[发明专利]双向开关模式电源

说明书

技术领域

本发明涉及用于电梯电力系统的开关模式电源的技术领域。

背景技术

开关模式电源(SMPS)设备在传统上用于在低压应用中，如计算机系统、消费电子等供电。SMPS的优势除了其他之外还有小尺寸和良好效率。因此，可以考虑在电梯电力系统中采用SMPS供电。

传统上，SMPS用于仅在一个方向上供电。然而，在电梯电力系统中，需要双向供电。当工作在驱动模式时，电梯曳引机从电梯电源(例如，市电或备用电源)获取电功率以沿着电梯井道驱动电梯轿厢。另一方面，当工作在发电机模式时，电梯曳引机对电梯轿厢的运行进行制动，并将电功率提供回电梯电源。

双向供电的一个解决方案是使用两个分开的反并联连接的SMPS在相反方向上供电。然而，这意味着需要更多的SMPS单元，这在某种程度上失去了小尺寸的优势，还增加了成本和系统复杂性。

一些双向SMPS也是已知的。然而，这些使用其中可以容忍滤波电路的较高阻抗的明显较低的开关频率。较低的开关频率具有往往要增大设备尺寸的缺点。

发明内容

考虑到上述，本发明的目的是引入一种用于电梯电力系统的高效、紧凑的双向开关模式电源(bdSMPS)。该目的使用根据权利要求1的双向开关模式电源，以及根据权利要求14的方法达到。

本发明进一步的目的是引入一种用于电梯电力系统的高效、紧凑的备用电源设备。该目的使用根据权利要求9的备用电源设备以及根据权利要求11的电梯电力系统达到。

从属权利要求描述了本发明的一些优选实施例。

本发明的一个方面是一种双向开关模式电源，包括：输入端，用于选择双向开关模式电源的供电方向；以及开关，具有与输入端耦接的控制极。该开关适配为基于选择的供电方向改变双向开关模式电源的主电路。这可能意味着通过基于供电方向添加组件或从主电路分离组件对主电路拓扑做出部分改变。在优选实施例中，主电路阻抗可以变化为对由高频开关引起的方向相关的干扰滤波。例如，可以根据工作情况只在主电路的选择的点降低阻抗，这意味着可以避免使用较大、复杂的滤波电路。另一方面，当需要时，也可以从主电路功率开关分离低阻抗电路。从功率开关分离低阻抗电路意味着在某些工作情况下，可以降低功率开关的浪涌电流(浪涌电流除了其他之外还导致额外的应力，并因此缩短功率开关的寿命；浪涌电流还可能导致电磁干扰)。

在本公开中，术语“双向开关模式电源”是指开关模式电源，它被配置为通过其在两个相反的方向上供电。因此，术语“双向开关模式电源的主电路”的意思是组成单个双向开关模式电源内部的功能元件(如，滤波器、逆变器级、变压器等)的组件和连接，电能经由其在两个相反的方向上流动。根据一个或多个实施例，双向开关模式电源具有两个连接接口，并被配置为在它们之间在两个相反的方向上供电。

在一个优选实施例中，开关被配置为只要选择的供电方向保持相同，就维持主电路不变。

在一个优选实施例中，双向开关模式电源是DC/DC转换器，包括具有第一线圈和第二线圈的变压器、与第一线圈耦接的第一逆变器级，以及与第二线圈耦接的第二逆变器级。第一和第二逆变器级被配置为通过变压器在两个方向上传输电能。第一电容器通过第一选择开关与第一逆变器级并联连接。第一选择开关被配置为在选择的供电方向是从第一线圈到第二线圈时导通，并且在选择的供电方向是从第二线圈到第一线圈时不导通。

在一个优选实施例中，DC/DC转换器包括通过第二选择开关与第二逆变器级并联连接的第二电容器。第二选择开关被配置为在选择的供电方向是从第二线圈到第一线圈时导通，并且在选择的供电方向是从第一线圈到第二线圈时不导通。

在一个优选实施例中，DC/DC转换器包括第一DC端以及连接在第一电容器和第一DC端之间的电感器。

在一个优选实施例中，DC/DC转换器包括第二DC端以及连接在第二电容器和第二DC端之间的电感器。

在一个优选实施例中，第一DC端是低压端，第二DC端是高压端。

本发明的另一方面是一种备用电源设备，包括电能存储单元和根据本公开的双向开关模式电源。该双向开关模式电源与该电能存储单元连接。该双向开关模式电源进一步具有用于连接到负载电路的端，并且该双向开关模式电源被配置为当输入端具有第一状态时从电能存储单元提供电能到负载电路，以及当输入端具有第二状态时从负载电路提供电能到电能存储单元。

在一个优选实施例中，双向开关模式电源的低压DC端与电能存储单元耦接，双向开关模式电源的高压DC端被配置为与负载电路耦接。