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浅谈电梯能量回馈技术的意义

日期: 2018-08-30
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  电梯节能设备供应商提醒您:随着我国国民经济的飞速发展,特别是房地产行业的持续高热以及城镇化的加速进行,我国已经成为世界上最大的电梯制造国和使用国。随着电梯的用量越来越多,对电能的需求量越来越大,在建筑业号称“电老虎”的电梯用电量已经达到建筑总用电量的17%-25%,超过了照明、供水等用电,仅次于空调。由此可见,电梯节能降耗的发展和应用具有重要的社会意义和经济效益。


  目前,应用于电梯的节能技术主要有以下几种:

        (1)改进机械传动和控制系统。永磁同步无齿轮曳引机和变频调压调速(VVVF)系统可大幅提高运行效率,现已被广泛应用。

        (2)选用先进的梯控技术。例如轿厢无人自动关灯技术、变频器休眠技术、群控管理技术等梯控技术。

        (3)采用能量回馈技术。能量回馈装置不但可以通过将电能回馈给电网的方式达到节电的目的,同时也节省了机房空调和降温设备的耗电量。

        (4)采用LED节能照明系统。


  能量回馈技术原理


  电梯的运行,有耗电运行和发电运行两种状态。电梯的负载是位能式负载,为了平衡轿厢的载重量,在另外一侧装有对重平衡块。只有当轿厢载重量为额定载重量的一半时,轿厢侧和对重侧的重量才能大致平衡,否则,轿厢侧和对重侧就会有质量差。因此在大部分情况下,电梯的运行可以分为四种情况:轻载上行、轻载下行、重载上行、重载下行。当电梯轻载下行或者重载上行时,对重或者轿厢需要曳引机拖动上行,此时曳引机处于耗电状态,而当轻载上行或者重载下行时,曳引机需要抑制对重或者轿厢下行,此时曳引机处于发电状态。此外,在用的电梯中大部分是采用变频器驱动电机的方式,当电梯达到额定运行速度时,机械能达到最大,当电梯到达目的层前,逐步减速直到停止运行,这个过程也是电梯机械能电梯运行过程中产生的这些多余的机械能通过曳引机和变频器转换成直流电能储存在变频器直流回路中的电容中,电容中储存的电能越多,直流回路的电压就越高,如不能及时释放电容中储存的过多电能,就会造成过压,轻则变频器过压保护,电梯无法正常运行,重则会损毁变频器。目前绝大多数变频调速电梯均采用制动电阻散热的方式消耗这部分电能,但是这种方式不仅降低了系统的效率,而且电阻产生的大量热量还恶化了电梯机房的环境。由于温度过高还可能会导致电子元器件工作状态的不稳定,引起其它故障。


  为什么要通过增加电阻的方式来消耗这部分电能呢?因为一般的变频器都是采用二极管整流桥将交流电整流成直流电,然后采用IGBT功能模块将直流电逆变成电压、频率皆可改变的交流电供给电动机。这种普通的变频器只工作在耗电运行状态,一般被叫做两象限变频器。由于两象限变频器使用的是二极管整流,无法实现能量的双向流动,所以无法将电容中储存的电能输送回电网,只能通过电阻将电能转化成热能白白浪费掉。


  能量回馈技术则是采用IGBT做整流桥,IGBT功能模块可以实现能量的双向流动,同时用高速的DSP芯片产生PWM控制脉冲。一方面可以将电容中储存的电能反送到电网,达到节能的目的;另一方面也可以调整输入的功率因数,消除对电网的谐波污染,让变频器真正成为绿色产品。


  当曳引机工作在耗电状态的时候,整流控制单元的DSP产生6路高频的PWM脉冲,控制整流侧的6个IGBT的导通和切断。IGBT的导通和切断与电抗器等共同作用,从而产生了与输入电压相位保持一致的正弦电流波形,这样就消除了整流桥产生的谐波,消除了对电网的谐波污染。此时从电网输入的电能经过整流和逆变,输送给曳引机,变频器是工作在第一、三象限。


  当曳引机工作在发电状态的时候,曳引机产生的能量通过逆变侧的二极管反馈到直流母线,而且越积越多,直流母线的电压也越来越高,当超过一定的值时,整流侧能量回馈部分启动,将直流电逆变成交流,在进行相位和幅值的调整后,输送回交流电网,达到节能的效果。此时能量由曳引机经过逆变侧、整流侧回送给电网,变频器是工作在第二、四象限。


  能量回馈节能效果


  能量回馈技术的作用就是有效地将电容中储存的电能回送给交流电网,供周边其他用电设备消耗使用,节电效果十分明显,一般节电率可达25%~45%。此外,由于无需电阻发热器件,机房温度下降,可以节省机房降温设备的购置费和耗电量。在许多地方,节约空调的耗电量往往会带来更大的节电效果。


  能源回馈技术既节省了用户的开支,更具有减少碳排量、节能环保的社会深远意义。电梯业正朝着高科技绿色产品方向发展,智能、高效、环保将成为未来电梯业的发展趋势和共同目标。

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