淺析電梯變頻系統(tǒng)中對(duì)能量反饋的應(yīng)用

陳軍 馬健

摘 要：隨著當(dāng)今電子技術(shù)水平的不斷進(jìn)步以及新材料的涌現(xiàn)，使得節(jié)能這個(gè)話題可以從理論層面走到技術(shù)層面，影響著工業(yè)技術(shù)的革新和進(jìn)步，能量反饋技術(shù)在設(shè)備中的應(yīng)用就是諸多技術(shù)升級(jí)的案例之一。以能量反饋在電梯中的使用為例，通過(guò)使用能量反饋技術(shù)，可以使電梯控制機(jī)房發(fā)熱量減少，起到節(jié)約系統(tǒng)中由空調(diào)散熱而產(chǎn)生的運(yùn)行和維護(hù)成本，節(jié)能優(yōu)勢(shì)明顯，并逐漸得到了市場(chǎng)的青睞。

關(guān)鍵詞：電梯變頻系統(tǒng)；能量反饋；節(jié)能應(yīng)用

隨著當(dāng)今電子技術(shù)水平的不斷進(jìn)步以及新材料的涌現(xiàn)，使得節(jié)能這個(gè)話題可以從理論層面走到技術(shù)層面，影響著工業(yè)技術(shù)的革新和進(jìn)步，能量反饋技術(shù)在設(shè)備中的應(yīng)用就是諸多技術(shù)升級(jí)的案例之一。以能量反饋在電梯中的使用為例，通過(guò)使用能量反饋技術(shù)，可以使電梯控制機(jī)房發(fā)熱量減少，起到節(jié)約系統(tǒng)中由空調(diào)散熱而產(chǎn)生的運(yùn)行和維護(hù)成本，節(jié)能優(yōu)勢(shì)明顯，并逐漸得到了市場(chǎng)的青睞。接下來(lái)，我們就從能量反饋技術(shù)和能量反饋在電梯變頻系統(tǒng)中的應(yīng)用這兩個(gè)方面來(lái)分別對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。

1 能量反饋技術(shù)

1.1 能量反饋技術(shù)及其發(fā)展

能量反饋又稱為能量回饋，是一種通過(guò)使用變頻器能量回饋控制系統(tǒng)將電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的機(jī)械能反饋到電網(wǎng)的技術(shù)。其主要作用是就將系統(tǒng)產(chǎn)生的機(jī)械能量再利用。為了解決這類問(wèn)題，各公司分別推出了用于能量反饋的變頻器，其中有西門子公司已經(jīng)推出的電機(jī)四象限運(yùn)行的電壓型交-直-交變頻器、富士公司推出的RHR系列、Frenic系列電源再生單元等，這些新設(shè)備為能量反饋技術(shù)的發(fā)展提供了新的營(yíng)養(yǎng)，為能量反饋技術(shù)的應(yīng)用創(chuàng)造了更廣泛的范圍[1]。

1.2 能量反饋系統(tǒng)的構(gòu)成及工作過(guò)程

能量反饋系統(tǒng)的主回路結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要由濾波電容、三相全橋、串聯(lián)電感、外圍電路組成。系統(tǒng)的輸入端連接著電梯變頻器的直流母線側(cè)，輸出端連接電網(wǎng)。在其進(jìn)行工作的過(guò)程中，曳引機(jī)為電動(dòng)狀態(tài)時(shí)，開(kāi)關(guān)器V1～V6將處于斷開(kāi)狀態(tài)；當(dāng)曳引機(jī)為發(fā)電狀態(tài)時(shí)，產(chǎn)生的能量將累積在變頻器直流母線側(cè)，從而產(chǎn)生泵升電壓，當(dāng)直流母線電壓超過(guò)啟動(dòng)有源逆變電路的工作電壓并滿足其他逆變條件后，其能量反饋系統(tǒng)將開(kāi)始工作，并將直流母線上的能量反饋給電網(wǎng)。在這部分能量釋放時(shí)，其母線電壓相應(yīng)降低，在回落到設(shè)定值后，系統(tǒng)停止工作。

圖1 能量反饋系統(tǒng)的主回路結(jié)構(gòu)圖

2 能量反饋在電梯變頻系統(tǒng)中的應(yīng)用

2.1 能量反饋在電梯變頻系統(tǒng)中的工作原理

要想使能量反饋技術(shù)應(yīng)用在電梯之中，首先要有可以利用的機(jī)械能等能量，再次，要對(duì)其能量加以利用。因此，我們從應(yīng)用前提和工作原理這兩個(gè)方面對(duì)其工作原理進(jìn)行分析。

（1）能量反饋技術(shù)在電梯變頻系統(tǒng)中應(yīng)用的前提

對(duì)能量反饋技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，首先要明確其運(yùn)行系統(tǒng)中要有可以使用的能量存在，這是利用能量反饋技術(shù)的基本條件[2]。因此，我們從運(yùn)行特性方面對(duì)電梯進(jìn)行分析，電梯在運(yùn)行過(guò)程中，光達(dá)到最高運(yùn)行速度的時(shí)侯，系統(tǒng)具備運(yùn)行過(guò)程中最高的機(jī)械能，而這個(gè)最大的機(jī)械能在到達(dá)停層直到停止前的過(guò)程中，會(huì)被逐步釋放完畢。在這個(gè)過(guò)程中，存在著可用的能量，這便成為電梯變頻系統(tǒng)中能量反饋技術(shù)應(yīng)用的前提。

（2）能量反饋技術(shù)在電梯變頻系統(tǒng)中的工作原理

由于電梯的垂直運(yùn)動(dòng)特性，則其必然存在變化的位能，電梯系統(tǒng)會(huì)使用對(duì)重平衡塊來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題，但是通常只有當(dāng)電梯轎廂的載重量達(dá)到50%左右時(shí)，才會(huì)使轎廂與對(duì)重平衡，此時(shí)兩者的質(zhì)量差最小，其運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的發(fā)電到耗電的量均是最小的。

通常電梯轎廂的負(fù)載是不固定的，在使用能量反饋技術(shù)后，當(dāng)負(fù)載量較小時(shí)，電梯上行時(shí)可以通過(guò)曳引機(jī)來(lái)進(jìn)行發(fā)電，當(dāng)下行時(shí)，則會(huì)消耗所存入的電量；當(dāng)負(fù)載量較大時(shí)，則上行耗電，下行發(fā)電。在這個(gè)過(guò)程中，電梯上行所產(chǎn)生的機(jī)械能可以通過(guò)曳引機(jī)聯(lián)合變頻器來(lái)轉(zhuǎn)化成直流電，通過(guò)能量反饋單元的使用，可以將這部分電能回饋到電梯系統(tǒng)的局域電網(wǎng)絡(luò)，此時(shí)，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的用電設(shè)備均可使用其產(chǎn)生的電能，節(jié)省了系統(tǒng)用電[3]。這里的曳引機(jī)就相當(dāng)于一部電動(dòng)機(jī)，當(dāng)電梯系統(tǒng)處于工作狀態(tài)時(shí)，曳引機(jī)負(fù)載做功，使機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，反之則消耗電能完成其負(fù)載運(yùn)動(dòng)。

2.2 能量反饋在電梯應(yīng)用過(guò)程中的技術(shù)難點(diǎn)

（1）能量反饋技術(shù)在電梯變頻系統(tǒng)中的節(jié)能應(yīng)用

通過(guò)能量反饋技術(shù)，電梯變頻系統(tǒng)通過(guò)變頻器來(lái)改變電動(dòng)機(jī)的動(dòng)作，使電梯在負(fù)載釋放過(guò)程中的機(jī)械動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽⑵浯鎯?chǔ)在變頻器直流環(huán)節(jié)的電容之中。在對(duì)電容儲(chǔ)、放電的過(guò)程中，可以有效的解決非能量反饋形變頻器通過(guò)制動(dòng)單元和大功率電阻來(lái)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為熱能釋放所帶來(lái)的散熱問(wèn)題，通過(guò)對(duì)電容中儲(chǔ)存電的利用，可以大大減小其發(fā)熱量，可以省去為機(jī)房散熱而加裝的風(fēng)機(jī)空調(diào)等，其對(duì)所存電量的無(wú)消耗的再利用，可以很好的體現(xiàn)能量反饋技術(shù)在電梯變頻系統(tǒng)應(yīng)用中所帶來(lái)的節(jié)能性。

（2）具有能量回饋裝置的電梯節(jié)電量

經(jīng)過(guò)分析計(jì)算和實(shí)測(cè)可以知道節(jié)電量與電梯的運(yùn)行次數(shù)、載重量、運(yùn)行高度、電梯整機(jī)效率等因素相關(guān)。通常來(lái)說(shuō)電梯使用頻率高、額定速度快、額定載重量大、提升高度高，則其節(jié)能效果越顯著。如果情況相反，其節(jié)能效果則不明顯。

通過(guò)以上對(duì)能量反饋技術(shù)和能量反饋在電梯變頻系統(tǒng)中的應(yīng)用的簡(jiǎn)要講解，希望可以加深初學(xué)者們對(duì)能量反饋技術(shù)應(yīng)用的認(rèn)識(shí)，為其日后在這個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展，提供參考方向。

參考文獻(xiàn)

[1]張家勝，倪新昌.電梯節(jié)能及能源再生技術(shù)[J].起重運(yùn)輸機(jī)械，2009.

[2]丁寶，喬久鵬.基于能量回饋與最小勵(lì)磁電流的電梯節(jié)能研究[J].建筑電氣，2008.

[3]張承慧，李珂，等.基于幅相控制的變頻器能量回饋控制系統(tǒng)[J].電工技術(shù)學(xué)報(bào)，2003.