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电梯能量回馈装置工作原理及性能探讨

日期: 2018-12-18
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  电梯节能设备供应商提醒您:随着环保意识的增长,城市绿色化发展的呼声越来越高,电梯能量回馈装置在现今的电梯设备中应用开始变得广泛起来。为了充分发挥能量回馈装置的作用,需要就电梯能量回馈装置的原理以及检验内容进行详细的探讨,进行检测平台的有效研制,就能量回馈装置的基本的原理以及检验的内容进行分析,就能量回馈装置平台的组成进行分析。检测平台主要有可编程调节的直流电源,交流电源以及RLC负担分别模拟直流母线电源,电网的具体特性等,结合电梯能量回馈装置的特带你,检测的内容需要将装置的电气性能检验,电磁兼容测试等项目充分包含在内。


  能量回馈装置原理


  目前电梯中使用最广泛的调速方式是交流调频调压调速,它将交流电经整流后变成直流电,再按一定的关系将直流电逆变成给定的电压和频率的交流电给曳引机,它的调速性能好能耗相对较低,带能量回馈装置新装电梯绝大部分使用该方式控制。电梯的速度越快,提升高度越高,回馈器回送电网的能量越多,分析计算和样机实测表明,节电效率达20~50%。


  1.电梯的能耗特性

  电梯的拖动实际就是对曳引电动机实行正反转及速度控制,但由于电梯的对重平衡了轿厢及部分负载的重量,因此对电梯的电动机来说,上行或者下行时它可能不需要做功也可能需要做功。由于电梯运行时上下反复运动,轿厢的负载经常会发生变化,因此电机通常是在电动和发电两种状态下交替工作,当电梯轻载上行及重载下行时,电机工作在发电制动状态下,电动机将机械能转化为电能,根据电梯拖动方式的不同,这些电能可以消耗在电动机上、制动电阻上,或者回馈到电网上。电梯空载或轻载下行及重载或满载上行时,电机工作在电动状态下,此时电机从电网吸收能量,将电能转化为机械能。


  2.能量回馈装置的工作原理

  能量回馈系统是将电梯变频器直流侧大电容中储存的直流电能转换为交流电,并回送到电网,主要由滤波电容、三相IGBT全桥、串联电感及一些外围电路组成。电梯能量回馈系统的输入端与电梯变频器的直流母线侧相连,输出端与电网侧相连。能量回馈系统的工作过程是:当电梯曳引机工作在电动状态时,系统处于关断状态。当曳引机工作在发电状态,能量累积在变频器直流母线侧,产生泵升电压,当直流母线电压超过回馈器启动的工作电压并满足其它逆变条件后,能量回馈系统开始工作,将直流母线上的能量回馈电网。随着这部分能量的释放,直流母线电压逐渐下降,当回落到设定值后,回馈系统停止工作。


  回馈装置性能的检验


  1.检验平台

  电梯能量回馈装置性能检验系统的硬件主要包括可调直流电源、电压、电流功率仪表、RLC可调负载、模拟阻抗网络和被测设备等。系统中采用可编程直流电源作为电梯直流母线,具有电压、电流均可调的工作模式,可以模拟轿厢不同载荷下电梯变频器直流母线侧状态。可编程交流线性电源作为电网模拟源,可以模拟电压波动和闪变、电压骤升和骤降、电压频率变化、电压谐波及三相不平衡等多种电网的变化。利用电能质量分析仪和数字示波器实现数据的自动采集和分析、波形的记录等功能。


  2.性能的检验内容

  电梯能量回馈的本质是将直流电能转换为交流电能的有源逆变,其目的是将曳引机在发电状态下产生的直流电能通过逆变回馈交流电网,实现节能并尽量避免逆变输出电能对电网的污染。目前,电梯能量回馈系统性能的检验还没有统一的检测方法和标准,与其他能耗产品的能量回馈器的最大区别是,回馈的电量与电能质量除了与装置本身配置有关外,还与电梯本身参数、硬件配置和运行工况密切相关。电梯能量回馈装置不仅包括电梯企业各自专用的,如奥的斯的ReGen系统、蒂森克虏伯电梯的CPIK-R系统,也包括通用型如IPC的PFE系列电梯能量回馈装置,每个厂家都有各自不同的检验方法。本文仅介绍几个重要的检验指标。逆变效率η是并网回馈器的重要参数之一。在规定的测量周期T时间内,模拟轿厢载荷点为10%,25%,50%,75%,100%直流母线侧输出电流,测量逆变器在交流端口输出的能量与在直流端口输入的能量的比值。无变压器型转换效率应不低于96%,含变压器型逆变器最大转换效率应不低于94%。并分析得出最大转换效率处的负载点。


  同步性能的检验,电梯能量回馈装置工作时,逆变电压相位与电网电压是否同步决定着能否将电梯变频器直流母线上的能量回馈至电网。因此首先要保证逆变输出的电压与电网电压同频同相。其次,应尽可能在电网线电压的高电压段向电网回馈能量。这样不会对电网造成冲击,污染电网,且回馈电流一定时,高电压可获得较大的功率回馈。另外,同步时间也是应该考虑的方面,同步时间长将使直流母线上的电压增高,器件的耐压等级将提高。在节能电梯的系统中变频器和能量回馈装置都具有高频电子开关元件,其工作过程中与电梯控制系统之间高频噪声和电磁干扰的相互影响着电梯运行的安全系数,电梯回馈装置通常是安装在远离控制柜和曳引机的墙面上。因此对于回馈器还应包括电磁兼容(EMC)的检验。另外,能量回馈装置应对电压波动和闪烁、电压骤升骤降抗扰度的测试,运行温升噪音,装置运行保护功能也是检验的重要内容。


  电梯的能量回馈装置能够将电梯在运行或者制动过程中产生的多余的能量之间反馈给电网,能够有效的实现运行节能的目的,因无电阻发热元件的原因,降低了机房的环境温度,同时也改善了电梯控制系统的运行温度,使控制系统不再死机,延长电梯使用寿命。机房可以不再使用空调等散热设备,可以节省机房空调和散热设备的耗电量,节能环保,使电梯更省电。

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