如何在電梯應(yīng)急救助裝置中利用雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器來提高效率和降低成本

電梯每天都承擔(dān)著運(yùn)送百萬人口的重任，因此確保其運(yùn)行安全至關(guān)重要。你有沒有想過當(dāng)電梯的主電源斷電時(shí)會(huì)發(fā)生什么？是從井道墜落，還是卡在兩層之間？為了避免電梯墜落，故障安全制動(dòng)機(jī)制可確保電梯轎廂在主電源斷電時(shí)馬上停止。在電梯轎廂停止之后，為了在電源恢復(fù)之前防止乘客被困于電梯內(nèi)，自動(dòng)救助裝置（ARD）（也稱為電梯應(yīng)急電源）就可以發(fā)揮其作用。

ARD是一種備用電源裝置，可以持續(xù)監(jiān)控電梯電源。出現(xiàn)電網(wǎng)故障或線路故障導(dǎo)致電梯驅(qū)動(dòng)的輸入相位中斷時(shí)，電梯就可能會(huì)意外停止。而ARD可以檢測(cè)到此類故障情況，然后立即開始為電梯驅(qū)動(dòng)供電，并向電梯控制器發(fā)送故障信號(hào)。之后控制器就會(huì)釋放電機(jī)驅(qū)動(dòng)制動(dòng)器，緩慢地將轎廂移動(dòng)到最近的層門。電梯轎廂的移動(dòng)方向取決于在將轎廂移動(dòng)到層門時(shí)哪個(gè)方向上所需的動(dòng)力最小。一旦到達(dá)最近的樓層，電梯門就會(huì)打開，音頻/視頻指示燈指示可以安全離開。在預(yù)定的時(shí)間后，電梯門會(huì)再次關(guān)閉，然后電梯驅(qū)動(dòng)的電源將關(guān)閉。

圖1所示為從傳統(tǒng)ARD到電梯系統(tǒng)的連接。三相電源通過電源接觸器連接到牽引驅(qū)動(dòng)裝置。電源接觸器與ARD接觸器互鎖在一起，可將ARD的輸出連接至牽引驅(qū)動(dòng)裝置。互鎖可以確保兩個(gè)接觸器不會(huì)同時(shí)打開，從而避免ARD輸出電源發(fā)生短路。從電源分接的單相輸出通過接觸器為電梯系統(tǒng)的其余組件供電，如控制器、門機(jī)控制系統(tǒng)、制動(dòng)器和安全鏈。接觸器還與ARD的單相輸出接觸器互鎖在一起。在正常運(yùn)行期間，ARD為備用電池充電，其逆變器輸出與電梯系統(tǒng)斷開；電源關(guān)閉時(shí)可開啟互鎖接觸器，ARD為電梯系統(tǒng)供電。

圖1：電梯中的傳統(tǒng)ARD系統(tǒng)連接

圖2所示的ARD系統(tǒng)有一個(gè)可為電池充電的AC/DC充電器功率級(jí)。DC/DC轉(zhuǎn)換器可以提高電池電壓，而DC/AC逆變器產(chǎn)生交流輸出為電梯牽引驅(qū)動(dòng)和電梯控制供電。電路持續(xù)監(jiān)測(cè)AC電源輸入的斷電和單相情況，并啟用或禁用ARD內(nèi)所需的功率級(jí)。

圖2：傳統(tǒng)ARD系統(tǒng)

另一種方法是使用雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器，如效率大于93%且適用于UPS的2kW、48V至400V隔離式雙向直流/直流轉(zhuǎn)換器參考設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)ARD，如圖3和圖4所示。此類轉(zhuǎn)換器可以從兩個(gè)方向傳遞能量。在ARD中，轉(zhuǎn)換器可直接連接至電梯牽引驅(qū)動(dòng)的直流鏈路。在正常運(yùn)行期間，轉(zhuǎn)換器的工作原理和電池充電器相似，可從直流鏈路為電池充電。當(dāng)沒有主電源時(shí)，轉(zhuǎn)換器可以像升壓轉(zhuǎn)換器一樣工作，為電池的直流鏈路供電。ARD內(nèi)的另一個(gè)逆變器級(jí)能夠?yàn)榭刂飘a(chǎn)生單相AC電壓。

圖3：接入電梯系統(tǒng)的帶雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器的ARD系統(tǒng)

圖4：帶雙向DC/DC的ARD

通過比較這兩種方法，表1列舉了雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器方法如何提供更多益處。

表1：比較傳統(tǒng)ARD和帶雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器的ARD

電梯ARD的典型電池電壓為24 V、36 V、48 V和60 V。三相400VAC電梯牽引驅(qū)動(dòng)的標(biāo)稱直流鏈路電壓大約為600 V。隔離雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器參考設(shè)計(jì)為2-kW、48-V至400-V、由數(shù)字控制的雙向功率級(jí)，可作為半橋電池充電器和電流饋送的全橋升壓轉(zhuǎn)換器在相反的方向上運(yùn)行。通過簡(jiǎn)單地重新設(shè)計(jì)變壓器和選擇適當(dāng)額定的MOSFET，該設(shè)計(jì)可擴(kuò)展至不同的功率級(jí)和輸入電池電壓。

審核編輯：金巧