一.?中國(guó)電梯系統(tǒng)
目前國(guó)內(nèi)電梯一般為變頻曳引的同步電機(jī)或異步電機(jī),結(jié)構(gòu)如下:
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能耗電阻也叫制動(dòng)電阻,電動(dòng)機(jī)再生能量一般都是經(jīng)過制動(dòng)電阻消耗掉。制動(dòng)電阻會(huì)產(chǎn)生大量的熱源,引起電梯機(jī)房溫度上升。
二.節(jié)能原理
1.?節(jié)約的能量來源
能量是守恒的,所以節(jié)能必定是有源頭的,電梯工作特點(diǎn)如下:
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一般國(guó)內(nèi)電梯配重比在40%--50%,電梯在運(yùn)行中,轎廂和配重塊的重量是有差值的,這樣轎廂和配重塊在上下的過程中會(huì)產(chǎn)生重力勢(shì)能的差。勢(shì)能的差值要么需要電網(wǎng)提供,要么再生發(fā)電回饋到變頻器直流端,通過制動(dòng)電阻消耗掉。
所以電梯節(jié)能的來源是勢(shì)能,當(dāng)需要克服勢(shì)能做功時(shí),電網(wǎng)通過變頻器帶動(dòng)電機(jī)做功;當(dāng)勢(shì)能做功時(shí),勢(shì)能通過電機(jī)再生發(fā)電,回饋到變頻器的直流端。
國(guó)內(nèi)電梯通用的做法是,再生發(fā)電的能量通過制動(dòng)電阻消耗,需要用電時(shí)再?gòu)碾娋W(wǎng)獲取能量,這樣就浪費(fèi)了很多再生發(fā)電的能量。
2.?我們的方案
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節(jié)能器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖:
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?
我們?cè)O(shè)計(jì)一個(gè)系統(tǒng),在能量回饋過程快速回收能量,然后在能量消耗過程快速釋放能量,這樣就節(jié)省了一份可觀的能量,也就是我們裝置節(jié)能的原理。由于能量消耗過程和能量回饋過程都可能時(shí)間很短,故必須是快速回收與釋放系統(tǒng)。
由于以上的考慮,我們的系統(tǒng)直接并聯(lián)在變頻器直流母線上,再利用超級(jí)電容做為儲(chǔ)能系統(tǒng)。在能量回饋過程對(duì)超級(jí)電容快速充電,這樣就回收了能量,并避免了變頻器直流母線的電壓升高;在能量消耗過程利用超級(jí)電容快速放電,向變頻器直流母線注入功率,這樣就減少了市電的能量來源。
3.?總結(jié)
我們將制動(dòng)電阻消耗掉的能量?jī)?chǔ)存起來,并加以利用,這就是節(jié)能的源頭。
節(jié)能的原理和理論是清晰的。
三.?停電無縫切換節(jié)能方案
1.?節(jié)能器內(nèi)部結(jié)構(gòu)
2.?資源分配
?????????預(yù)留2路光耦輸入信號(hào)備用;
?????????預(yù)留2路光耦輸出信號(hào)備用;
?????????預(yù)留2路繼電器干接點(diǎn)信號(hào)備用;
?????????預(yù)留RS485或CAN通信總線備用。
??????預(yù)留的資源供節(jié)能器與電控柜之間通信用,比如應(yīng)急使用、充電、放電控制等。
3.?與電梯系統(tǒng)的連接
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能耗電阻以下的部分為加裝的節(jié)能器。節(jié)能器高壓端正極連接到電梯變頻器直流母線正極,節(jié)能器高壓端負(fù)極連接到電梯變頻器直流母線負(fù)極。
4.?電梯控制柜電源部分更改
原控制柜供電示意圖:
110vdc: 2A ; ??24v:1A
?更改后控制柜供電示意圖:
?
????????更改后電控柜電源供電從變頻器直流母線取電。
四.?雙向DC/DC技術(shù)參數(shù)
序號(hào) |
電氣類目 |
詳細(xì)類目 |
規(guī)格 |
1 ? |
直流電壓 |
輸入側(cè)直流電壓(V) |
400-800Vdc |
輸出側(cè)直流電壓(V) |
0—400 Vdc |
||
2 |
直流電流 |
高壓端直流電流(A) |
不大于80A,120A@100ms |
低壓端直流電流(A) |
不大于80A,120A@100ms |
||
3 |
轉(zhuǎn)換效率 |
輸入600V,輸出300V |
95% |
4 |
**變比 |
高壓電壓:低壓電壓 |
10:1 |
5 |
額定功率 |
超級(jí)電容輸出功率 |
最大功率12KW |
6 |
高壓電壓穩(wěn)定精度 |
超級(jí)電容升壓狀態(tài) |
≤ ±1% |
7 |
通信接口 |
RS485,全隔離 |
Modbus,RTU協(xié)議 |
CAN2.0A/B,全隔離 |
**1M/S |
||
8 |
顯示界面 |
無 |
|
12 |
尺寸 |
390*180*270(mm)(長(zhǎng)*寬*高) |
|
13 |
重量 |
13KG |
?
五.?工作模式說明
1.?電梯待機(jī)時(shí)節(jié)能器工作狀態(tài)
節(jié)能器在升壓狀態(tài),將超級(jí)電容電壓升壓從而維持變頻器直流母線電壓穩(wěn)定在600Vdc,直到超級(jí)電容電壓欠壓為止。電控柜的全部功率都由節(jié)能器提供,達(dá)到盡快釋放超級(jí)電容能量的目的,從而降低對(duì)超級(jí)電容能量需求。
2.?電梯制動(dòng)時(shí)節(jié)能器工作狀態(tài)
電梯制動(dòng)時(shí),變頻器直流母線電壓將上升,此時(shí)節(jié)能器將迅速吸收曳引機(jī)再生發(fā)電的能量,儲(chǔ)存到超級(jí)電容里,節(jié)能器對(duì)超級(jí)電容側(cè)電流執(zhí)行嚴(yán)格限流,比如80A,使充電電流嚴(yán)格小于等于80A。
如果節(jié)能器能完全吸收再生能量,節(jié)能器將維持變頻器直流母線電壓在620Vdc;如果不能完全吸收,則變頻器直流母線電壓繼續(xù)上升到能耗電阻打開電壓閾值,多余能量由電阻消耗掉。
3.?電梯用電時(shí)節(jié)能器工作狀態(tài)
?電梯用電時(shí),節(jié)能器對(duì)變頻器直流母線進(jìn)行放電,但嚴(yán)格限制超級(jí)電容端放電
電流,最大不超過80A。
如果電梯功率小于節(jié)能器提供功率,節(jié)能器提供全部功率,變頻器直流母線電壓維持在600Vdc;如果電梯功率大于節(jié)能器提供功率,節(jié)能器提供部分功率,變頻器直流母線電壓由電網(wǎng)電壓決定。
4.?市電突然停電時(shí)節(jié)能器工作狀態(tài)
電梯待機(jī)時(shí):
節(jié)能器給電梯提供全部功率,并告訴電梯市電已經(jīng)失電,電梯將停止召喚請(qǐng)求,打開轎門等待節(jié)能器供電停止;電梯運(yùn)行且是制動(dòng)狀態(tài):節(jié)能器繼續(xù)回收
能量,并告訴電梯市電已經(jīng)失電,電梯將停止召喚請(qǐng)求,減速運(yùn)行至最近的目標(biāo)站,打開轎門等待節(jié)能器供電停止;
電梯運(yùn)行且是用電狀態(tài):節(jié)能器向變頻器直流母線提供50ms時(shí)間的全部功率,將變頻器的直流母線電壓降低至500Vdc,并告訴電梯市電已經(jīng)失電,電梯
應(yīng)立即減速并停泊至最近樓層,停止召喚請(qǐng)求,打開轎門等待節(jié)能器供電停止;
不論是何種狀態(tài)下停電,乘客都沒有劇烈的停頓感,不會(huì)立即感受到停電的恐懼,電梯均會(huì)逐步減速停止,提高用戶體驗(yàn)感。
六.?節(jié)能容量配置
節(jié)能系統(tǒng)原理圖如下:
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節(jié)能系統(tǒng)最核心的部件是雙向DC/DC、超級(jí)電容儲(chǔ)能系統(tǒng)。節(jié)能系統(tǒng)的配置和優(yōu)化無外乎這兩個(gè)核心件的搭配。
1.?DC/DC配置
本次案例選取80A的雙向DC/DC。
2.?超級(jí)電容配置
本次案例選取48V/166F超級(jí)電容模組3組,充放電范圍70—140Vdc??蓛?chǔ)存能量400KJ,約合0.11KWH。
3.?尺寸和重量
尺寸:450*300*1100mm(長(zhǎng)*寬*高)。
重量:70KG。