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2 8月

关于电梯的节能系统研发探讨

文 / 尤国芳 金鑫 沈文奇

摘要:

本文讨论电梯的节能系统,用于实现能量的双向流动,采用IGBT做整流桥的IGBT功率组件;用于产生SVPWM控制脉冲,一方面调整输入的功率因数,消除对电网的谐波污染;另一方面将电动机回馈产生的能量反送到电网的DSP控制器;用于调整电梯上下运行速度的驱动变频器;与驱动变频器连接,用于制动电梯上下运行惯性的制动电阻;与驱动变频器连接,用于带动电梯上下运行的电动机。所积累的电用于业主内部公共照明、风扇、空调、水泵等设备,业主每个月能节省 30%以上的电费。此节能系统称为四象限系统。

关键词:电梯、节能、控制器

电梯作为一种特种设备,在人们生产生活中各个领域起到了不可或缺的作用。在电梯使用过程中,许多能源浪费值得我们重视,用我们创新的技术实现节能环保,是本文的意义所在。电梯使用过程中的人性化要求让电梯的智能性得到了大幅度的提高,秉承“以人为本”智能绿色的理念,带给未来一种全新的绿色生活方式。

电梯的技术创新驱动经济创新,电梯作为耗电的生产生活工具,在提倡节能环保现代社会渐渐突显出弊端,提高电梯的节能环保性能称为电梯与时俱进的一项要求。在电梯原有的运行过程中优化电力输出将电梯运行过程中的动能转化为电梯自身所需要的能量,可优化电梯的耗电状况。为解决现有技术存在的问题,本文目的在于提供电梯的节能系统。

普通电梯变频器大都采用二极管整流桥将交流电转换成直流,然后采用IGBT逆变技术将直流转化成电压频率皆可调整的交流电控制交流电动机。这种变频器只能工作在电动状态,所以称之为两象限变频器。由于两象限变频器采用二极管整流桥,无法实现能量的双向流动,所以没有办法将电机回馈系统的能量送回电网。曳引绳(钢丝绳)两端分别连着轿厢和对重,缠绕在曳引轮和导向轮上,曳引电动机通过带动曳引轮转动,靠曳引绳与曳引轮摩擦产生的牵引力,实现轿厢和对重的升降运动,达到运输目的。电动机在快速停车过程中(也就是减速的时候或者急停),由于惯性作用,会产生大量的再生电能,直接作用于变频器的中间直流部分,如不消耗这部分电能会造成变频器报故障或者变频器损坏。常规电梯采用制动电阻来消耗掉这部分电能的。在一些电动机要回馈能量的应用中,比如电梯、提升机、离心机系统、抽油机等,只能在两象限变频器上增加电阻制动单元,将电动机回馈的能量消耗掉。另外,二极管整流桥会对电网产生严重谐波污染。综上所述,现有技术存在的问题是:电梯无法实现能量的双向流动,没有办法将电机回馈系统的能量送回电网,将电动机回馈的能量消耗掉,而且控制电梯的变频器中二极管整流桥会对电网产生严重谐波污染。

 

为使本文的技术方案及优点更加清楚明白,对四象限系统进行进一步详细说明。电梯的节能系统,所述电梯的节能系统包括:用于实现能量的双向流动,采用IGBT做整流桥的IGBT功率组件;用于产生SVPWM控制脉冲,一方面调整输入的功率因数,消除对电网的谐波污染;另一方面将电动机回馈产生的能量反送到电网的DSP控制器;用于调整电梯上下运行速度的驱动变频器;与驱动变频器连接,用于制动电梯上下运行惯性的制动电阻;与驱动变频器连接,用于带动电梯上下运行的电动机。进一步,所述电梯的节能系统还包括:用于承载货物的电梯轿厢;通过钢丝与电梯轿厢连接,用于调整电梯轿厢上下运行状态的配重体。IGBT功率组件通过导线与DSP控制器连接;IGBT功率组件通过导线与驱动变频器连接;电动机通过导线与DSP控制器连接。下面结合附图及具体实施例对四象限系统结构作详细的描述。电梯的节能方法,包括利用IGBT功率模块实现能量的双向流动,采用IGBT做整流桥,用高速度、高运算能力的DSP产生SVPWM控制脉冲;一方面调整输入的功率因数,消除对电网的谐波污染;另一方面将电动机回馈产 生的能量反送到电网。电梯的节能系统,包括IGBT功率模块和DSP控制器电梯的节能方法,设轿厢质量为P,额定载重质量为Q;配重体质量为P+0.5Q;当轿厢满载下行时,轿厢满载质量>配重体质量;多余0.5Q的质量用于发电;并反馈于电网;通过电动机带动轿厢运行。当轿厢空载下行时,轿厢空载质量<配重体质量;此时该电梯处用电状态;通过电动机带动轿厢运行。当轿厢满载上行时,轿厢满载质量>配重体质量;此时该电梯处于 用电状态;通过电动机带动轿厢运行。当轿厢空载上行时,轿厢空载质量<配重体质量;多余0.5Q的质量 用于发电;并反馈于电网;通过电动机带动轿厢运行。四象限的应用原理作进一步描述。电梯节电率测试统计:测试设备:每台电梯各安装1个机械式电表和电子式电表;机械式电表特点:在电梯耗电状态下机械表正转,数字累加,在电梯处于发电状态时机械表反转,数字递减电子式电表特点:不管在电梯耗电状态和发电状态,数字均累加;发电量计算方法为:{(当前电子式电表数字-上次电子式数字表)-(当前机械式电表数字-机械式电表数字)}/2;耗电量的计算方法为:当前机械式电表数字-上次机械式电表数字+发电量或当前 电子式电表数字-上次电子式数字表-发电量;节电率计算方法为:发电量/(耗电量+发电量)*100%;测节电率计算方法如下:发电量计算方法为:{(当前电子式电表数字-上次电子式数字表)-(当前机械式电表数字-机械式电表数字)}/2={(166-63)-(51-11)}/2=(103-40)=31.5;耗电量为:166-63-31.5=71.5;节电率为:节电率计算方法为:发电量/(耗电量+发电量)*100%=31.5/(71 .5+31.5)*100%=30.5%。四象限节能的电用于业主内部公共照明、风扇、空调、水泵等设备,因此对于整个系统来说是节省电的,也就是说如果同样的工况下,采用四象限产品,业主每个月能节省30%以上的电费。以下情况节省更明显:①楼层越高的电梯,制动频繁,节能越多;②越新安装使用的电梯,机械②惯性大,节能越多;③使用时间越久的电梯,摩擦力大,节能越多;④速度越快的电梯,制动频繁,节能越多;⑤使用越频繁的电梯,制动频繁,节能越多。本实用新型根据测量不同梯速和载重的结果,平均节电率如下:空载上行时,节电45.82%;25%额定载重上行时,节电30.63%;40%额定载重上 行(下行)时,节电22.76%;50%额定载重上行(下行)时,节电20.89%;75%额定载重下行时,节电36.64%;100%满载下行时,节电47.52%。综合节电率30.04%。

在科技迅猛发展的今天,电梯已经成为人们生产、生活中不可或缺的重要设备。正因如此,电梯的智能性开发以及节能环保效益已经受到高度重视。

在本创新发明中,我们将智能、绿色环保以及安全等方面做了进一步的完善。使乘客在乘坐电梯时,不但能够在第一时间体会到电梯的智能、安全,而且着重体现人性化的一面。既符合了如今提倡绿色环保的理念,也大大降低了能耗。使电梯的发展能够与时俱进,日益创新。