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：