能量回饋裝置在電梯運行中的應用
發(fā)布日期:
2018-10-19

  電梯節(jié)能設備供應商提醒您:“十三五”節(jié)能減排政策發(fā)布后,節(jié)能環(huán)保已是我國當前提倡的具有現實意義的一樣基本國策。在電梯行業(yè)日益競爭激烈的今天,采用新技術,速度更快,載重量更大雖然是最能突出產品優(yōu)勢的幾大方面,但是不可否認,電梯投入使用后的經濟性和環(huán)保性也是電梯采購時必須考慮的因素。


  電梯能量回饋裝置的運行原理


  電梯要節(jié)能,關鍵就是電梯的曳引機工作中要把其在發(fā)電狀態(tài)時產生的電能利用起來,將制動電阻所消耗的那些發(fā)熱的能量 ,通過逆變再重新轉化為交流電,或供給其他電氣設備使用,或回饋致電網。一般能量逆變效率在85%左右,上面提到的制動電阻消耗能量占電梯用電總量的25%~40%,那么電能的回饋效果就可以達到在21%~50%,若樓層越高或者電梯速度越快的時候,那么電能的回饋效果就更明顯了。能量回饋系統(tǒng)的主回路結構主要是由濾波電容、三項IGBT全橋、串聯(lián)電感以及外圍電路所組成的,電梯能量回饋系統(tǒng)的輸入端與電梯變頻器的直流母線側連接,輸出端與電網側連接。當電梯曳引機工作在電動狀態(tài)時,能量回饋系統(tǒng)的開關全部處于關斷狀態(tài),當曳引機工作在發(fā)電狀態(tài)的時候,變頻器直流母線側的泵升電壓升高,并滿足了其他逆變條件后,能量回饋系統(tǒng)開始啟動,隨著直流目前上的能量的回饋至電網,直流母線電壓下降,直到回落至設定值后,系統(tǒng)停止工作。


  將直流電能轉換為交流電能的有源逆變是電梯能量回饋的本質,目的是將曳引機在發(fā)電狀態(tài)下產生的電能通過逆變回饋,實現節(jié)能且需注意避免逆變輸出電能對電網的污染。所以在曳引機發(fā)電產生的能量回饋過程中,要在相位、電壓、電流方面滿足四個控制條件:

  a)不能隨便啟動系統(tǒng),須當直流母線電壓超過設定值時,逆變裝置才開始啟動,進行能量的回饋;

  b)逆變電流必須滿足回饋功率的需求,且不可大于逆變電路所容許的最大電流;

  c)逆變過程需要與電網相位保持同步,向電網回饋的能量要在電網的高壓端;

  d)盡可能的減少逆變過程對電網的污染。


  電梯能量回饋系統(tǒng)硬件的設計


  1.功率逆變電路

  功率逆變電路中通過控制開關的通斷,把電梯曳引機工作在發(fā)電狀態(tài)時存儲在電梯變頻器直流母線側的直流電轉換為交流電。是電梯能量回饋系統(tǒng)的主回路,根據逆變電路不同分類,均有不同的結構。通過控制開關的通斷,把曳引機工作在發(fā)電狀態(tài)時存儲的在電梯變頻器直流母線側的直流電轉換為交流電。在電路中,同一橋臂上的上下兩個開關不能同時導通,每一項的導通時刻和時間根據逆變控制算法進行控制。


  2.并網同步電路

  電梯能否有效的將直流母線上的能量回饋到電網,相位同步控制起到關鍵作用。并網同步電路采用電網線電壓同步,同時為了避免換相時的死區(qū)影響,在同一個橋臂上下開關工作120度。通過比較器得到并網同步信號與電網過零點信號的邏輯關系,通過Multisim仿真得到各開關器件的并網同步信號和電網電壓的關系,每個開關工作角為120度,且依次間隔60度。逆變橋中任何時候只有兩只開關管導通,工作安全可靠,且每兩個開關都在電網線電壓的最高電壓段工作,逆變效率高。


  3.電壓檢測控制電路

  由于電梯變頻器直流母線側的電壓較高,需先利用電阻進行分壓,再通過霍爾電壓傳感器將母線電壓隔離降壓,并轉換為低電壓信號,在電壓檢測控制電路中采用滯環(huán)跟蹤比較控制方式,滯環(huán)比較是在比較器的基礎上又增加了正反饋,給比較器提供了兩個比較值,即上下閥值。由硬件電路實現,控制即迅速又準確。電壓檢測控制電路不僅可以避免干擾信號瞬間疊加在電壓信號上,造成比較器的輸出狀態(tài)出現抖動,還可以避免能量回饋系統(tǒng)過于頻繁的啟動關閉。


  4.電流檢測控制電路

  能量回饋過程中,電流必須滿足其功率的要求,回饋電網的功率必須大于或等于曳引機處于發(fā)電狀態(tài)時的最大功率,否則直流母線上的電壓降繼續(xù)升高。當電網電壓一定時,系統(tǒng)能量回饋功率由回饋電流決定,另外,回饋電流須限定在逆變器功率開關器件的額定范圍內,而且電網和逆變器之間電抗扼流,容許大電流通過又希望電抗器的體積盡可能的小,所以電抗器的電感量必須是一個較小的值,這樣能量回饋時。電流變化速度就很快。同時采用電流滯環(huán)控制方式也能有效控制回饋電流防止過流事故。


  5.主控制電路

  電梯能量回饋系統(tǒng)的中央處理單元是主控制電路,它用來控制整個系統(tǒng)的工作。主控電路由單片機和外圍電路組成,一方面根據控制算法產生高精度的PWM波;另一方面根據并網同步信號,IPM故障控制整個能量回饋過程中的安全和有效的進行。


  6.邏輯保護控制電路

  并網同步信號,電壓、電流的控制信號,IPM故障信號,以及主控制電路輸出的驅動信號都需要進過邏輯保護控制電路,進行邏輯運算,最終送入功率逆變電路,控制回饋過程的進行。這樣,既可以保證逆變輸出的交流電與電網同步,又可以在電路過流,過壓,欠壓和IPM故障時,封鎖驅動信號,使能量回饋過程停止。


  由于電梯能量回饋系統(tǒng)只有在曳引機處于發(fā)電狀態(tài)才啟動的,所以使用壽命要比電梯還要長。由此可見,電梯能量回饋系統(tǒng)的運用不管從原理,節(jié)能效果,還是性能,都值得在能源日趨匱乏的今天大力推廣,這樣既營造了健康良好的綠色節(jié)能環(huán)境,又響應了國家和政府關于節(jié)能降耗,建設節(jié)約型社會的號召,為國家的節(jié)能減排貢獻力量。


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