一．?中國電梯系統(tǒng)

目前國內(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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能耗電阻也叫制動電阻，電動機(jī)再生能量一般都是經(jīng)過制動電阻消耗掉。制動電阻會產(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產(chǎn)生重力勢能的差。勢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，通過制動電阻消耗掉。

所以電梯節(jié)能的來源是勢能，當(dāng)需要克服勢能做功時，電網(wǎng)通過變頻器帶動電機(jī)做功；當(dāng)勢能做功時，勢能通過電機(jī)再生發(fā)電，回饋到變頻器的直流端。

國內(nèi)電梯通用的做法是，再生發(fā)電的能量通過制動電阻消耗，需要用電時再從電網(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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我們設(shè)計(jì)一個系統(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，再利用超級電容做為儲能系統(tǒng)。在能量回饋過程對超級電容快速充電，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)

我們將制動電阻消耗掉的能量儲存起來，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路光耦輸入信號備用；

?????????預(yù)留2路光耦輸出信號備用；

?????????預(yù)留2路繼電器干接點(diǎn)信號備用；

?????????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：

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????????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)

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五．?工作模式說明

1.?電梯待機(jī)時節(jié)能器工作狀態(tài)

節(jié)能器在升壓狀態(tài)，將超級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)到盡快釋放超級電容能量的目的，從而降低對超級電容能量需求。

2.?電梯制動時節(jié)能器工作狀態(tài)

電梯制動時，變頻器直流母線電壓將上升，此時節(jié)能器將迅速吸收曳引機(jī)再生發(fā)電的能量，儲存到超級電容里，節(jié)能器對超級電容側(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.?電梯用電時節(jié)能器工作狀態(tài)

?電梯用電時，節(jié)能器對變頻器直流母線進(jìn)行放電，但嚴(yán)格限制超級電容端放電

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.?市電突然停電時節(jié)能器工作狀態(tài)

電梯待機(jī)時：

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，電梯將停止召喚請求，打開轎門等待節(jié)能器供電停止；電梯運(yùn)行且是制動狀態(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，不會立即感受到停電的恐懼，電梯均會逐步減速停止，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、超級電容儲能系統(tǒng)。節(jié)能系統(tǒng)的配置和優(yōu)化無外乎這兩個核心件的搭配。

1.?DC/DC配置

本次案例選取80A的雙向DC/DC。

2.?超級電容配置

本次案例選取48V/166F超級電容模組3組，充放電范圍70—140Vdc。可儲存能量400KJ，約合0.11KWH。

3.?尺寸和重量

尺寸：450*300*1100mm（長*寬*高）。

重量：70KG。