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(diǎn)能量回饋器應(yīng)用實(shí)例概述能量回饋器發(fā)展社會(huì)的快速發(fā)展，使得經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)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(gè)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(huì) 能源危機(jī)已經(jīng)成為制約我國經(jīng)濟(jì) 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(dòng)機(jī)及其負(fù)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(dòng)系統(tǒng)效率（電動(dòng)運(yùn)行工況時(shí)） 電能回送電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)節(jié)能（制動(dòng)

2、運(yùn)行工況時(shí)） 電梯優(yōu)化調(diào)度實(shí)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(jī)驅(qū)動(dòng)、轎箱無人休眠等等）1、提高曳引驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)效率（電動(dòng)運(yùn)行 工況時(shí)） 電網(wǎng)電能控制器曳引電動(dòng)機(jī)減速器曳引輪和鋼絲繩轎箱上、下運(yùn)動(dòng)（轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能）。 電網(wǎng)電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的每一級(jí)變換均有損耗，減少各級(jí)損耗可以提高曳引驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)效率，從而達(dá)到節(jié)能的目的。以控制器-曳引電動(dòng)機(jī)環(huán)節(jié)為例 交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展主要經(jīng)歷了三個(gè)階段：*交流異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速*交流異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速*永磁交流同步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速交流異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速： 改變轉(zhuǎn)差率s 改變異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n=(1-s)n0；但同時(shí)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(dòng)機(jī)損耗越大（電動(dòng)機(jī)發(fā)熱嚴(yán)重，需外加通風(fēng)機(jī)散熱），系統(tǒng)效率急劇下降。交流異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速 改變頻率f1（轉(zhuǎn)差率s不變） 改變異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n，故轉(zhuǎn)差功率PS不變并且很小，電動(dòng)機(jī)損耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于調(diào)壓調(diào)速時(shí)的電動(dòng)機(jī)損耗（電動(dòng)機(jī)基本不發(fā)熱，無需外加通風(fēng)機(jī)散熱），系統(tǒng)效率可以提高30%以上。大力矩永磁同步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速 永磁同步電動(dòng)機(jī)采用永磁體產(chǎn)生主磁場(chǎng)，省略了勵(lì)磁電流，故電機(jī)效率和功率因數(shù)比異步電動(dòng)機(jī)均有所提高。 更重要的是，大力矩永磁同步電動(dòng)機(jī)輸出力矩大，可省略減速器（減速器傳動(dòng)效率小于80%），使系統(tǒng)總運(yùn)行效率大大提高。2、電能回送電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)節(jié)能（制動(dòng) 運(yùn)行工況時(shí)） 能

4、量回饋器節(jié)能機(jī)理：升降電梯是一種頻繁起、制動(dòng)運(yùn)行的負(fù)載，又是一種不平衡運(yùn)動(dòng)的負(fù)載，因此電梯的一個(gè)運(yùn)行周期包括電網(wǎng)電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能和機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔軆蓚€(gè)階段。下面簡(jiǎn)述這兩個(gè)階段的轉(zhuǎn)換關(guān)系電能機(jī)械能（動(dòng)能和勢(shì)能）的轉(zhuǎn)換電能P1-各種損耗P=機(jī)械能P2=P1機(jī)械能P2=機(jī)械動(dòng)能P21+機(jī)械勢(shì)能P22P21 =（m1+m2）V2/2m1：轎箱（含乘客）總質(zhì)量m2：對(duì)重塊總質(zhì)量P22 = m1-m2 gh/2m1 m2：轎箱上升，機(jī)械勢(shì)能P22增加m2 m1：轎箱下降，機(jī)械勢(shì)能P22增加機(jī)械能電能（暫存在電容中）的轉(zhuǎn)換 機(jī)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(dòng)電路和制動(dòng)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(dá)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(dá)到20%50%節(jié)電量主要取決于：1、系統(tǒng)效率2、不平衡運(yùn)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(dòng)時(shí)儲(chǔ)存在變頻器直流母線上電容中的電能如同儲(chǔ)存在小水庫中的水量。如不及時(shí)排放小水庫中注入的水量，則水庫會(huì)發(fā)生溢出事故。同理，如不及時(shí)泄放電容中的電量，也會(huì)發(fā)生過壓保護(hù)故障。

6、目前變頻器泄放電容中電能的方法是采用制動(dòng)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(fèi)掉（簡(jiǎn)稱為能耗式變頻拖動(dòng)系統(tǒng)）。能量回饋器則可以將電容中儲(chǔ)存的電能幾乎無消耗地回送給電網(wǎng)。從而既達(dá)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(yùn)行環(huán)境（簡(jiǎn)稱為能饋式變頻拖動(dòng)系統(tǒng)）。三、新型能量回饋器的特點(diǎn)耗能式變頻拖動(dòng)系統(tǒng)：加制動(dòng)單元，將能量變?yōu)闊崮芟脑?制動(dòng)電阻上，浪費(fèi)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(dòng)機(jī)制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻逆變能量回饋器節(jié)能原理能量回饋器取代制動(dòng)單元，將本來消耗在制動(dòng)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(huì)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(dòng)機(jī)逆變能量回饋器能量回饋器主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)S2：電網(wǎng)電壓IPM模塊濾波模塊直流信號(hào)采集模塊交流信號(hào)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(hào)安全保護(hù)信號(hào)控制部分原理光耦檢測(cè)電路：測(cè)量電網(wǎng)電壓的頻率和相位光耦檢測(cè)電路電網(wǎng)S1S2邏輯門陣列微機(jī)處理模塊安全保護(hù)信號(hào)開關(guān)控制信號(hào)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(diǎn)1、采用全可控器件IGBT實(shí)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(duì)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(duì)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(jí)的電梯控制拖動(dòng)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(dòng)作或拒動(dòng)作。我國目前電網(wǎng)電壓波動(dòng)范圍大，該功能顯得尤為重要。新型能量回饋器的主要特點(diǎn)（續(xù)）3、一套能量回饋器可以配2臺(tái)甚至3臺(tái)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(tái)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(jī)界面，并備有運(yùn)程通訊接口和通訊軟件，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方集中監(jiān)測(cè)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(shí)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(zhǔn)型懸掛型柜頂型柜內(nèi)型能量回饋器資質(zhì)認(rèn)證（部分）能量回饋器一拖二的接線方式現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用實(shí)例一 深圳現(xiàn)代之窗大廈高層電梯采用了8臺(tái)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(cè)試記錄，測(cè)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(dá)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(jī)房的溫度明顯下降，某些情況下，機(jī)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(yàn)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(hào)電梯電梯品牌三菱GPS-3電機(jī)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?；仞伜笥秒姸葦?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(cè)試時(shí)間15天現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用實(shí)例二現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用實(shí)例三應(yīng)用實(shí)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(hù)和故障報(bào)警功能齊全。*可以在多種電壓等級(jí)下正常工作：包括交流 220V、380V和480V不同電壓等級(jí)。*可以在電壓20波動(dòng)情況下，正確回饋。*節(jié)電效果十分明顯，一般節(jié)電率可達(dá)2050，并可以節(jié)省控制機(jī)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(tái)電機(jī)額定功率為15Kw，每天等效運(yùn)行8小時(shí)，節(jié)電率K按30計(jì)算，電價(jià)為元/度，則一年節(jié)約的電費(fèi)為（未包含機(jī)房溫度下降，控制機(jī)房空調(diào)的耗電量的節(jié)省）： 153080.9365 11826 元效益分析 以電梯產(chǎn)品為例：不完全統(tǒng)計(jì)，國內(nèi)現(xiàn)有電梯約60余萬臺(tái)，99未安裝能量回饋器，如都能實(shí)現(xiàn)回饋節(jié)能，一年可節(jié)約的電量就達(dá) 100 億千瓦*時(shí)，直接經(jīng)濟(jì)效益可達(dá) 90 億元。 因此，本產(chǎn)品不僅具有廣闊的市場(chǎng)前景，也有著巨大的社會(huì)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(shí)現(xiàn)變頻器正弦波四象限運(yùn)行功能。 三大功能： 1、實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的正弦波供電（環(huán)保） 2、實(shí)現(xiàn)制動(dòng)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(duì)電網(wǎng)造成諧波污染，系統(tǒng)功率因