浅谈电梯的能量回馈装置

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1、浅谈电梯的能量回馈装置浅谈电梯的能量回馈装置OnElevatorEnergyFeedbackDevice一柯宇辉电梯作为一种交通工具越来越频繁的出现在我们的日常生活中.随着社会的发展,电梯的技术也在不断的发展,特别是在节能方面,现在的永磁同步无齿轮电梯比以前的电梯有了很大的进步,尤其是有能量回馈的永磁同步无齿轮电梯,其节能效果相当明显.据统计,同步无齿轮有能量回馈电梯比同参数的蜗轮蜗杆无能量回馈电梯有大幅度节能,平均节电率约为45%.近年来,同步无齿轮有能量回馈电梯的技术不断完善,已经逐渐广泛应用于中,高速的电梯中,代表了电梯以后的一个发展趋势,所以

2、,笔者在参加完一个有关电梯节能测试研究后,想在这里结合一些研究数据,简单谈下能量回馈装置的一些结构特性,回馈电能的质量及对电梯节能的影响.1能量回馈装置原理VVVF电梯多采用交一直一交变频器,三相交流电通过整流器得到直流电,再经逆变器输出电压,频率可调的交流电给电梯曳引电机供电.我们知道电梯运送的是位势性负载,根据需要,曳引电机常常工作在正反转的电动状态(第一,三象限);当电梯运送低于平衡负载的重量上行或高于平衡负载的重量下行,以及电梯达到满速后接近停靠层站减速制动时,电机处于再生发电状态(第二,四象限),系统中的机械能(动能和势能)通过电机和变频器

3、转换成直流电能储存在变频器直流回路中的电容中,产生"泵升电压";回送到电容中的电能越多,电容电压就越高,如不及时释放电容器储存的电能,就会产生过压故障,变频器停止工作,电梯无法正常运行.目前国内使用的大多数中低速电梯在控制泵升电压方面采用最简便的方法是能耗制动:在变频其直流侧并联一组能耗电阻,当直流电压上升超过一定值时,用大功率晶体管控制其导通,将能量在电阻上变为热量释放;直流电压下降时晶体管关断,切除电阻.这样,通过不断重复此过程达到控制直流电压的目的.来自电机的再生功率越大,电阻的通电比率越高.如果电梯使用频繁或长时间处于非平衡负载状态上下运行(

4、例如下班时写字楼的电梯重载下行并空载上行),则能量浪费严重;同时制动电阻发热,导致控制柜周围温度升高,将会影响电梯控制系统的可靠运行,缩短电梯的使用寿命;通常为了降低机房高温对电梯控制系统的影响,用户需要在电梯机房安装通风或制冷设备,如空调,风扇等来降温,这样一来不仅电梯能量浪费严重,又增加了降温设备的耗电量.并且,因功率为转速与转矩的乘积,在制动单元容量一定时,显然转速越低产生的制动转矩越大.如将电机在第二,四象限发电运行时这部分能量转换成电能,并回馈到电网(即再生制动),既降低了能耗,又可以提高电梯拖动系统的动态性能,真正实现电机的四象限运行.目

5、前电梯上采用的能量回馈装置主要有两种:能量回馈单元和双PWM变频器.1.1能量回馈单元能量回馈单元作为一个独立的器件,是采用IGBT模块组成的有源逆变单元,能直接作为变频器的一个外围装置,并联到变频器的直流侧,同时取消了能耗制动电阻,将再生能量回馈到电网中,如图l.中国电梯201O年12月第21卷第24期67.rq~J户日寸空……能量回馈单元图1能量回馈单元原理图这种电路成本低,结构简单,可靠性高,能量回馈单元独立于变频器,能与不同的变频器配合使用.能量回馈单元相当于一个变频器的逆向使用,具有普通变频器的缺相,过热,过流,短路等保护功能,出现故障时可

6、能会导致电梯不能正常运行,但不会对电梯的安全造成影响,并且大部分允许保留原来的制动电阻,通过设定能量回馈单元的参数,使回馈单元投入工作时制动电阻没有电流通过,自动退出工作,而一旦能量回馈单元发生故障不能工作时,制动电阻又能投人工作,保证电梯的正常运行.1.2双PWM变频器1【,本-1本一E浪M]浦器滤波器自.1本.1本-1整流器逆变器图2双PwM变频器原理图68ChinaElevatolVol21No24Dec2010曳引机广M将普通变频器整流侧的二极管采用可关断器件的PWM控制技术,即成为双PWM变频器,它的工作原理:当电机处于电动状态时,能量由交

7、流电网经整流器中间滤波电容充电,逆变器在PWM控制下将能量传送到电机;当电机处于发电状态时,其再生能量经逆变器中开关元件和续流二极管向中间滤波电容充电,使中间直流电压升高,此时整流器中开关元件在PWM控制下将能量回馈到交流电网,完成能量的双向流动.它的主电路为普通的三相桥式电路,采用直流电压和输入电流的双闭环控制.双PWM变频器在同一变频器上实现电机的四象限运行,其体积比普通变频器+能量回馈单元的组合要小,适用于新装电梯上,它与普通变频器相比,由于将整流模块改成IGBT模块,需增加驱动模块级控制模块,相应增加了控制的难度,也增加了一套IGBT,驱动,

8、控制模块的故障的几率,而且出现故障时会导致电梯的停止运行.也就是说,采用双PWM变频器的电梯拖动部分出现故障