淺析電梯變頻系統(tǒng)中對能量反饋的應(yīng)用

陳軍 馬健

摘 要：隨著當(dāng)今電子技術(shù)水平的不斷進步以及新材料的涌現(xiàn)，使得節(jié)能這個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)升級的案例之一。以能量反饋在電梯中的使用為例，通過使用能量反饋技術(shù)，可以使電梯控制機房發(fā)熱量減少，起到節(jié)約系統(tǒng)中由空調(diào)散熱而產(chǎn)生的運行和維護成本，節(jié)能優(yōu)勢明顯，并逐漸得到了市場的青睞。

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)水平的不斷進步以及新材料的涌現(xiàn)，使得節(jié)能這個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)升級的案例之一。以能量反饋在電梯中的使用為例，通過使用能量反饋技術(shù)，可以使電梯控制機房發(fā)熱量減少，起到節(jié)約系統(tǒng)中由空調(diào)散熱而產(chǎn)生的運行和維護成本，節(jié)能優(yōu)勢明顯，并逐漸得到了市場的青睞。接下來，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)用這兩個方面來分別對其進行簡要介紹。

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，是一種通過使用變頻器能量回饋控制系統(tǒng)將電動機產(chǎn)生的機械能反饋到電網(wǎng)的技術(shù)。其主要作用是就將系統(tǒng)產(chǎn)生的機械能量再利用。為了解決這類問題，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)推出的電機四象限運行的電壓型交-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)。在其進行工作的過程中，曳引機為電動狀態(tài)時，開關(guān)器V1～V6將處于斷開狀態(tài)；當(dāng)曳引機為發(fā)電狀態(tài)時，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)直流母線電壓超過啟動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，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械能等能量，再次，要對其能量加以利用。因此，我們從應(yīng)用前提和工作原理這兩個方面對其工作原理進行分析。

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

對能量反饋技術(shù)進行應(yīng)用，首先要明確其運行系統(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，我們從運行特性方面對電梯進行分析，電梯在運行過程中，光達到最高運行速度的時侯，系統(tǒng)具備運行過程中最高的機械能，而這個最大的機械能在到達停層直到停止前的過程中，會被逐步釋放完畢。在這個過程中，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

由于電梯的垂直運動特性，則其必然存在變化的位能，電梯系統(tǒng)會使用對重平衡塊來解決這個問題，但是通常只有當(dāng)電梯轎廂的載重量達到50%左右時，才會使轎廂與對重平衡，此時兩者的質(zhì)量差最小，其運動過程中的發(fā)電到耗電的量均是最小的。

通常電梯轎廂的負載是不固定的，在使用能量反饋技術(shù)后，當(dāng)負載量較小時，電梯上行時可以通過曳引機來進行發(fā)電，當(dāng)下行時，則會消耗所存入的電量；當(dāng)負載量較大時，則上行耗電，下行發(fā)電。在這個過程中，電梯上行所產(chǎn)生的機械能可以通過曳引機聯(lián)合變頻器來轉(zhuǎn)化成直流電，通過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，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]。這里的曳引機就相當(dāng)于一部電動機，當(dāng)電梯系統(tǒng)處于工作狀態(tài)時，曳引機負載做功，使機械能轉(zhuǎn)化為電能，反之則消耗電能完成其負載運動。

2.2 能量反饋在電梯應(yīng)用過程中的技術(shù)難點

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

通過能量反饋技術(shù)，電梯變頻系統(tǒng)通過變頻器來改變電動機的動作，使電梯在負載釋放過程中的機械動能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，并將其存儲在變頻器直流環(huán)節(jié)的電容之中。在對電容儲、放電的過程中，可以有效的解決非能量反饋形變頻器通過制動單元和大功率電阻來將機械能轉(zhuǎn)化為熱能釋放所帶來的散熱問題，通過對電容中儲存電的利用，可以大大減小其發(fā)熱量，可以省去為機房散熱而加裝的風(fēng)機空調(diào)等，其對所存電量的無消耗的再利用，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)用中所帶來的節(jié)能性。

（2）具有能量回饋裝置的電梯節(jié)電量

經(jīng)過分析計算和實測可以知道節(jié)電量與電梯的運行次數(shù)、載重量、運行高度、電梯整機效率等因素相關(guān)。通常來說電梯使用頻率高、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。

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

參考文獻

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

[2]丁寶，喬久鵬.基于能量回饋與最小勵磁電流的電梯節(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，2003.