太陽能與超級電容的新型節能電梯控制器研究

蔡俊翔

摘要： 現代社會極為注重生態節能環保，強調各領域都應做好節能設計，應改變傳統較為粗礦的能源使用方式。在此環境中，電梯能耗控制開始得到高度重視，各種新型節能電梯控制器開始出現，太陽與超級電容新型節能控制器開始得到使用。本文將以超級電容介紹為切入點，對太陽能和超級電容節能電梯控制器展開深層次研究，期望能夠為現代電梯節能控制提供一些理論方面參考。

關鍵詞： 設計框架;超級電容;電梯;控制器;節能;太陽能

在建筑物中，電梯能源消耗占比極大，是僅次于空調的大能耗設備。傳統電梯在運動過程中，由機械能生成的電能再生能量，會以發熱形式浪費掉，而在運用電梯節能技術之后，此部分能量會被儲備再利用，能夠作為備用電源供電梯緊急情況下使用，所以對電梯節能控制技術展開研究極為必要。在對新型節能控制器展開研究之前，首選應對超級電容基本內容展開分析。

超級電容

超級電容

超級電容（如圖1所示）是運用極化電解質進行能量儲存的電化學元件，與傳統化學電源并不相同，其是介于電池與傳統電容器間的，具有特殊性能的電源。在具體應用時，會通過對雙電層以及氧化還原贗電容電荷的運用，展開電能存儲【1】。由于在儲能過程中，其并不會發生化學反應，整體儲能過程屬于可逆狀態，所以超級電容器可以反復進行充電與放電操作，操作次數可達數十萬次。

根據實踐應用發現，超級電容應用具有多項優勢：①溫度適應能力較強，對使用環境要求相對較低，能夠在–40℃到700℃溫度環境中進行使用;②功率密度較大，可以實現大電流充放電;③重放電速度較快，可在數秒或幾分鐘內完成充電任務，不需要在充電方面耗費大量時間，而這也是其作為動力裝置得到廣泛推廣的主要原因之一;④材質安全無污染，屬于環境友好型材料，不具備重金屬以及有毒物質，也不會像化學電池一樣發生化學反應，符合現代環保理念【2】。

新型節能控制器

本文所提及的新型節能控制器，是太陽能與超級電容有機結合的產物，會通過太陽能展開電池補給，具備良好的節能效果，可為電梯綠色化運行提供可靠電力能源方面保障。與傳統電梯運行能耗模式有所不同，太陽能超級電容供電電梯運行，具有能源消耗低、運行穩定性不受影響等方面優勢，節能、環保效果更加理想，可實現對傳統電梯的有效節能改造。

太陽能和超級電容電梯節能控制器

在此將從節能控制器設計層面入手，對控制器相關情況展開深層次探究。

系統設計特點與功能

按照電梯能耗以及運行特點，結合太陽能以及超級電容節能控制器功能需求，提出節能控制器系統設計需要具備以下幾方面功能與特點：①做好太陽能能源使用，確保其可以被順利引入到電梯控制系統之中;②為避免不必要浪費，在進行節能改造過程中，應盡量保持電梯原有供電系統，減少不必要開支;③對現有已經投入運行電梯展開改造，減少整體建筑物能源消耗;④超級電容充電次數可以達到50萬次，能夠為電容長時間使用打下堅實基礎，且不需要大規模維護，維護成本投入相對較低;⑤能夠實現對電梯制動能量的充分回收與再利用，可以為電梯運轉提供足夠動力支持;⑥電源可隨意進行切換，在太陽能電板無法發揮作用時，能夠自動切換到電網供電模式，保證電梯運行持續性，避免出現中斷問題;⑦節約不可再生能源，減少相關能源浪費，在理論層面上，應達到100%節能效果【3】。

系統設計框架

按照設計要求，系統是運用超級電容代替傳統蓄電池進行電梯動力補給的。通過對超級電容的運用，不僅可以達到快速放電效果，同時還可實現對電容的反復運用，可有效避免因蓄電池反復過沖所造成的蓄電池使用期限較短問題，有效降低系統維護成本以及運營投入數額。

系統框架主要包括電子開關、DC/DC轉換模塊、預充板、控制板、輔助電源、輔助觸點、逆變模塊、主控制板、顯示板模塊以及太陽能充電器等幾部分內容所組成。在進行框架設計過程中，會以IGBT為基礎展開雙向DC/DC變換器技術分析，進而達到電流雙向流動控制目標。

電梯在正常工作狀態中，主要有耗能、發電兩種狀態。當其處于發電狀態時，會通過對超級電容的運用，展開能量存儲;而在電梯處于耗電狀態中時，會對超級電容內儲存能量展開利用，將能量轉換為直流600V電壓，同時會運用DC/AC逆變電路，將直流電轉換為380V交流電，為電梯提供電力能源。在系統中，主控制板主要負責各模塊協調與控制，而顯示面板用于系統運行參數顯示，是保證人機交互質量的重要模塊。

結束語

通過本文對超級電容以及太陽能超級電容節能控制器相關內容的論述，使我們對超級電容與相關知識有了更加深層次的了解。鑒于電梯節能對建筑能耗控制以及電梯綠色化發展所起到的重要作用，技術人員需要進一步加快對電梯節能控制裝置的研究力度，要充分利用太陽能以及超級電容各項優勢，做好節能控制系統設計與運用，確保控制裝置可以被合理運用到電梯設備之中，進而實現對電梯運行能量的充分回收，保證電梯能源使用合理性。

參考文獻

陳霞，陳耀，高健，等.基于超級電容儲能系統的電梯微網電壓波動控制策略研究[J].山東科技大學學報（自然科學版），2017（5）.

劉婧，胡楊昊，張守興.太陽能電動車超級電容MPPT技術研究[J].汽車與駕駛維修（維修版），2018（6）：00284–00285.

肖春華，李明仕.基于超級電容和最大功率跟蹤法的電梯節能系統設計[J].科技與創新，2017（24）：40–42.