电梯回馈节能方案

电梯回馈节能方案
一、升降电梯节能原理及优势
采用变频调速的电梯启动运行达到最高运行速度后具有最大的机械动能，电梯到达目标层前，要逐步减速直到电梯停止运动为止，这一过程是电梯曳引机释放机械动能的过程。

升降电梯还是一个势能性负载。

为了均匀拖动负载，电梯曳引机拖动的负载由载客轿厢和对重平衡块组成，只有当轿厢载重量约为50%（１吨载客电梯乘客为７人左右）时，轿厢和对重平衡块才相互平衡，否则，轿厢和对重平衡块就会有质量差，使电梯运行时产生机械势能（电梯重载下行和轻载上行）。

电梯运行中多余的机械能（含势能和动能），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。

此时电容就好比是一个小水库，回送到电容中的电能越多，电容电压就越高（好比水库水位超高），如不及时释放电容器储存的电能，就会产生过压故障，造成变频器停止工作，电梯无法正常运行。

目前，国内绝大多数变频调速电梯均采用电阻消耗电容中储存电能的方法来防止电容过压，但是电阻耗能不仅降低了系统的效率，电阻产生的大量热量还恶化了电梯控制柜周边的环境。

电梯回馈节能产品的出现很好地解决了这一难题。

电梯电能回馈器的工作原理
所谓回馈就是将上述多余的电能经过逆变变成与低压电网（局域电网）相同相位，相同频率，相同电压，相同相序交流电送回低压电网。

这与风力发电和太阳能发电向低压电网并网送电的过程非常相像。

原理图如下（见下页）：
电能回馈器的主电路采用 IGBT 功率模块，控制电路中产生的控制脉冲列，经性能可靠的驱动电路控制IGBT 功率单元的开通、关断。

电流指令发生器产生和回馈能量成正比的正弦波电流信号，使回馈电网的电流接近正弦波。

主电路由IGBT、智能模块IPM、隔离二极管、滤波电感、电容，外围信号采样器等元件组成。

模块是主电路中的核心元件，它将直流电能逆变为与交流电网同步的三相电流回送电网。

隔离二极管可防止能量回馈器反送电能给变频器，确保系统安全运行。

电感和电容构成高次谐波滤波器，阻止模块高频开关产生的高次谐波电流进入电网，提高电能回馈器的电磁兼容（EMC）性能。

回馈器采用电压自适应控制，即无论电网电压如何波动，只有当电梯机械能转换成电能送入直流回路电容中时，电梯专用电能回馈器才及时将电容中的储能回送电网，如果电容器中没有储能，回馈器就不工作（不发电）。

为保证能量回馈器能够安全可靠地工作，产品还采用了DSP数字信号处理系统，使回馈器具有极强的抗干扰能力。

回馈器都有完备保护功能，保证了回馈器的可靠运行。

主要技术指标如下：
1. 采用PWM脉宽调制技术，输出相位准确、有效抑制高次谐波。

2. 采用DSP中央处理器，速率高、精度高、稳定性能好、抗干扰能力强。

3. 采用自诊断技术确保输出电压精确，防止电流回送，使变频器不受影响。

4. 电流畸变小于5%，符合IEC61000-3-2及GB/T14549标准。

5. 应用电抗器和噪声滤波器，可直接和0.4kV电网驳接使用。

6. 能量转换率达97%以上，节电率在15%～45%（根据不同工况）。

7. 实现变频调速系统四象限运行；
8. 制动能量得到回收，系统效率提高；在频繁制动的工况下运行时节电更明显。

DSP系统的优势
数字信号处理系统是以数字信号处理为基础，因此具有数字处理的全部优点：（1）接口和编程方便。

DSP系统与其他以现代数字技术为基础的系统或设备都是相互兼容的，与这样的系统接口以实现某种功能要比模拟系统与这些系统接口容易得多；另外，DSP系统中的可编程DSP芯片可使设计人员在开发过程中灵活方便地对软件进行修改和升级。

（2）稳定性和可重复性好。

DSP系统以数字处理为基础，受环境温度、湿度、噪声、电磁场的干扰和影响较小，可靠性高；数字系统的性能基本不受元器件参数性能变化的影响，因此数字系统便于测试、调试和大规模生产。

（3）精度高。

16位数字系统可以达到0.01的精度。

（4）特殊应用。

有些应用只有数字系统才能实现，例如信息无失真压缩、V型滤波器、线性相位滤波器等等。

（5）集成方便。

DSP系统中的数字部件有高度的规范性，便于大规模集成。

当然，数字信号处理在高频信号处理上也存在一定的缺点。

DSP系统中的高速时钟可能带来高频干扰和电磁泄漏等问题，而且DSP系统消耗的功率也较大。

此外，DSP技术更新的速度快，数学知识要求多，开发和调试工具还不尽完善。

DSP芯片的应用
DSP的应用领域在近20多年时间里，DSP芯片的应用已经从军事、航空航天领域扩大到信号处理、通信、雷达、消费等许多领域 [2]。

主要应用有：信号处理、通信、语音、图形/图像、军事、仪器仪表、自动控制、医疗、家用电器等。

DSP主要应用市场为3C领域，合占整个市场需求的90%。

数字蜂窝电话是DSP最为重要的应用领域之一。

由于DSP具有强大的计算能力，使得移动通信的蜂窝电话重新崛起，并创造了一批诸如GSM、CDMA等全数字蜂窝电话网。

在Modem器件中，DSP更是成效卓著，不仅大幅度提高了传输速率，且具有接收动态图像能力。

另外，可编程多
媒体DSP是PC领域的主流产品。

以XDSL Modem为代表的高速通信技术与MPEG图像技术相结合，使得高品位的音频和视频形式的计算机数据有可能实现实时交换。

目前的硬盘空间相当大，这主要得益于CDSP（可定制DSP）的巨大作用。

预计在今后的PC机中，一个DSP即可完成全部所需的多媒体处理功能。

DSP也是消费类电子产品中的关键器件。

由于DSP的广泛应用，数字音响设备的更新换代周期变得非常短暂。

用于图像处理的DSP，一种用于JPEG标准的静态图像数据处理；另一种用于动态图像数据处理。

使用VTC电梯回馈节能产品后，能有效的将电容中储存的直流电能转换成交流电能回送到电网。

节电率达15％- 40％。

此外，由于无电阻发热元件，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。

在许多场合，节约空调耗电量往往带来更大的节电效果。

二、电梯专用能量回馈产品
（一）产品特点：
✧采用PWM脉宽调制技术，输出相位准确、有效抑制高次谐波。

✧采用先进的微处理器，速率高、精度高、稳定性能好、抗干扰能力强。

✧采用自诊断技术确保输出电压精确，防止电流回送，使变频器不受任何影响。

✧电流畸变：<5%，符合IEC61000-3-2及GB/T14549对电网谐波要求。

✧功率等级从7.5kW-40kW均可适用。

✧应用电抗器和噪声滤波器，可直接和380—460伏电网驳接使用。

在需要频繁制动
的场合，节电更明显。

✧能量转换率97%以上，节能15%—40%（不含空调节电部分）。

（二）电梯标配之优势：
✧真正实现了变频调速系统的四象限运行，系统安全性更高。

✧制动产生的能量得到回收利用，系统节能又环保。

✧系统发热量降低，机房不再使用空调，减少日常维护工作，提高整梯使用寿命；
✧完善制动效果，适应快速制动和频繁制动的工程需求。

（三）接线示意图：
（四）、节电率测试要点：
一、测试时按图接好电表，电表要用“反接反计数”的感应式电表，一只用来测总
耗电电量，一只用来测节电后电量。

集中用2个小时以上时间，控制电梯空箱上行、下行，循环动作，直至总耗电量在5度以上为佳，否则所测效率可能不准确。

二、测试时注意检查一下其中一只电表在上行时表盘会反转且读数会减小，下行
时表盘正转，否则应检查所选电表是否合适。

节电表
三、节电率= ×100%
总耗电表+节电表
（五）适配电机功率选型：
（六）电梯节电率参数对照表
对几个问题的解答
1、电能回馈装置发出来的电到哪里去了？
安装了电能回馈装置等于在建筑物低压电网中并联了一台不是连续工作的小发电机。

当电梯处在发电状态的时候，回馈的电能进入局域电网，与时电网中其他正在运行中的用电设备（如水泵，冷水机组，风机，照明灯等等）将这一部分电消耗掉了，于是这些设备减少了对总电源的电力需求，从而达到了节约用电的目的。

2、加装电能回馈装置是否会影响电梯的安全运行？
电梯的电能回馈装置是在直流母排上并入的。

回馈装饰都具备完整的保护功能（如：过压保护、欠压保护、过流保护、过热保护，采用自诊断技术确保输出电压精确，防止电流回送等），而且这些保护的设置参数都大幅度低于电梯控制柜和变频器
的保护参数的水平，一旦回馈装置发生故障，其本身的各种保护就会先于电梯控制回路中保护起作用，使回馈装置停止工作。

此时电梯仍可以正常工作，只是没有了电能回馈的功能而已，因此安装电能回馈装置对电梯的安全性能没有任何影响。

另外该产品已经得到国家电梯质量检测中心认可，可以放心使用。

3、在不同建筑物内，同样功率，层站的电梯为什么节电率相差很大？
问题出在电梯的使用频率不一样。

正如前面提到的，回馈器只是在轻载上
升，重载下降以及电梯停站之前的制动期间才会发电，所以发电量的取决于出现上面三种运行状况的几率。

总体上讲，使用频率越高，电梯出现上述三种状况的几率就越高，回馈的电量就越多，节电率就越高。

4、什么样的电梯适合安装电能回馈器？
从理论个上讲，只要变频的垂直电梯都可以安装电能回馈器。

非变频电梯、
液压电梯由于工作原理不同，不能安装电能回馈器。

无机房电梯也可以安装回馈器，安装回馈器后的节能效果不如有机房电梯那样明显，所以人们不太应用。

从节能效益上讲，应该首先应该考虑在楼层高，运行频率高，梯速高和停站多的电梯上使用这项技术。

这样投资回收期比较短，而且电梯机房环境的改变更加明显。

使用单位可以根据实验数据进行推算，大约在2-3年内可以收回投资的电梯都可以考虑进行改造。

三、改造费用列表
注1：上述费用为24台电梯的回馈改造费用，建议对使用频率不高的电梯暂不作改造。

注2：上述费用含现场材料费用和现场调试费用，设备本体质保期为一年。