專利名稱：帶自動平層功能的電梯專用不間斷應急運行電源裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及電梯的附屬設備，特別是一種帶自動平層功能的電梯專用不間斷應急 運行的電源裝置。
背景技術：
隨著人口的增加，土地的減少，城市高樓大廈也將越來越多，電梯的利用也越來越普 遍，電梯專用應急電源的發展也相當迅速，有的采用了雙電源，有的采用了發電機組，有 的采用了應急電源，還有的采用了平層應急電源等。以上各種應急供電方式在一般的正常 停電情況下是可以發揮較大的作用，但如果發生火災、洪災、雪災等災害性情況，以上幾 種供電方式就顯得非常不足。如雙電源，如果發生洪災、雪災等災害性天氣有可能整個 城市的供電系統都癱瘓了，雙電源是起不到應急救援的作用的。又如柴油發電機組，柴 油發電機組大都安裝在大樓的底層， 一旦發生火災電線短路會自動切斷市電或發電機組的 供出的電源，電梯特別是消防電梯這類專用的逃生裝置就無法發揮應有的作用，假如電梯 內有逃離人員，電梯走到中途斷電而電梯門又打不開，這些人員就很有可能有生命危險。 為了電梯在關鍵時候的供電安全，也有很多用戶選用了應急電源，應急電源雖然能夠滿足 電梯應急運行的需要，但當電池電量耗完時，就有可能停在大樓的任一位置，給人員的安 全撤離帶來安全隱患。還有些用戶為了電梯停電時乘客能安全的走出電梯，而選用了只給 電梯的曳引機，抱閘線圈、轎箱門系統供電的電梯應急平層裝置，這種裝置只能保證電梯 在停電時，不"關人"，而不能保證電梯在關鍵時刻停電后還能正常運行。
因此有必要開發一套電梯專用應急電源裝置，確保在緊急情況下最大限度的保障人民 生命財產安全。 發明內容
本實用新型所要解決的技術問題是提供一種帶自動平層功能的電梯專用不間斷應急 運行電源裝置，以滿足電梯在不定時停電的關鍵時刻還能正常運行，并且在自身電能不足 的情況下，能自動就近平層并打開轎箱門及廳門，方便乘客安全離開電梯。
本實用新型解決其技術問題采用的技術方案是包括微處理器和與之相連的平層控制 電路和逆變電源電路。其中所述平層控制電路設有平層感應器、安全回路、門鎖回路， 平層感應器的一端通過繼電器Jl與電源E相連，另一端與檢測電路的輸入端相連；安全 回路、門鎖回路的一端同時通過繼電器J4與電源相連，安全回路、門鎖回路的另一端與 檢測電路的輸入端相連；檢測電路的輸出端與微處理器相連。所述平層控制電路還設有繼 電器J2和J3，它們的常閉點和公共端分別與電梯控制柜、電梯門機相連，并且，J2的常 開點通過交流接觸器M4與逆變電源電路中的三相逆變器的U相線的輸出端相連，J3的常 開點通過交流接觸器M3與三相逆變器的零線N端相連。所述的逆變電源電路設有市電檢測、直流檢測、逆變檢測電路及三相逆變器、逆變控 制器、電池組組成，其中市電檢測、直流檢測、逆變檢測電路和逆變控制器，它們的一 端與微處理器相連；市電檢測電路的另一端與三相市電電源輸入端相連，并且通過交流接 觸器M1與電梯控制柜的輸入端相連；直流檢測電路的另一端通過電池組與三相逆變器的 直流輸入端相連；逆變控制器的另一端與三相逆變器中的絕緣柵雙極晶體管K1、 K2的柵 極相連；逆變檢測電路的另一端和三相逆變器的輸出端，它們的三根引線均通過交流接觸 器M2與電梯控制柜的輸入端相連。
本實用新型與現有技術相比，其優點主要有
其一.采用了新穎的電路設計，充分利用微處理器強大、快速的數字信號處理能力和 豐富的硬件資源實現系統的全數字化智能控制，大大提高了裝置的可靠性和智能化程度。
其二.由于采用了平層控制電路和逆變電源電路，從而將不間斷電源技術和電梯自動 平層技術完美的融合于本裝置中，使得該裝置在自身電量耗完前能夠自動平層并打開電梯 的轎箱門和廳門。
其三.可以現場供電，即專門為電梯這一特殊負載供電，避免了供電線路過長，給火 災時電梯安全供電帶來的風險。當火災發生的危急關頭，電梯還能正常運行1-2小時(可 設)，這樣就大大地加快了人員和重要設備的撤離進度，從而為挽救國家財產和人民生命 爭取寶貴時間。
其四.采用了聲光報警器，這樣可通過聲光的作用引導乘客安全地走出電梯，從而體 現出高科技技術為電梯設備運行的智能化和人性化所做出的貢獻。

圖1是本實用新型的系統結構框圖。
圖2是平層控制電路與微處理器的連接關系簡圖。
圖3是本實用新型的原理簡圖。
圖4是三相逆變器的內部電路原理簡圖
圖1和圖2中l.微處理器；2.市電檢測；3.充電機；4.直流檢測；5.電池組； 6.三相逆變器；7.逆變控制器；8.逆變檢測；9.聲光報警器；10.切投器；11.平層 控制電路；12.電梯控制柜；13.平層感應器；14.平層告警器。
圖3中Jl、 J2、 J3、 J4是繼電器，Ml、 M2、 M3、 M4分別是4個交流接觸器，M是 電梯門機，U、 V、 W是三相逆變器的輸出，Ll、 L2、 L3是市電的三相輸入。E是電源，U 是相線、N是零線。
圖4中Kl、 K2、 K3、 K4、 K5和K6是絕緣柵雙極晶體管，Sl、 S2、 S3、 S4、 S5和S6 是驅動信號，T2是星-三角升壓變壓器。
具體實施方式

本實用新型提供的帶自動平層功能的電梯專用不間斷應急運行電源裝置，包括微處理
器l和與之相連的平層控制電路和逆變電源電路。如圖1和圖2所示包括微處理器l、
市電檢測2、充電機3、直流檢測4、電池組5、三相逆變器6、逆變控制器7、逆變檢測8、聲光報警器9、切投器10和平層控制電路11。
下面結合實施例及附圖對本實用新型作進一步說明。
本電源裝置所設的受微處理器控制的平層控制電路，其結構如圖3所示所述平層控 制電路設有平層感應器、安全回路、門鎖回路，平層感應器的一端通過繼電器Jl與電源 E相連，另一端與檢測電路的輸入端相連；安全回路、門鎖回路的一端同時通過繼電器J4
與電源相連，安全回路、門鎖回路的另一端與檢測電路的輸入端相連，檢測電路的輸出端
與微處理器相連；電源E是三相逆變器的輸出通過變壓或整流等方法得到的一個與電梯自 身安全回路等同的電源；Jl、 J4還與微處理器相連。所述平層控制電路還設有繼電器J2 和J3，它們的常閉點和公共端分別與電梯控制柜和電梯門機相連，J2的常開點通過交流 接觸器M4與逆變電源電路中的三相逆變器的U相線的輸出端相連，J3的常開點通過交流 接觸器M3與三相逆變器的N零線的輸出端相連。J2、 J3和M3、 M4為互鎖關系。U相線、 N零線的輸出通過變壓、整流等方法可以轉換為交流或直流。
本電源裝置所設的逆變電源電路，主要由市電檢測、直流檢測、逆變檢測電路及三相 逆變器、逆變控制器、電池組組成。如圖3所示市電檢測、直流檢測、逆變檢測電路和 逆變控制器，它們的一端與微處理器相連；市電檢測電路的另一端與三相市電電源輸入端 相連，并且通過交流接觸器M1與電梯控制柜的輸入端相連；直流檢測電路的另一端通過 電池組與三相逆變器的直流輸入端相連；逆變控制器的另一端與三相逆變器中的絕緣柵雙 極晶體管K1、 K2的柵極相連；逆變檢測電路的另一端的三根引線，以及三相逆變器的輸 出U、 V、 W端的三根引線，它們均通過交流接觸器M2與電梯控制柜的輸入端相連。 所述交流接觸器Ml和M2構成對電梯控制柜的供電電源進行切換的切投器。 所述三相逆變器，其殼體內裝有星-三角升壓變壓器T2和一個由絕緣柵雙極晶體管 Kl、 K2、 K3、 K4、 K5和K6組成的三相逆變電路。其中T2的初級線圈的三根引線分別與 Kl發射極和K2集電極的連接點、K3發射極和K4集電極的連接點、K5發射極和K6集電 極的連接點相連；T2的次級線圈四根引線中，其中三根是三相輸出引線，另一根是零線 引線；Kl、 K3和K5的集電極與電池組的正極相連，K2、 K4和K6的發射極與電池組的負 極相連；Kl、 K2、 K3、 K4、 K5和K6的柵極，分別受驅動信號Sl、 S2、 S3、 S4、 S5、 S6 控制，其中Sl與S2、 S3與S4、 S5與S6是由微處理器產生的3組帶死區時間的互補驅動 信號。
所述逆變電源電路中，直流檢測、逆變檢測構成電池組的能量檢測系統，以檢測電池 能量，及時將能量低信號反饋給微處理器。微處理器根據反饋的低能量信號，實時的切斷 本裝置至電梯控制柜的輸出，并啟動平層控制電路對電梯進行平層，并打開轎箱門和廳門。 電池組山微處理器控制的充電機充電。
所述微處理器通過數據線與聲光報警器內部電路的輸入端相連。聲光報警器裝在電梯 轎箱的內部。
所述微處理器，其內部的芯片可采用美國TI公司的32位高性能DSP芯片 (TMS320F2812)。
以下結合附圖對本實用新型的工作原理和一些部件的功能進行說明。
市電正常時市電檢測2通過內部的電壓傳感器和霍爾電流傳感器將檢測到的市電狀態 反饋給與之相連的微處理器l,當微處理器l檢測到市電電壓正常時，本裝置處于待機狀 態，電梯控制柜12直接接受市電供電，同時微處理器1控制與之相連的充電機3，自動 判斷電池電壓適時啟動充電機3，給與之相連的電池組5自動充電，微處理器l同時還通 過與之相連接的具有電池巡檢功能的直流檢測4檢測每只電池的運行狀態，此時電池組5 處于蓄能模式。
當微處理器1檢測到市電停電或缺相時，微處理器1控制與之相連的充電機3立即停 止充電，同時微處理器1控制與之相連的切投器10,切斷市電至電梯控制柜的市電輸入 回路，切投到由三相逆變器6，給電梯控制柜12供電。微處理器向與之相連的逆變控制 器7發出正弦脈沖調制信號(SPWM波)，逆變控制器7立即驅動三相逆變器6工作，輸出 三相交流電，三相逆變器6與逆變檢測8和切投器10相連，微處理器l可以通過與之相 連的逆變檢測8檢測到逆變輸出電壓、電流及頻率等信息，微處理器l通過比較檢測到的 實際輸出值與設定值，可以得到兩者的差值，微處理器l根據兩者的差值采用經典的比例 積分微分(PID)調節法，利用軟件閉環動態調節正弦脈沖調制信號(SPWM波)，確保三 相逆變器6輸出高質量的交流不間斷電源給電梯控制柜12提供電能，維持電梯的正常運 行，此時電池組5處于放電模式。
當電池組5處于放^:時，電鵬且因放F^R^消耗倉遣激i^a的直流FfeffiWf降低，微處理 器1通過與之相連的直流檢測4適時的監控電池組5的電能消耗情況， 一旦監測到電池組 5的電壓降至設定值時，微處理器1立即閉合繼電器J1、啟動與之相連的平層控制電路中 的平m/S器i3工作，當^l運行至平恩iS時，平^i應器13向^t^l反饋平尉言號， 一旦微處 理器1接收到平層反饋信號后，微處理器1通過與之相連的切投器10立即斷開本裝置向 電梯控制柜12的電源輸出，電梯因不再有工作電源而立即停止運行，轎箱則自動停靠在 平層位置，同時微處理器l閉合繼電器J4，檢測平層控制電路中，檢測電路反饋的安全回 路、門鎖回路正常信號后，微處理器啟動平層控制電路中的電梯門機M工作、門機自動打 開轎箱門及廳門，同時微處理器1還啟動與之相連的平層控制電路中的平層告警器14工作， 通過聲光的作用引導乘客安全的走出電梯。20秒鐘后微處理器1給平層控制電路一個關 門信號，聲光告警、廳門及轎箱門關閉，設備自動關機，切投器IO自動切投到市電模式， 當市電恢復時直接為電梯提供電源，同時通過充電機3自動給電池組5充電。當本裝置運 行過程中，市電檢測2檢測到市電恢復正常，5分鐘后，微處理器l通過平層控制電路檢 測電梯轎箱的位置，當檢測到轎箱在平層位置時，微處理器1立即控制切投器10關閉本 裝置的輸出，接通市電回路，電梯控制柜12切換至市電供電，逆變電源電路停止工作， 微處理器l自動判斷電池電壓，適時啟動充電機3自動為電池組5充電，本裝置處于待機 狀態.
本電源裝置為了提高電池組5的整體使用壽命，特別設計了具有電池巡檢功能的直流 檢測4，直流檢測4直接與微處理器1相連，微處理器1可以通過直流檢測4實時的監測電池組5中各節電池的工作狀態，微處理器1能對每節電池出現的故障及時通過與微處理 器1相連的聲光報鳘器9發出故障信號，提示用戶及時更換故障電池，有利于提高電池組 5的整體使用壽命，減少維護成本，提高系統運行的可靠性。
本電源裝置中三相逆變器6輸出穩頻、穩壓的髙質量交流電，主要是采用閉環自動控 制的原理實現的。微處理器1利用自帶的髙性能脈寬調制(PWM)模塊并運用先進算法用 軟件可以自動產生經優化過的高質量正弦脈沖調制信號(SPWM波)，產生的正弦脈沖調制 信號(SPWM波)，直接輸送給與之相連的逆變控制器7，逆變控制器7驅動三相逆變器6 工作，三相逆變器6輸出的三相交流電源經逆變檢測8將頻率和幅度信息反饋給微處理器 1，微處理器1通過不停的比較實際輸出頻率、幅度與系統設定初值的差別，根據兩者差 值經比例積分微分(PID)運算后自動調節正弦脈沖信號(SPWM波)，使三相逆變器輸出 的頻率和幅度不停的進行動態調節，達到穩頻、穩幅的目的。
本電源裝置中，市電檢測2、直流檢測4、逆變檢測8都是采用高精度、高穩定性的 取樣電路完成，目的是提高檢測精度，確保反饋給微處理器1的信號準確性，提高設備的 運行質量。
本電源裝置中切投器10，由交流接觸器Ml、 M2組成，切投器10與微處理器1相連 接，受微處理器l控制，完成本裝置與市電互鎖切投功能；其中交流接觸器M1和M2對電 梯控制柜12的供電電源進行切換，Ml、 M2為互鎖關系，確保不會出現因電源切換而發生 短路故障。當市電正常時，Ml閉合M2斷開，電梯控制柜12接受市電供電；市電不正常 時，M1斷開M2閉合，電梯控制柜12接受本裝置供電；
本電源裝置中，繼電器J1用來啟動或停止平層感應器13的工作，當市電正常或本裝 置正常逆變運行時，Jl處于常丌，平層感應器不工作，當市電不.TH常或本裝置運行過程 中出現電池組能量不足，微處理器1將J1閉合，啟動平層感應器工作，當轎箱運行至平 層位置時，向微處理器1發送平層信號。微處理器1切斷切投器10的輸出，同時微處理器 1閉合J4，平層控制電路中的檢測電路，檢測電梯安全回路和門鎖回路的信號，其中任意 一個回路出現故障，微處理器1停止向電梯門機M發送開門信號，同時立即通過與之相連 的聲光報警器9發出警報。若微處理器l檢測到安全回路、門鎖回路信號正常時，微處理 器1立即向控制電梯門機的M3、 M4發送開門信號，打開電梯門及廳門。
本電源裝置中，J2、 J3和M3、 M4為互鎖關系。J2、 J3是市電正常和逆變時供電互鎖 繼電器，繼電器平常處于常閉，由市電為電梯門機M供電。本裝置啟動運行后，當電池電 壓降至設定值時，微處理器1將Jl常開點閉合，當平層感應器檢測到平層信號的同時， 微處理器1控制與之相連的t tt9^10，切斷本裝置至電梯控制柜12的輸出，電梯自動停在 平層位置。同時M3、 M4閉合J2、 J3繼電器常開觸點閉合，由本裝置為電梯門機M供電， 當安全回路和門機回路故障，信號不正常時，J2、 J3繼電器常開觸點斷開，微處理器立即 通過與之相連的聲光報警器發出報警，提示專業技術人員檢査后采用其他方式開門；平層 控制電路中檢測電路一旦檢測到安全回路和門鎖回路全部正常后，J2、 J3繼電器常開觸 點閉合，電梯門機M工作，轎箱門及廳門自動開啟。M3、 M4是接觸器，為電梯門機M的運行供電，M3、 M4與J2、 J3為互鎖關系，當M3、 M4閉合時，J2、 J3常開觸點閉合，電 梯門機M由本裝置供電。當M3、 M4斷開時，J2、 J3常開觸點斷開，常閉觸點閉合，電梯 門機M由市電供電。
本實用新型提供的電源裝置，其工作過程如下
市電正常時，本電源裝置(簡稱本裝置)自動選擇市電給電梯控制柜提供電能，本裝 置處于待機自動充電和在線檢測市電狀態， 一旦監測到市電出現缺相或停電，本裝置自動 切斷市電供電回路，立即啟動應急逆變繼續給電梯控制柜提供電能，保證電梯能不間斷運 行。
應急運行過程中，本裝置不斷的監視電池組的電能消耗情況， 一旦檢測到自身電能不 足時自動啟動平層控制電路，等待平層信號的到來，接收到平層信號后會自動切斷本裝置 至電梯控制柜的輸出，不再給電梯控制柜提供電能，電梯立即停止運行停靠在平層位置， 微處理器檢測平層控制電路中的安全回路和門鎖回路，若回路正常，自動啟動平層控制電 路中的電梯門機，打開轎箱門及廳門，同時平層控制系統中的聲光告警器發出聲光提示， 通過聲光的作用引導乘客安全的走出電梯，完成一個完整的應急運行過程。20秒鐘后微 處理器l給平層控制電路一個關門信號，聲光告警、廳門及轎箱門關閉，設備自動關機， 切投器10自動切投到市電模式，當市電恢復時直接為電梯提供電源，同時通過充電機3 自動給電池組5充電。當本裝置運行過程中，市電檢測2檢測到市電恢復正常，5分鐘后， 微處理器l通過平層控制電路檢測電梯轎箱的位置，當檢測到轎箱在平層位置時，微處理 器1立即控制切投器10關閉本裝置的輸出，接通市電回路，電梯控制柜12切換至市電供 電，逆變電源電路停止工作，微處理器l自動判斷電池電壓，適時啟動充電機3自動為電 池組5充電，本裝置處于待機狀態.
權利要求1. 帶自動平層功能的電梯專用不間斷應急運行電源裝置，包括微處理器和與之相連的平層控制電路和逆變電源電路，其特征在于所述平層控制電路設有平層感應器、安全回路、門鎖回路，平層感應器的一端通過繼電器J1與電源E相連，另一端與檢測電路的輸入端相連；安全回路、門鎖回路的一端同時通過繼電器J4與電源E相連，安全回路、門鎖回路的另一端與檢測電路的輸入端相連；檢測電路的輸出端與微處理器相連；所述平層控制電路還設有繼電器J2和J3，它們的常閉點和公共端分別與電梯控制柜、電梯門機相連，并且，J2的常開點通過交流接觸器M4與逆變電源電路中的三相逆變器的U相線的輸出端相連，J3的常開點通過交流接觸器M3與三相逆變器的N零線的輸出端相連。
2. 根據權利要求1所述的電梯專用不間斷應急運行電源裝置，其特征是所述逆變電 源電路主要由市電檢測、直流檢測、逆變檢測電路及三相逆變器、逆變控制器、電池組組 成，其中市電檢測、直流檢測、逆變檢測電路和逆變控制器，它們的一端與微處理器相 連；市電檢測電路的另一端與三相市電電源輸入端相連，并且通過交流接觸器M1與電梯 控制柜的輸入端相連；直流檢測電路的另一端通過電池組與三相逆變器的直流輸入端相 連；逆變控制器的另一端與三相逆變器中的絕緣柵雙極晶體管Kl、 K2的柵極相連逆變 檢測電路的另一端和三相逆變器的輸出端，它們的三根引線均通過交流接觸器M2與電梯 控制柜的輸入端相連。
3. 根據權利要求2所述的電梯專用不間斷應急運行電源裝置，其特征是所述直流檢 測和逆變檢測電路，構成電池組的能量檢測機構。
4. 根據權利要求2所述的電梯專用不間斷應急運行電源裝置，其特征是所述交流接 觸器Ml和M2構成對電梯控制柜的供電電源進行切換的切投器。
5. 根據權利要求1所述的電梯專用不間斷應急運行電源裝置，其特征在于所述微 處理器通過數據線與聲光報警器內部電路的輸入端相連。
6. 根據權利要求1或2或5所述的電梯專用不間斷應急運行電源裝置，其特征在于 所述微處理器中設有DSP芯片，DSP芯片的型號為TMS320F2812。
專利摘要本實用新型是帶自動平層功能的電梯專用不間斷應急運行電源裝置，包括微處理器、平層控制和逆變電源電路；平層控制電路設有平層感應器、安全回路和門鎖回路，它們的一端與檢測電路的輸入端相連，平層感應器的另一端通過繼電器J1與電源相連；安全回路和門鎖回路的另一端通過繼電器J4與電源相連；檢測電路的輸出端與微處理器相連；平層控制電路還設有繼電器J2、J3，它們的常閉點和公共端分別與電梯控制柜、電梯門機相連，它們的常開點通過交流接觸器M3、M4分別與三相逆變器的U、N端相連。本實用新型可以較長時間應急運行，并在線檢測電池組能量的消耗情況，確保電梯在電池能量即將耗完前可以自動平層，并打開轎廂門讓乘客安全走出。
文檔編號H02J7/00GK201238201SQ20082006843
公開日2009年5月13日 申請日期2008年7月11日 優先權日2008年7月11日
發明者潔 余, 楊祥國, 顏懷略 申請人:顏懷略