的电压检测电路1031检测到市电供电电压正常时，如市电供电单相电压在85V交流电压至275V交流电压之间时，切换单元101由检测控制单元103控制闭合，电梯由市电供电；当电压检测电路1031检测到市电电压在正常范围之外，如突发停电时，切换单元101由检测控制单元103控制断开，电梯应急供电。\n[0038] 参见图4，是本实用新型实施例提供的电梯停电应急装置的升压变换器的电路结构图。\n[0039] 升压变换器1022包括第一变压器TX1、第一开关管Q1、第二开关管Q2，第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第一直流母线电容C1和第二直流母线电容C2。蓄电池1021的电源输出端与第一变压器TX1的输入端连接，第一变压器TX1的输出端连接第一直流母线电容C1和第二直流母线电容C2。\n[0040] 更为具体的，第一变压器TX1的原边包括上绕组和下绕组，两个绕组的连接点为公共端子，所述公共端子与蓄电池1021的正极连接。第一变压器TX1原边的两个端子分别连接第一开关管Q1和第二开关管Q2；第一开关管Q1的控制端与第二开关管Q2的控制端分别连接检测控制单元103，分别接收检测控制单元103发送的conPWM1信号和conPWM2信号。第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3和第四二极管D4组成二极管网络，升压过程中保持两管导通，两管截止，所述二极管网络的输入端与第一变压器TX1的输出端连接，所述二极管网络的输出端连接第一直流母线电容C1和第二直流母线电容C2。\n[0041] 参见图5，是本实用新型实施例提供的电梯停电应急装置的逆变换流器的电路结构图。\n[0042] 逆变换流器1023包括第三开关管Q3、第四开关管Q4、第五开关管Q5、第六开关管Q6、第七开关管Q7、第八开关管Q8、第五电感L5、第六电感L6、第七电感L7、第三电容C3、第四电容C4和第五电容C5；所述逆变换流器的输入端连接第一直流母线电容C1和第二直流母线电容C2，所述逆变换流器的输出端连接电磁干扰滤波单元1025。逆变换流器1023包括三相逆变换流电路，分别为A相逆变换流电路、B相逆变换流电路和C相逆变换流电路。\n具体如下：\n[0043] A相逆变换流电路包括第三开关管Q3、第四开关管Q4、第五电感L5和第三电容C3。其中，第三开关管Q3和第四开关管Q4用于在应急供电时（即市电电源断开）对直流母线电容电压进行逆变输出单相交流电，第三开关管Q3和第四开关管Q4的内部分别连接有整流二极管，用于在电梯由市电供时对输入的单相交流电进行整流。第五电感L5、第三电容C3用于输入/输出交流电信号，并对交流电信号进行滤波。\n[0044] B相逆变换流电路包括第五开关管Q5、第六开关管Q6、第六电感L6和第四电容C4。其中，第五开关管Q5和第六开关管Q6的内部分别连接有整流二极管。B相逆变换流电路的电路结构与工作原理，与上述的A相逆变换流电路相同，在些不再详细说明。\n[0045] C相逆变换流电路包括第七开关管Q7、第八开关管Q8、第七电感L7和第五电容C5。其中，第七开关管Q7和第八开关管Q8的内部分别连接有整流二极管。C相逆变换流电路的电路结构与工作原理，与上述的A相逆变换流电路相同，在些不再详细说明。\n[0046] 第三开关管Q3、第四开关管Q4、第五开关管Q5、第六开关管Q6、第七开关管Q7和第八开关管Q8的控制端分别与检测控制单元连接，以接收检测控制单元发出的控制信号invA+/invA-、invB+/invB-和invC+/invC-。\n[0047] 本实施例提供的逆变换流器，将逆变电路复用为充电器前级的整流电路，简化了电路设计，降低了设计成本。\n[0048] 参见图5，电磁干扰滤波单元1025包括控制开关10251和∏型滤波器10252，控制开关10251与∏型滤波器10252连接，控制开关10251的控制端与检测控制单元103连接，以接收检测控制单元103发出的控制信号。∏型滤波器10252用于对输入或输出的交流电信号进行滤波。在具体实施过程中，控制开关10251的一端连接逆变换流器1023，另一端连接∏型滤波器10252；∏型滤波器10252的另一端连接切换单元101的输出端。该电磁干扰滤波单元1025在市电供电时，将三相电源滤波输入至逆变换流器1023进行整流，在应急供电时，将逆变换流器1023输出的三相四线交流电滤波输出至电梯控制柜。\n[0049] 参见图6，是本实用新型实施例提供的电梯停电应急装置的充电器的电路结构图。\n[0050] 充电器1024包括第二变压器TX2、第九开关管Q9、第十开关管Q10、第五二极管D5、第六二极管D6、第七二极管D7和第六电容C6。其中，第二变压器TX2原边的两个端子分别连接第九开关管Q9和第十开关管Q10；第九开关管Q9还连接第一直流母线电容C1；第十开关管Q1还连接第二直流母线电容C2。第九开关管Q9的控制端和第十开关管Q10的控制端连接检测控制单元103，以接收检测控制单元103发出的Chg信号，该Chg信号用于控制直流母线电容电压的接入与断开；第六二极管D6串接在第一直流母线电容C1和第十开关管Q10之间，第七二极管D7串接在第二直流母线电容C2和第九开关管Q9之间，用于在直流电压断开时对第二变压器TX2进行磁通复位。第五二极管D5与第六电容C6组成整流电路，连接在第二变压器TX2的输出端，第六电容C6与蓄电池1021并联。\n[0051] 下面结合图1至图6，对本实施例提供的电梯停电应急装置的工作原理进行详细说明。\n[0052] 参见图1和图3，电梯停电应急装置在检测到市电电压在正常范围之内时，切换单元101由DSP控制电路1032控制吸合，市电电源直接传送给电梯控制柜。同时，参见图5，控制开关10251由DSP控制电路1032控制吸合，市电电源经过逆变换流器的三相整流电路（开关管Q3至开关管Q8及其内部的二极管组成三相整流电路）后，为第一直流母线电容C1和第二直流母线电容C2提供能量。对A相而言，A相电压正半周经过第三电容C3、第五电感L5、第三开关管Q3内部的二极管及第一直流母线电容C1所构成的回路，将能量储存于第一直流母线电容C1中；A相电压负半周经过第三电容C3、第五电感L5、第四开关管Q4内部的二极管和第二直流母线电容C2所构成的回路，将能量储存于第二电解电容C2中。对于B相和C相，原理相同，这里不再赘述。此外，在充电和逆变输出时同时复用了电磁干扰滤波单元1025，减少了充电器对电网的谐波干扰。\n[0053] 参见图6，当市电电压为220V交流电压时，持续一定时间后，当电压检测电路1031检测到第一直流母线电容电容C1和第二直流母线电容C2两端的电压分别达到310V直流电压时，DSP控制电路1032发出充电控制信号Chg，启动充电电路。Chg信号为高时，第一直流母线电容C1、第九开关管Q9、第二变压器TX2、第十开关管Q10和第二直流母线电容C2构成回路，直流母线电容将能量传递给第二变压器TX2。Chg信号为低时，第一直流母线电容C1、第九开关管Q9、第二变压器TX2、第十开关管Q10和第二直流母线电容C2原来构成的回路不通，第二变压器TX2原边储存的能量传递给次边，第二变压器TX2、第五开关管D5、第六电容C6和蓄电池1021构成回路，第二变压器TX2次边的传递给第六电容C6及蓄电池\n1021。完成对蓄电池的充电。同时，第二变压器TX2原边、第六二极管D6、第七二极管D7、第一直流母线电容C1和第二直流母线电容C2构成回路，使得第二变压器TX2磁通复位，做好下一个能量传递的准备。\n[0054] 当电梯停电应急装置的电压检测电路1031在检测到市电电压超出正常范围时，切换单元101和控制开关10251由DSP控制电路1032控制断开，经过设定的等待时间后，启动升压变换器和逆变换流器工作，逆变输出电压送给电梯控制柜实现应急供电。参见图4，升压变换器工作原理如下：DSP控制电路1032的升压控制模块10321发出控制信号conPWM1和conPWM2，conPWM1和conPWM2信号为互补交替方波信号。当conPWM1为高，conPWM2为低时，蓄电池1021、第一变压器TX1和第一开关管Q1构成回路，蓄电池1021将能量传递给第一变压器TX1原边。第一变压器TX1次边上绕组、第二直流母线电容C2和第三二极管D3构成回路，第一变压器TX1将能量传递给第二直流母线电容C2。第一变压器TX1次边下绕组、第二二极管D2和第一直流母线电容C1构成回路，第一变压器TX1将能量传递给第一直流母线电容C1。当conPWM1为低，conPWM2为高时，蓄电池1021、第一变压器TX1和第二开关管Q2构成回路，蓄电池1021将能量传递给第一变压器TX1原边。第一变压器TX1次边上绕组、第一二极管D1和第一直流母线电容C1构成回路，第一变压器TX1将能量传递给第一直流母线电容C1。第一变压器TX1次边下绕组、第二直流母线电容C2和第四二极管D4构成回路，第一变压器TX1将能量传递给第二直流母线电容C2。当升压变换过程进行一定时间后，第一直流母线电容C1和第二直流母线电容C2两端的电压可以分别达到400V直流电压。参见图5，当电压检测电路1031检测到第一直流母线电容C1和第二直流母线电容C2两端的电压达到400V的电压条件时，DSP控制电路1032的逆变控制模块10323的工作开启，发出逆变控制信号invA+/invA-、invB+/invB-和invC+/invC-，三组控制信号均为正弦脉冲调制信号，每组之间相差120度，+/-信号为互补信号。本实施例以A相为例进行说明，当控制信号invA+为高，invA-为低时，第一直流母线电容C1、第三开关管Q3、第五电感L5和第三电容C3构成回路，能量由第一直流母线电容C1转移到第五电感L5和第三电容C3中。当控制信号invA+ 为低，invA-为高时，第二直流母线电容C2、第三电容C3、第五电感L5和第四开关管Q4构成回路，能量由第二直流母线电容C2转移到第五电感L5和第三电容C3中。对于B相和C相的能量传递方式这里不再赘述。当第一直流母线电容C1和第二直流母线电容C2两端的电压为400V直流电压时，逆变过程进行一定时间后，使得第三电容C3、第四电容C4和第五电容C5两端分别产生220V交流电压，每相之间相差120度。 当电压检测电路1031检测到第三电容C3、第四电容C4和第五电容C5两端分别产生220V交流电压时，DSP控制电路1032发出信号使得控制开关10251吸合，三相逆变交流电压输出送到电梯控制柜，实现应急供电。\n[0055] 参见图7，是本实用新型实施例提供的电梯停电应急装置与电梯控制柜的连线图。\n本实施例提供的电梯停电应急装置与电梯控制柜连接，所述电梯控制柜包括电梯变频器和电梯控制板等电梯各电气部分。\n[0056] 电梯停电应急装置的工作原理如前所述，由于本实施采用逆变电路复用为整流电路，简化了电路设计，同时采用DSP控制芯片，全面采集信息，并稳定控制，使得系统整体结构简单明了，简化了系统布线难度，对电梯控制柜的内接线无需改动。这里仅对电梯停电应急装置和电梯控制柜之间的接线功能进行说明：\n[0057] 电梯控制板向电梯停电应急装置发出应急运行信号，表示电梯停电应急装置工作，电梯进入应急运行模式； \n[0058] 电梯控制板向电梯停电应急装置发出输出过载信号（为预留信号），表示电梯停电应急装置输出过载，需要进行电梯系统轻重载判断信号切换；\n[0059] 电梯控制板向电梯停电应急装置发出停机控制信号，表示电梯应急运行结束，通知电梯停电应急装置关机。电梯停电应急装置在设定的运行时间到之后，会自动关机。例如默认的运行时间可以设为3分钟。\n[0060] 参见图8 ，是本实用新型又一实施例提供的电梯停电应急装置与电梯控制柜的连线图。本实施例与上一实施例的区别在于，本实施例中，与电梯停电应急装置连接的电梯控制柜不具备应急信号端子。本实施例提供的电梯停电应急装置与电梯控制柜连接，所述电梯控制柜包括电梯变频器和电梯控制板等电梯各电气部分。\n[0061] 电梯停电应急装置的工作原理如前所述，这里同样仅对电梯停电应急装置和电梯控制柜之间的接线功能进行说明：\n[0062] 电梯停电应急装置启动后，电梯控制板向电梯停电应急装置发出检修信号，表示电梯处于检修状态；\n[0063] 电梯控制板输出上行信号或下行信号表示电梯处于检修运行。一般是先输出上行信号，电梯向上运行，如果电梯满载，电梯控制板会切换输出下行信号，控制电梯向下运行；\n[0064] 电梯控制板检测到平层信号，会断开上行信号或下行信号，电梯停止运行。这时电梯控制板输出开门信号，电梯保持开门，放出被困旅客，延时一定时间后（如可以设置为\n20S），电梯停电应急装置关机；如果没有检测到平层信号，电梯停电应急装置在设定的运行时间到之后，会自动关机。例如默认的运行时间可以设为3分钟。本实用新型实施例提供的电梯停电应急装置，在逆变换流器中，将逆变电路复用为充电器前级的整流电路，简化了电路设计，降低了设计成本，同时采用智能DSP芯片控制，更全面的采集检测数据，控制更加稳定合理，也更加灵活，使用时对电梯控制柜内接线不做改动。\n[0065] 以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也视为本实用新型的保护范围。