能量回饋節能技術在電梯節能中的應用

【摘要】電梯是城市能源消耗的大戶，做好節能意義重大。本文在闡述能量回饋技術的節能原理的基礎上，探討了該技術在電梯節能中的實踐應用，并通過實驗分析能量回饋技術節能的實際效果。

【關鍵詞】能量回饋；節能；電梯

近年來房地產熱潮以及國家大張旗鼓的基礎設施建設，帶動了電梯業的發展。據中國電梯行業協會統計，2011年上半年電梯行業依舊延續了近年來高速發展的態勢，全國電梯產量同比增長40%左右。據電梯的實際運行頻率計算，一部普通的電梯每天約用電50～150度，而前我國的電梯保有量已超過150萬臺，因此，在全球性能源緊缺，世界各國、各行、各業都在提倡綠色節能的今天，做好電梯的節能降耗意義重大。而能量回饋技術節能效果明顯，因此，下面筆者就該技術在電梯節能中的實踐應用進行探討。

一、能量回饋技術的節能原理

從電梯被發明并被廣泛應用開始，電梯節能始終貫穿于電梯技術發展之中，先后有電梯曳引機驅動技術的節能、電梯驅動控制系統的節能、能量回饋系統的節能。電梯要節電，核心是把電梯曳引機工作在發電狀態時產生的電能利用起來。目前，對于這部分能量的處理是利用“能耗制動方式”——即通過內置或外加制動電阻的方法將電能消耗在大功率電阻中。如此既白白浪費了能量，且電阻產生的大量熱量還會污染電梯控制柜周邊的環境。能量回饋系統的作用就是將原來消耗在制動電阻上的能量，通過逆變轉化為交流電，并回饋到臨近的同一電網或供其他電氣設備使用。據統計，消耗在制動電阻上的能量占電梯總用電量的25%～35%，一般能量逆變的效率約為85%。因此，電梯能量回饋系統的節能效果在21%～30%之間，且樓層越高、電梯速度越快，節能效果愈明顯。

二、能量回饋節能技術在電梯節能中的實踐應用

能量回饋節能技術在電梯節能中的實踐應用主要是根據這一技術制造并使用能量回饋器。能量回饋器的主電路由高智能模塊IPM、隔離二極管D1、D2、濾波電感、IGBT、電容等電子元件組成。其中IPM模塊能有效地把直流電能逆變為與交流電網同步的三相電流并且回送電網，是最為關鍵的部分。二極管D1、D2是確保電梯節能系統安全運行的必須元件。電感L1——L3、電容C1——C3組成了高次諧波濾波器，能有效地阻止IPM元件產生的高次諧波電流進入電網，從而提高能量回饋器的電磁兼容性能。此外，由可編程邏輯芯片、單片微機、外圍信號采樣器構成的控制電路，能有序地控制IPM在PWM狀態下工作，保證直流電能及時的回饋并且順利實現再生利用。

1．IPC-PF系列電梯回饋制動單元。IPC-PF系列電梯回饋制動單元是采用加拿大技術生產制造的電梯專用高性能回饋式制動單元。若升降電梯能使用電梯回饋制動單元，就可以順利地實現將電容中儲存的直流電能轉換成交流電能回送到電網，節電率達30%～40%。還有，因無電阻發熱元件的原因，降低了機房的環境溫度，同時也改善了電梯控制系統的運行溫度，使控制系統不再死機，延長電梯使用壽命。機房可以不再使用空調等散熱設備，可以節省機房空調和散熱設備的耗電量，節能環保，使電梯更省電。IPC-PF系列電梯回饋制動單元采用DSP中央處理器，速率高、精度高、穩定性能好、抗干擾能力強；采用自診斷技術確保輸出電壓精確，防止電流回送，使變頻器不受任何影響。在頻繁制動的場合，節電更明顯；真正實現了變頻調速系統的四象限運行。

2．OTT-LHZ有源能量回饋器。OTT-LHZ有源能量回饋器直接采用了電梯能量回饋節能技術研制而成，該回饋器因沒有使用高消耗的電阻，故電阻發熱源可忽略不計。另外，因為沒有電阻的原因，相應地電梯機房溫度就不會太高，電梯出現故障的可能性得到降低，延長了電梯的使用壽命，并很好地降低了機房降溫設備的用電量。通過此途徑，可以實現節電25%～50%。在大功率、高樓層、頻繁使用的情況下，節能效果會更明顯。OTT-LHZ新型能量回饋器有一突出特點，即具有電壓自適應控制回饋功能，在實際使用中，該功能價值凸顯，因為當電網電壓波動比較大的時候，電梯工作也會照常。另外，只有當電梯機械能轉換成電能送入直流回路電容中時，新型能量回饋器才及時將電容中的儲能回送電網，有效解決了原有能量回饋的不足。可最大限度地抑制驅動電梯的變頻器對電網的諧波干擾，凈化電網環境。OTT-LHZ新型能量回饋器明顯優于高能耗電阻式制動單元裝置，改善了機房環境，減少了高溫對控制系統等部件的不良影響，延長了電梯設備的使用壽命。

三、能量回饋器節能指數實驗分析

在一臺1000kg-1.5m/S(使用11.7KW永磁同步無齒輪曳引機)電梯上安裝了IPM定額定電流為75A的能量回饋器，并安裝兩個有功電度表，其中電度表一裝在主干路，表示該梯實際使用的電量（K1），電度表二裝在回饋器回饋支路上，表示回饋器回饋給電網的電量（K2），實驗表明，如果不接能量回饋器，則該梯實際使用電量為K=K1+K2。

分析：例如在2010年11月9日，電表一用電度數為7度，而電表二反饋回路用電度數為4.1度，可知當天實際用電度數為7+4.1=11.1度，節省電量比例為4.1÷11.1×100%=36.9%。

可得結論，統計2010.11.5～2010.11.25號用電量，用以上公式計算平均節電比例為33%，節電效果明顯。若按照節電4度/天，能量回饋器的銷售價10000元/臺計算，電費為1元/度計算，需要10000÷（1×4×365）=6.84年才能收回投資，客戶未必接受，現按實際使用功率4度/9.5KW=0.421度/天/KW計算，算出5年內客戶能收回投資10000元的使用功率平衡點為13.0KW，3年內客戶能收回投資10000元的使用功率平衡點為21.7KW，按該指標來評定是否選用該裝置。如三年內能收回成本的為標配，三到五年能收回成本為選配，五年以上收回成本為建議不選配。另以上計算是以200次/天的使用頻率為計算依據的，若某些場合如醫院、酒店、商務樓等其運行頻率達到500次/天的頻率以上，回收成本時間將按比例縮短。

參考文獻

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