建筑電氣節(jié)能技術(shù)哈工大所課件二

建筑電氣節(jié)能技術(shù)第五章.第三節(jié)電梯的節(jié)能控制技術(shù)一.電梯的能量轉(zhuǎn)換一.電梯的能量轉(zhuǎn)換二.制動時的節(jié)能控制三.輕載節(jié)能控制一.電梯的能量轉(zhuǎn)換1.電梯的平衡2.運動方程3.四象限運行1.電梯的平衡指以曳引輪為中心點，轎廂與對重平衡。G1+G2=G3如果額定載重量：GN

G2=KGNK稱為平衡系數(shù)。一般取0.45高層電梯加平衡鏈，不影響平衡。第五章.第三節(jié)電梯的節(jié)能控制技術(shù)一.電梯的能量轉(zhuǎn)換5-42.運動方程其中：電磁轉(zhuǎn)矩當：時，靜止或勻速運動負載轉(zhuǎn)矩當：時，加速運動系統(tǒng)的飛輪慣量當：時，減速運動電動機轉(zhuǎn)速的測取方法：采用自由停車法電梯在額定負載、額定速度下，勻速運行時，突然自由停車（不加任何制動措施）。測量速度n(或v)與時間t的曲線。第五章.第三節(jié)電梯的節(jié)能控制技術(shù)一.電梯的能量轉(zhuǎn)換（1）在勻速運動時，A的計算方法：通過此時電動機的電壓、電流及功率因數(shù)可以計算出電磁轉(zhuǎn)矩，此電磁轉(zhuǎn)矩等于負載轉(zhuǎn)矩，即A。此時：

（2）當發(fā)出停車信號時，停電。使用紅色直線近似停車曲線。電磁轉(zhuǎn)矩：此時的負載轉(zhuǎn)矩：式中：負號表示減速運行，加速度為負，如果考慮的符號后，的符號為正。第五章.第三節(jié)電梯的節(jié)能控制技術(shù)一.電梯的能量轉(zhuǎn)換3.四象限運行（1）正向運行電動狀態(tài)（圖5-19)特征：工作在第一象限，如A點。轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩與參考正方向一致。能量P從電網(wǎng)傳向電動機，電動機作正功（重載）。如圖5-18所示。向上運行含3個工作狀態(tài)：電動、發(fā)電減速及正向回饋制動。向下運行也含3個工作狀態(tài)：電動、發(fā)電減速及正向回饋制動。第五章.第三節(jié)電梯的節(jié)能控制技術(shù)一.電梯的能量轉(zhuǎn)換（2）正向減速發(fā)電制動狀態(tài)（圖5-19)特征：工作在第二象限，如B點。轉(zhuǎn)速與參考正方向一致,電磁轉(zhuǎn)矩可能為負。根據(jù)運動方程：此時：加速度為負原因是：第五章.第三節(jié)電梯的節(jié)能控制技術(shù)一.電梯的能量轉(zhuǎn)換為保持：則：是常數(shù)。而是變量，當很大時，需為一個小的正數(shù)。而當不是很大時，需為零或為負數(shù)。為負數(shù)，即意味著電動機做負功---發(fā)電。此時與方向相反。發(fā)出電能P的去向：①交流電動機直接與電網(wǎng)相連，則電能直接輸向電網(wǎng)。②當使用變頻器向交流電動機供電時，發(fā)電使變頻器泵升壓。解決方案：加放電能耗電阻。第五章.第三節(jié)電梯的節(jié)能控制技術(shù)一.電梯的能量轉(zhuǎn)換（3）正向運行回饋發(fā)電狀態(tài)（圖5-21)特征：工作在第二象限，如B點。轉(zhuǎn)速與參考正方向一致,電磁轉(zhuǎn)矩恒為負。無論電梯運行，還是減速制動時，電磁轉(zhuǎn)矩恒為負，電動機處于發(fā)電狀態(tài)。減速時電磁轉(zhuǎn)矩比運行時還要大，是負方向。發(fā)出電能P的去向：①交流電動機直接與電網(wǎng)相連，則電能直接輸向電網(wǎng)。②當使用變頻器向交流電動機供電時，發(fā)電使變頻器泵升壓。解決方案：加放電能耗電阻。第五章.第三節(jié)電梯的節(jié)能控制技術(shù)一.電梯的能量轉(zhuǎn)換（4）反向電動運行狀態(tài)（圖5-22)特征：工作在第三象限，如C點。轉(zhuǎn)速、電磁轉(zhuǎn)矩與參考正方向相反。是輕載向下運行，負載主要是對重。各項電氣參數(shù)與第一象限工作時相同。只是電梯的運行方向相反。第五章.第三節(jié)電梯的節(jié)能控制技術(shù)一.電梯的能量轉(zhuǎn)換（5）反向減速發(fā)電制動狀態(tài)（圖5-23)特征：工作在第四象限，如D點。轉(zhuǎn)速與參考正方向相反，轉(zhuǎn)矩為正。是向下運行的減速階段。特征：與（2）正向減速發(fā)電制動狀態(tài)相同，只是電梯運動方向相反。第五章.第三節(jié)電梯的節(jié)能控制技術(shù)一.電梯的能量轉(zhuǎn)換，（6）反向運行回饋饋發(fā)電狀態(tài)（圖圖5-24)特征：工作在第第四象限，如D點。轉(zhuǎn)速與參考正方向向相反,電磁轉(zhuǎn)矩恒為正正。無論電梯運行，，還是減速制動動時，電磁轉(zhuǎn)矩矩恒為正，電動動機處于發(fā)電狀狀態(tài)。減速時電電磁轉(zhuǎn)矩比運行行時還要大，是是正方向。此種種情況下，超載載運行十分危險險！當超載運行行減速時容易引引起變頻器過載載保護停電，使使電梯在高速運運行時電磁抱閘閘動作，會引起起轎降劇烈振動動。抱閘制動轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩小于電磁轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩----沖底！！第五章.第三節(jié)電梯的的節(jié)能控制技術(shù)術(shù)一.電梯的能量轉(zhuǎn)換換二.制動時的節(jié)能控控制1.電梯的供電方式式：VVVF調(diào)速2.能量逆變節(jié)能技技術(shù)3.能量逆變及擴容容節(jié)能技術(shù)4.共用直流母排節(jié)節(jié)能技術(shù)第五章.第三節(jié)電梯的的節(jié)能控制技術(shù)術(shù)二.制動時的節(jié)能控控制1.VVVF調(diào)速裝置第五章.第三節(jié)電梯的的節(jié)能控制技術(shù)術(shù)二.制動時的節(jié)能控控制傳統(tǒng)的控制方法法：當電梯處于于制動狀態(tài)發(fā)電電時，電機端電電壓高于變頻器器逆變電壓，此此時開關(guān)管內(nèi)部部的二極管構(gòu)成成了全橋整流器器，電流由電動動機流向電容器器，使電容器上上電壓升高。此此過程稱泵升壓壓。見圖5-26第五章.第三節(jié)電梯的的節(jié)能控制技術(shù)術(shù)二.制動時的節(jié)能控控制2.能量逆變節(jié)能技技術(shù)Converter:可控整流器。當當處于整流狀態(tài)態(tài)時，能夠控制制功率因數(shù)為1；當電容上電壓壓生高5%時，實現(xiàn)向電網(wǎng)網(wǎng)逆變電能，起起逆變器作用。。逆變的電能，可可供其他設(shè)備使使用。第五章.第三節(jié)電梯的的節(jié)能控制技術(shù)術(shù)二.制動時的節(jié)能控控制3.能量逆變及擴容容節(jié)能技術(shù)在逆變器直流側(cè)側(cè)加巨容電容器器，儲存電能。。當直流電壓高高于額定5%時，通過恒流充充電電路向C充電。當電動機機作功時優(yōu)先釋釋放C中能量，當C中電能放盡時再再使用電源電能能。由于C的電壓較低，且且是動態(tài)變化的的，所以必須使使用Boost電路來升壓。第五章.第三節(jié)電梯的的節(jié)能控制技術(shù)術(shù)二.制動時的節(jié)能控控制該節(jié)能技術(shù)特點點：①避免與電源能能量交換，減少少諧波污染當能量回饋給電電網(wǎng)時，電度表表不一定反轉(zhuǎn)。。還有可能正轉(zhuǎn)。發(fā)電了還需需要多付電費。。當能量回饋給電電網(wǎng)時，含有大大量諧波，雖然然能夠滿足國標規(guī)定，但如果果電梯較多時，，諧波會嚴重污污染電網(wǎng)。②仍需使用能量量再生技術(shù)當在下班時段，，頻繁的能量回回饋制動使C中的電能增加至至電容額定電壓，，無法再充入電電能時，只有向向電網(wǎng)逆變。③便于與太陽能能電池發(fā)電系統(tǒng)統(tǒng)相融合。BIPV技術(shù)是智能建筑筑的研究熱點，，一旦獲得應用用，則該技術(shù)與之配套。。第五章.第三節(jié)電梯的的節(jié)能控制技術(shù)術(shù)二.制動時的節(jié)能控控制4.共用直流流母排節(jié)節(jié)能技術(shù)術(shù)第五章.第三節(jié)電電梯的的節(jié)能控控制技術(shù)術(shù)二.制動時的的節(jié)能控控制該節(jié)能技技術(shù)特點點：①避免與與電源能能量交換換，減少少諧波污污染電梯群控控時,6個變頻器器用電與與逆變時時刻此起起彼伏,互為充放放電,而不經(jīng)過過電網(wǎng)。?？蛇m當當附加巨巨容電容容C。②仍需使使用能量量再生技技術(shù)當在下班班時段，，頻繁的的能量回回饋制動動使C中的電能能增加至至電容額定定電壓，，無法再再充入電電能時，，只有向向電網(wǎng)逆逆變。③便于與與太陽能能電池發(fā)發(fā)電系統(tǒng)統(tǒng)相融合合。BIPV技術(shù)是智智能建筑筑的研究究熱點，，一旦獲獲得應用用，則該該技術(shù)與之之配套。。第五章.第三節(jié)電電梯的的節(jié)能控控制技術(shù)術(shù)三.輕載節(jié)能能控制1.什么是輕輕載？當電梯在在平衡狀狀態(tài)附近近時，為為輕載運運行。即45%負載率附附近。目前還有有相當一一部分電電梯使用用異步電電動機，，而異步步電動機在輕載載時可以以通過減減少勵磁磁實現(xiàn)節(jié)節(jié)能運行行。從電梯平平衡上下下行實驗驗曲線可可以看出出平衡時時：電梯梯的負荷荷主要來來自摩擦擦。電梯輕載載運行，，是乘客客人數(shù)最最大概率率事件，，故輕載載節(jié)能具具有重大大意義。。三.電梯輕載載節(jié)能控控制第五章.第三節(jié)電電梯的的節(jié)能控控制技術(shù)術(shù)三.輕載節(jié)能能控制第五章.第三節(jié)電電梯的的節(jié)能控控制技術(shù)術(shù)三.輕載節(jié)能能控制2.基于矢量量空間最最小勵磁磁電流的的電梯輕載節(jié)能技術(shù)前述運動動方程中中，電磁磁轉(zhuǎn)矩與與加速度成正正比，而而直流電電動機轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩與電電流存在正正比關(guān)系系：矢量控制制可以將將非線性性的交流流電動機機實現(xiàn)直直流電動動機控制。目前前電梯均均已經(jīng)采采用了矢矢量控制制。圖5-31是矢量控控制的2/2變換原理理。--電磁轉(zhuǎn)矩矩--轉(zhuǎn)矩系數(shù)數(shù)--電樞電流流第五章.第三節(jié)電電梯的的節(jié)能控控制技術(shù)術(shù)三.輕載節(jié)能能控制第五章.第三節(jié)電電梯的的節(jié)能控控制技術(shù)術(shù)三.輕載節(jié)能能控制定理證明明略。詳詳見中國國電機工工程學報報2006年第一期期“基于矢量量空間最最小勵磁磁電流的的電機節(jié)能研究”第五章.第三節(jié)電電梯的的節(jié)能控控制技術(shù)術(shù)三.輕載節(jié)能能控制定理的節(jié)節(jié)能仿真真結(jié)果見見表5-1可見，當當負載率率為14%時，節(jié)電率達達9%。第五章.第三節(jié)電電梯的的節(jié)能控控制技術(shù)術(shù)三.輕載節(jié)能