電梯節(jié)能和能量回饋器綜述

1、電梯節(jié)能和能量回饋器綜述介紹內(nèi)容電梯節(jié)能措施EK新型能量回饋器特點能量回饋器應(yīng)用實例概述能量回饋器發(fā)展社會的快速發(fā)展，使得經(jīng)濟增長和電能供給不足的矛盾日益突出！一、概述 華中Central 華東East 華北North 東北Northeast川渝ChuanYu福建Fujian僅2006年夏，全國共有19個省市出現(xiàn)拉閘限電的現(xiàn)象！電梯節(jié)能的意義 專家呼吁：節(jié)約電能 節(jié)約能源 國家政策：加快建設(shè)節(jié)約型社會 能源危機已經(jīng)成為制約我國經(jīng)濟 快速和可持續(xù)發(fā)展的重要因素！電梯節(jié)能意義（續(xù)）電動機及其負載節(jié)能的作用舉足輕重！二、電梯節(jié)能措施 提高曳引驅(qū)動系統(tǒng)效率（電動運行工況時） 電能回送電網(wǎng)實現(xiàn)節(jié)能（制動

2、運行工況時） 電梯優(yōu)化調(diào)度實現(xiàn)節(jié)能（優(yōu)化的多目標(biāo)限制了節(jié)能效果） 輔助節(jié)能措施（門機驅(qū)動、轎箱無人休眠等等）1、提高曳引驅(qū)動系統(tǒng)效率（電動運行 工況時） 電網(wǎng)電能控制器曳引電動機減速器曳引輪和鋼絲繩轎箱上、下運動（轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能）。 電網(wǎng)電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的每一級變換均有損耗，減少各級損耗可以提高曳引驅(qū)動系統(tǒng)效率，從而達到節(jié)能的目的。以控制器-曳引電動機環(huán)節(jié)為例 交流電動機驅(qū)動系統(tǒng)的發(fā)展主要經(jīng)歷了三個階段：*交流異步電動機調(diào)壓調(diào)速*交流異步電動機變頻調(diào)速*永磁交流同步電動機變頻調(diào)速交流異步電動機調(diào)壓調(diào)速： 改變轉(zhuǎn)差率s 改變異步電動機轉(zhuǎn)速n=(1-s)n0；但同時改變了轉(zhuǎn)差功率PS=Sp1 ，調(diào)速

3、范圍越大，轉(zhuǎn)差功率PS越大，電動機損耗越大（電動機發(fā)熱嚴重，需外加通風(fēng)機散熱），系統(tǒng)效率急劇下降。交流異步電動機變頻調(diào)速 改變頻率f1（轉(zhuǎn)差率s不變） 改變異步電動機轉(zhuǎn)速n，故轉(zhuǎn)差功率PS不變并且很小，電動機損耗遠遠小于調(diào)壓調(diào)速時的電動機損耗（電動機基本不發(fā)熱，無需外加通風(fēng)機散熱），系統(tǒng)效率可以提高30%以上。大力矩永磁同步電動機變頻調(diào)速 永磁同步電動機采用永磁體產(chǎn)生主磁場，省略了勵磁電流，故電機效率和功率因數(shù)比異步電動機均有所提高。 更重要的是，大力矩永磁同步電動機輸出力矩大，可省略減速器（減速器傳動效率小于80%），使系統(tǒng)總運行效率大大提高。2、電能回送電網(wǎng)實現(xiàn)節(jié)能（制動 運行工況時） 能

4、量回饋器節(jié)能機理：升降電梯是一種頻繁起、制動運行的負載，又是一種不平衡運動的負載，因此電梯的一個運行周期包括電網(wǎng)電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能和機械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔軆蓚€階段。下面簡述這兩個階段的轉(zhuǎn)換關(guān)系電能機械能（動能和勢能）的轉(zhuǎn)換電能P1-各種損耗P=機械能P2=P1機械能P2=機械動能P21+機械勢能P22P21 =（m1+m2）V2/2m1：轎箱（含乘客）總質(zhì)量m2：對重塊總質(zhì)量P22 = m1-m2 gh/2m1 m2：轎箱上升，機械勢能P22增加m2 m1：轎箱下降，機械勢能P22增加機械能電能（暫存在電容中）的轉(zhuǎn)換 機械能P2-各種損耗P=直流電能PDC =P2= 2 P1 直流電能PDC電容電壓

5、采用制動電路和制動電阻，消耗電容中多余的電能，可以抑制電容電壓，屬于耗能型抑制電壓上升模式。 采用能量回饋器將電容中多余的電能轉(zhuǎn)變?yōu)榕c電網(wǎng)同頻率、同相位、同幅值的交流電能回送給電網(wǎng)，也可以達到抑制電容電壓的目的，屬于能饋型抑制電壓上升模式采用能量回饋器后的節(jié)電率K節(jié)電率K一般可達到20%50%節(jié)電量主要取決于：1、系統(tǒng)效率2、不平衡運行狀態(tài)（空載上行和滿載下行節(jié)電量最多）3、梯速越快，節(jié)電量越大4、樓層越高，節(jié)電量越大電梯制動時儲存在變頻器直流母線上電容中的電能如同儲存在小水庫中的水量。如不及時排放小水庫中注入的水量，則水庫會發(fā)生溢出事故。同理，如不及時泄放電容中的電量，也會發(fā)生過壓保護故障。

6、目前變頻器泄放電容中電能的方法是采用制動單元和外加大功率電阻，將電容中電能消耗到外加大功率電阻上白白浪費掉（簡稱為能耗式變頻拖動系統(tǒng)）。能量回饋器則可以將電容中儲存的電能幾乎無消耗地回送給電網(wǎng)。從而既達到節(jié)電目的，又避免了大功率電阻耗電發(fā)熱，大大改善了電梯控制系統(tǒng)的運行環(huán)境（簡稱為能饋式變頻拖動系統(tǒng)）。三、新型能量回饋器的特點耗能式變頻拖動系統(tǒng)：加制動單元，將能量變?yōu)闊崮芟脑?制動電阻上，浪費了大量的電能，產(chǎn)生大量的熱量惡化環(huán)境。整流變頻器電網(wǎng)電動機制動單元和制動電阻逆變能量回饋器節(jié)能原理能量回饋器取代制動單元，將本來消耗在制動電阻上的能量迅速回饋電網(wǎng)，供局域網(wǎng)周邊設(shè)備用電，而不會將電能回送

7、到高壓電力系統(tǒng)網(wǎng)中。整流變頻器電網(wǎng)電動機逆變能量回饋器能量回饋器主電路拓撲結(jié)構(gòu)S2：電網(wǎng)電壓IPM模塊濾波模塊直流信號采集模塊交流信號采集模塊電網(wǎng)S1：變頻器直流端電壓變頻器直流端開關(guān)控制信號安全保護信號控制部分原理光耦檢測電路：測量電網(wǎng)電壓的頻率和相位光耦檢測電路電網(wǎng)S1S2邏輯門陣列微機處理模塊安全保護信號開關(guān)控制信號電壓自適控制變頻器直流端電壓電網(wǎng)電壓新型能量回饋器的主要特點1、采用全可控器件IGBT實現(xiàn)正弦脈寬調(diào)制（SPWM）波有源逆變，將變頻器直流母線電容中的直流電能轉(zhuǎn)變?yōu)榕c電網(wǎng)電壓同頻率、同相位、同幅值的三相對稱正弦波電能饋送給電網(wǎng)，最大限度抑制了能量回饋器對電網(wǎng)的諧波污染，保證了

8、回送電能的功率因數(shù)等于1 2、適應(yīng)電源電壓范圍寬，可用于220V、380V、480V等不同電壓等級的電梯控制拖動系統(tǒng)中。并具有電網(wǎng)電壓自適應(yīng)跟蹤功能，可以有效防止能量回饋器的誤動作或拒動作。我國目前電網(wǎng)電壓波動范圍大，該功能顯得尤為重要。新型能量回饋器的主要特點（續(xù)）3、一套能量回饋器可以配2臺甚至3臺變頻器回送電能給電網(wǎng)，并保證連接到一套能量回饋器上的多臺變頻器工作互不影響。從而可以降低用戶使用能量回饋器的成本，有利于能量回饋器的推廣使用。4、具有完善的人機界面，并備有運程通訊接口和通訊軟件，可以實現(xiàn)遠方集中監(jiān)測大量的能量回饋器的工作狀態(tài)和節(jié)能效果。四、能量回饋器應(yīng)用實例型能量回饋器及其內(nèi)部

9、結(jié)構(gòu)型能量回饋器外形圖安裝中的能量回饋器不同安裝形式的能量回饋器標(biāo)準型懸掛型柜頂型柜內(nèi)型能量回饋器資質(zhì)認證（部分）能量回饋器一拖二的接線方式現(xiàn)場應(yīng)用實例一 深圳現(xiàn)代之窗大廈高層電梯采用了8臺全可控能量回饋器，表1給出了三菱GPS-3電梯使用全可控能量回饋器后15天內(nèi)的測試記錄，測試結(jié)果表明，高速電梯采用全可控能量回饋器后節(jié)電率高達42.1%,具有顯著的節(jié)電效果。另外，采用能量回饋器后，電梯控制柜無大功率電阻發(fā)熱元件，機房的溫度明顯下降，某些情況下，機房空調(diào)的節(jié)電率甚至超過了電梯本身的節(jié)電率。表1 電梯節(jié)能試驗記錄表公司名稱現(xiàn)代之窗賽格物業(yè)公司地址現(xiàn)代之窗大廈1樓維保單位菱深電梯工程有限公司電梯

10、地址現(xiàn)代之窗大廈9號電梯電梯品牌三菱GPS-3電機功率18.5KW使用年限三年最高樓層27層電梯速度2.5m/S使用狀況正常回饋后用電度數(shù)693度回饋器回送電度數(shù)505度使用回饋器后節(jié)電率算法K=505/(693+505)*100%=42.1%節(jié)約用電量505度節(jié)電率42.1測試時間15天現(xiàn)場應(yīng)用實例二現(xiàn)場應(yīng)用實例三應(yīng)用實例表明：新型能量回饋器具有：*工作穩(wěn)定、安全可靠，各種故障保護和故障報警功能齊全。*可以在多種電壓等級下正常工作：包括交流 220V、380V和480V不同電壓等級。*可以在電壓20波動情況下，正確回饋。*節(jié)電效果十分明顯，一般節(jié)電率可達2050，并可以節(jié)省控制機房空調(diào)的耗電

11、量，從而帶來更大的節(jié)電效果效益分析 假設(shè)一臺電機額定功率為15Kw，每天等效運行8小時，節(jié)電率K按30計算，電價為元/度，則一年節(jié)約的電費為（未包含機房溫度下降，控制機房空調(diào)的耗電量的節(jié)?。?153080.9365 11826 元效益分析 以電梯產(chǎn)品為例：不完全統(tǒng)計，國內(nèi)現(xiàn)有電梯約60余萬臺，99未安裝能量回饋器，如都能實現(xiàn)回饋節(jié)能，一年可節(jié)約的電量就達 100 億千瓦*時，直接經(jīng)濟效益可達 90 億元。 因此，本產(chǎn)品不僅具有廣闊的市場前景，也有著巨大的社會效益。 五、能量回饋器的發(fā)展（環(huán)保+節(jié)能） 與變頻器合二為一并加以改造成高頻SPWM整流控制模式，從而實現(xiàn)變頻器正弦波四象限運行功能。 三大功能： 1、實現(xiàn)電網(wǎng)的正弦波供電（環(huán)保） 2、實現(xiàn)制動能量回饋電網(wǎng)（節(jié)能） 3、穩(wěn)定變頻器直流母線電壓（性能）通用變頻器輸入側(cè)采用三相不控整流，電容濾波，電網(wǎng)輸入的三相電流是脈沖波。因此輸入電流中含有大量的諧波，對電網(wǎng)造成諧波污染，系統(tǒng)功率因