数字电源在电梯应急救援应用探讨

钟雷

摘 要：随着我国经济的快速发展，电梯作为一种工具，在人们的日常生活、生产工作中有着愈来愈重要地位。随着电梯使用的普及，生产者对于电梯应急救援工作开展了不断探索和改进。应急电源是电梯应急中的核心部分，该文通过研究数字电源及其智能化、高效能等特性，并通过将其与传统应急电源对比，得出了数字电源在电梯应急救援应用中具有更高性能的结论。

关键词：电梯 应急救援 应急电源 智能化 绿色节能

中图分类号：TM921 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）12（b）-0046-02

进入21世纪以来，中国的经济快速发展，城市化进程逐步实行，这让市场对于电梯（包括直梯和扶梯）的需求都日益增长。截至2014年，全国使用中的电梯总数约为350万台，且在数量上一直保持着较高速度的增长。随着电梯在人们生活中使用得愈来愈广泛，且用途愈来愈多，人们对电梯的依赖性已经达到了空前的高度。

1 背景介绍

在使用电梯时，使用者即是操作者，电梯这种简易化操作使其使用门槛极低，但随之而来的问题是：（1）一旦遇到非正常状况时，由于缺少关于电梯使用的安全知识和技能，使用者很难做出正确的、积极的反应来应对突发状况，更无法对自身进行保护；（2）电梯的使用一般均面向群体用户，一旦电梯发生问题，则很容易上升为社会性事件，造成非常消极的影响。因此，为了让电梯更加普及化，也为了为使用者提供更大的安全保障，除了电梯自身质量一定要不断提高外，对电梯的应急救援工作也要不断加强。并且在当今科学非常发达的情况下，应该充分利用科学技术，对电梯的应急救援进行强化。

2 数字电源

近年来，数字信号处理器DSP得到了很好发展，使得数字开关电源可以有比较高的开关频率。同时，数字式的开关电源与设计周期较短，且实现方式灵活，容易模块化管理等相较于模拟系统的优势，因此，数字控制在电源中有了很广泛应用。数字电源快速发展，并逐渐实现了现代控制的方法。

2.1 数字电源的定义

数字电源的定义并不单一，就强调电源控制而言，数字电源可以定义为：在对模拟开关电源的改造和升级的基础上，通过数字接口，可以实现数字控制、检测功能的开关电源。而对数字电源较为详细的定义为：核心利用数字信号处理器或者微控制器，控制数字电源驱动器和PWM控制器等，从而实现数字控制、管理和监测的功能，作为数字电源。这种定义较为复杂，但是包含了数字电源的基础原理，即通过设定电源开关状态的内部参数，从而改变其外在的特性，也就是从传统的电源控制，转变为更精细的电源管理。数字技术是数字电源管理的基础。

2.2 数字电源的特点

数字电源是区别于传统电源的、依托于数字技术的开关电源，在其使用功能上，一定不拘泥于简单电源启动和关断。就数字电源的特点，从其原理、内容方面出发，最主要有：（1）数字电源是以数字信号处理器或微控制器为核心，其控制对象不是简单的电源开关外部特性，而是驱动器和控制器，因此，其可以实现智能化；（2）不同于以往的分立式元器件，数字电源实现了电源系统的单片集成，将多个元器件组合为一个芯片或一组芯片；（3）由于核心为数字信号处理器和微控制器，所以数字电源可以达到很高的技术指标，比如其脉冲宽度调制的分辨力可以到达150 ps（10～12 s），性能优异。除此以外，数字电源在多相位控制、非线性控制和故障预测等功能上，都表现出了非常优异的性能，也对于绿色又节能型开关电源的研发提供了很好途径。相较于传统的模拟电源，数字电源在更加多样化的需求中表现更加优异。

3 电梯应急救援

随着人们在生活中对电梯愈来愈频繁使用，电梯出现紧急故障（比如：停电）而使乘客被困在电梯中、发生危险的情况也愈来愈多。对于电梯应急救援，传统的应对方法是在电梯轿厢内部安装容易识别、触及的报警装置，如果电梯发生险情，电梯内的乘客可以快速报警，然后由专业工作人员进行松闸、盘车等工作，打开电梯解救被困乘客。整个救援过程生效的主要前提，就是电梯内部的报警装置保证一定能起作用，及时将求救信息发送给专业人员，进行施救。整个过程较为理论化和理想化。

3.1 电梯的传统应急电源存在的问题

考虑到被困乘客在遇到电梯故障的情况下，心理和生理上都会出现不良反应。为了减小这种不利影响，近年来，电梯应急装置被创造出并得到广泛应用。电梯应急装置有多种叫法，如电梯停电自动平层控制，或者电梯停电自动救助装置等，但其内在的结构和其工作的原理从本质上来说就是应急电源。按照方法来分，电梯应急救援分成接管型和全供电型两种，其中接管型的包括：主控、充电、简化的电梯控制系统（包括变频器和抱闸控制、电梯运行状态检测等）和电池组、电源检测等；全供电型的应急电源的组成部分包括：主控、充电、逆变、接口板块和电池组、电源检测等。长期以来，接管型都有资源浪费、接线和调试复杂等缺点，现在逐渐被全供电型取代。

（1）对于直接拖动电梯的运行方式而言，电梯在其结构中有逆变的部分，而在应急电源组成部分中的逆变板与逆变部分设计了重复的整流、逆变，这对资源是一种浪费，严重影响使用的性价比；（2）传统应急电源在维护上必须有专人定时进行维护，或增加额外的检测设备去自动检测，难以与物联网等网络设备接轨；（3）传统应急电源只能做到机械式的、简单的电梯应急救援，只能被动解决主电源无法供电等电梯故障时的应急救援问题，但是无法更加主动、智能化解决电梯故障问题。同时，传统的应急电源只能判出单一情况并做出反应，就资源利用来说远远达不到节能、绿色的使用要求。

3.2 数字电源在电梯应急救援中的应用

通过数字的方式，对电源的电压和电流进行控制的开关电源，就是该文中所叙述的数字电源。数字电源在电梯应急救援中应用所具有的优势如以下几点。

（1）在电梯应急中，通过使用数字电源，可以利用数字电源的应用灵活性，对其系统的运行进行数字化参数设计，从而可以通过一次甚至多次的设计，使其具有多种对突发故障的应急模式，充分利用数字电源驱动器和PWM控制器的智能化操作，实现电梯应急救援的数字控制、管理和监测的功能；（2）电梯应急工作由于其工作特点，需要很强的可靠性。数字电源由于其数字化控制、管理的特点，较传统的应急电源可靠性更高。同时，由于数字电源采用的先进控制算法，即对故障可以进行数字化参数设定多种应对方式，从而为整个系统的运转提供了高能效。数字电源本身的管理系统，可以在最大程度上降低负载点、电路板和机架等诸多部分的能耗；（3）对于电梯由于主电源停电而发生故障的情况，数字电源对自身有完善的监测，救援装置本身可以自行监测自身状态，可以简化现场调试和维保，当出现电池容量不足、设备异常等问题可以直接告知给维保人员，快速监测和定位问题，也可以通过网络设备向相应的人员提供完善的资料。

4 结语

数字电源有着符合全球网络化、信息化发展的特性，且在电源市场颇受关注，是未来电源发展的必然趋势。随着电梯使用的快速普及化，电梯应急救援工作的重要性达到空前高度。而相比于传统应急电源，数字电源可以通过程序设置，对故障做出不同、多样的反应，如在发生故障时，如果电梯内部没有乘客，数字电源可以通过判别而采用“不启动应急电源进行强行召回”的运行方式，这样更加合理且更加节省资源。所以说，数字电源在电梯应急救援中的应用，将会对电梯应急救援带来更高的性价比、更好的用户体验和更加绿色、节能的操作。

参考文献

[1] 黄玉珍，陈又新，闫怀海，等.基于FPGA的数字电源调节器研究与设计[J].核电子学与探测技术，2010，30（10）：1334-1336.

[2] 高延方，郭宏林，張文庆，等.基于FPGA的高精度数字电源[J].电气传动自动化，2005（4）：11.