[发明专利]应用超级电容器的驱动系统的直流网络管理

说明书

技术领域

本发明涉及一种驱动系统的直流网络管理，更具体地说，涉及一种利用直流(DC)存储元件管理变速驱动器应用的直流网络管理系统。

背景技术

在运输系统中，电梯应用是利用多个变速驱动器的系统。最大的驱动器是用于向上或向下移动电梯车厢。

这个载荷可与高惯性载荷相较。在操作状态的功能中，电动机在制动阶段能够产生能量。通常，采用两种方案，第一，这个制动能量经由制动电阻器由电阻器耗散(图1)，或者，第二，经由有源前端整流器重新注入到AC馈电网(图2)。图1示出了现有的采用制动电阻器的变速驱动器。图2示出了现有的采用有源前端整流器的变速驱动器。

在第一方案中，因为驱动器利用二极管整流器，所以该第一方案是稳健的并且成本便宜。但是因为所有制动能量都被浪费掉了，所以相对而言，这种方案的使用也是非常昂贵的。对于一个电梯，这种能量能够达到驱动器所耗费能量的30％-40％。

该第二方案使用可逆的有源整流器。这种可逆性允许将制动能量重新注入到AC馈电网。然而，与二极管整流器相比，这种可逆有源整流器是昂贵的，且稳定性差，并且当交流网络关闭时它不能操作。

另一方案是将制动能量存储在超级电容装置中，该超级电容装置经由直流/直流转换器连接到驱动器的直流总线电压(图3)。图3示出了现有的采用超级电容装置的变速驱动器。

在这种情况下，超级电容器也确保了当网络关闭时的不间断电源(Uninterruptible Power Supply，UPS)功能。然而，这种方案也存在如下三个问题：

-超级电容器的大小(以及由此导致的成本)是应用的函数。对于电梯应用，主要问题在于运行周期可能具有电动机和发电机相位之间的不平衡操作模式。

-UPS功能仅仅对于1个驱动器操作。

-当AC馈电网关闭时，除了具有它的直流不间断电源直流UPS的驱动器之外的所有系统关闭。另一UPS是必须的，以便为系统的其他功能供电并确保故障安全操作模式。

发明内容

本发明意图解决的问题如下：

●解决提供高惯性载荷的变速驱动器的制动能量的储能问题；

●改善系统的稳健性；

●在诸如电梯的复杂系统中的短路故障之后允许故障-安全操作模式；以及

●在AC馈电网短时间切断期间允许电梯系统的运行。

本发明的目的是确保实现如下几个方面的技术效果：

●由高惯性载荷的驱动器构成的电气系统的高能效率；

●系统的高稳健性；

●在电力电子系统中短路和接地故障之后的故障-安全工作；以及

●优化的系统成本。

本发明提供一种应用超级电容器(UC)的驱动系统的直流网络管理系统，所述直流网络管理系统包括：n个第一电动机(M1)，用于驱动n个电梯车厢，其中n为自然数；m个第二电动机(M2)，用于驱动m个车厢门，其中m为自然数；n个第一驱动器(411A)，每个安装在AC馈电网和n个第一电动机(M1)之一之间，n个第一驱动器(411A)的每个包括与AC馈电网连接的第一二极管整流器(D1)、具有第一电容器(C1)的第一直流中间链路(4111)、和其输出端与第一电动机(M1)连接的第一逆变器(Inv1)，第一二极管整流器(D1)以及第一逆变器(Inv1)通过第一直流中间链路(4111)在它们的直流侧彼此电路连接；m个第二驱动器(411B)，每个安装在AC馈电网和m个第二电动机(M2)之一之间，n个第二驱动器(411B)的每个包括与AC馈电网连接的第二二极管整流器(D2)、具有第二电容器(C2)的第二直流中间链路(4112)、和其输出端与第二电动机(M2)连接的第二逆变器(Inv2)，第二二极管整流器(D1)以及第二逆变器(Inv2)通过第二直流中间链路(4112)在它们的直流侧彼此电路连接；并联直流总线管理装置(412)，用于耦合或解耦n个第一驱动器(411A)、m个第二驱动器(411B)、以及直流不间断电源(415)，以断开n个第一驱动器(411A)、m个第二驱动器(411B)、或直流不间断电源(415)并且利用该并联直流总线管理装置(412)对超级电容器(UC)放电；以及直流不间断电源(415)，通过并联直流总线管理装置(412)与n个第一驱动器(411A)和m个第二驱动器(411B)连接，用于存储来自n个第一电动机(M1)的制动能量并为整个直流网络管理系统提供能量。