电梯能量回馈装置研究综述
电梯一体化能量回馈原理及应用
电梯一体化能量回馈原理及应用摘要：电梯作为一种垂直运输工具，在人们的日常生活中发挥着不可替代的作用。
随着电梯数量的不断增加，电梯能耗问题越来越受到人们的重视。
面对日益强化的资源环境约束，人们的危机意识不断增强，绿色低碳发展理念深入人心。
因此，利用能量回馈原理提高电梯的电能利用率具有重要意义。
关键词：电梯；能量回馈；原理；应用电梯作为一种高能耗的特种设备，人们在享受电梯带来便利的同时，电梯的节能问题也越来越突出。
而能量回馈技术是降低电梯能耗最具潜力的技术，它是将制动电阻原消耗的电能，通过逆变器转换为交流电能，送回交流电网进行再生运行或供附近其他用电设备使用，使电动机拖动系统单位时间内消耗的电能减少，以达到节约电能的目的。
一、电梯的概念依照电梯在实际生活中的运用及特征，电梯的含义分为广义和狭义。
狭义的电梯是指对规定楼层进行服务，具有轿厢等垂直或倾斜的升降设备，不包括自动人行道及自动扶梯等。
对广义的电梯而言，其主要是指具有动力驱动，可沿着刚性导轨进行运行的箱体或沿着固定的线路进行运行的梯级、踏步等，可对人或货物进行升降或平行运送的机电设备。
此外，按运行速度电梯可分为超高速、高速、快速及慢速几种类型。
同时，还可按用途的不同加以区分，如客梯、观光梯等，随着科技的发展，还出现了一些较为特殊的电梯，如立体停车场中所使用的电梯等。
二、能量回馈原理电梯作为垂直交通运输设备，其向上运送与向下运送的工作量大致相等，驱动电动机通常是工作在拖动耗电或制动发电状态下。
当电梯轻载上行及重载下行及电梯平层前逐步减速时，驱动电动机工作在发电制动状态下。
此时是将机械能转化为电能，过去这部分电能要么消耗在电动机的绕组中，要么消耗在外加的能耗电阻上。
前者会引起驱动电动机严重发热，后者需要外接大功率制动电阻，不仅浪费了大量的电能，还会产生大量的热量，导致机房升温。
有时候还需要增加空调降温，从而进一步增加了能耗。
电能回馈技术利用变频器交-直-交的工作原理，将机械能产生的交流电(再生电能)转化为直流电，再通过电能回馈技术将直流电逆变成交流电回馈到电网，供电网其他设备使用，从而使总耗电量下降，以起到电梯节能的目的。
电梯电能回馈装置可实现节能减排
电梯电能回馈装置可实现节能减排近年来，能源紧缺已成为日益突出的社会性问题。
我国是继美国、日本之后的电梯生产大国，也是电梯使用第一大国，电梯已成为生产、生活中的严重耗电设备之一，电梯节能迫在眉睫。
有关统计资料显示，到2007年底，全国在用各类电梯达100余万部，一部普通电梯，每天的用电量大约在50至150千瓦时之间，如果按照一部电梯每天用电80千瓦时计算，每年全国在用电梯消耗电量约为292亿千瓦时。
2007年我司研发生产出-电梯能量回馈单元节电装置（节电率15-45%），这一产品的推出，为电梯节能节电创造了新的时代，得到了社会乃至政府机关的大力推广，如果全国所有在用电梯全部装上这种装置，每年将节约用电80多亿千瓦时，相当于一个半刘家峡水电站一年的发电量。
电梯节电势在必行！1.电梯电能回馈装置产品介绍电梯电能回馈装置可以替代制动单元和制动电阻，将原来被消耗掉的能量回馈给局域电网回收利用，达到节能减排的目的。
在电气传动系统中，电机都不可避免地存在发电过程，即电机转子在外力的拖动或负载自身转动惯量的维持下，使得电机的实际转速大于变频器输出的同步转速，电机所发出的电能将会储存在变频器内的滤波电容中，如果不把这部分电能消耗掉，直流母线电压就会迅速升高，影响变频器正常工作。
通常的方法是增加制动单元或制动电阻，将这部分能量消耗在电阻上变成热能挥发掉。
而DTDH系列电梯电能回馈装置，正是通过自动检测变频器的直流母线电压，将变频器的直流环节的直流电压逆变成与电网电压同频同相的交流电压，经多重噪声滤波环节后连接到交流电网，从而达到能量回馈电网的目的，能量转换率达到97%以上。
2.电梯电能回馈装置技术参数额定电压：380VAC或192VAC；功率范围：0～40KW；制动方式：双向自动电压跟踪方式；反应时间：2ms以下，有多重噪声过滤算法；允许电网电压：300VAC～460VAC，45～66Hz或150VAC-230VAC,45-66Hz；动作电压：670VDC或335VDC（可调），误差2V；制动力矩：150%；回馈方式：正弦波电流方式；电流畸变：<5％；回馈算法：最小谐波PWM算法；设计工作制：长期；保护功能：过热，过电流，故障自诊断及保护输出功能；3.电梯电能回馈装置部分应用案例辽宁技术监督局西安高新技术产业开发区管理委员会河北省科技厅甘肃省疾病预防控制中心北京国际大厦保定国家高新技术产业开发区管委会天津市司法局大楼北京金源时代购物中心。
电梯能量回馈原理
电梯能量回馈原理电梯能量回馈原理是指在电梯运行过程中，将制动能量或减速过程中产生的能量通过逆变器等设备回馈给电网的过程。
它是一种节能环保的技术，在提高电梯能效和减少能源消耗方面起到了积极的作用。
电梯能量回馈原理的关键在于逆变器。
逆变器是一种将直流电转换为交流电的装置。
在电梯中，逆变器主要用于控制电机的启动、制动和调速等运动过程。
在正常状态下，电梯运行时产生的制动能量或减速过程中产生的能量会转化为热能通过制动电阻消耗掉，造成能源的浪费。
而利用能量回馈技术，这些能量可以通过逆变器转化为电能并反馈给电网，实现节能减排的目的。
一种常见的电梯能量回馈装置是逆变器-电网电能回馈系统。
该系统由逆变器、电容器、电路控制单元和电网组成。
电梯运行时，制动或减速过程中产生的能量首先通过逆变器转换为交流电能，然后经过电容器储存，最后由电路控制单元控制将这些能量回馈给电网。
逆变器以其高效、可靠的特点，能够实现能量的高效转换和回馈，对于提高电梯的能效和减少能源消耗具有重要意义。
电梯能量回馈原理的实现离不开对电梯运行过程中能量转换和控制的精确计算和控制。
针对电梯的不同工况，需要设计相应的能量回馈策略和控制算法。
例如，在电梯上行过程中，逆变器通过控制电机进行能量回馈，在电梯下行过程中，则可以通过对制动装置的控制实现能量的回馈。
这样不仅可以将电梯运行过程中产生的能量回馈给电网，降低对外部电源的依赖，还可以提高电梯的运行效率和稳定性。
电梯能量回馈原理的应用可以有效降低电梯的能耗，减少对电网的负荷压力，具有明显的节能效果。
此外，电梯能量回馈技术还可以改善电梯的运行平稳性和安全性。
例如，在电梯制动过程中，能量回馈装置可以提供制动力矩，有效地减缓电梯的运动速度，使乘客感受到更加平稳的停靠过程。
因此，电梯能量回馈技术在电梯行业的推广应用具有广阔的前景。
总之，电梯能量回馈原理是一种利用逆变器将电梯运行中的制动能量或减速过程中产生的能量回馈给电网的技术。
电梯能量回馈装置的节能性研究
(3)
式中Q为额定载重量,kg;H为提升高度,m。所以综合工作
|5I6]o本文选用的能量回馈装置能够独立安装于电梯变频器与电 能效6为 网之间，方便进行电梯节电率测试。
2电梯能量回馈装置节电率研究 电梯的能耗效果以单位输送量的电量&表示，计算公式巾如 下：
节电率T的公式如下:
-142-科学技术创新2019.08
乘积的总和,t*km。 电梯工作能效测试采用综合模拟工况法，测试点为电梯主
电源输出端，采用三相四线制连接电梯能效测试仪。此方法的
要保证以下几点:a.选取额定载荷的0%、25%、50% ,75% ,100%; b.负载所占比例为10%、25%、30%、25%、10% ；c.电梯从下端站 至上端站正常运行两次为一个测试周期,按上述载荷依次装载 不同载荷。综合输入电能为：
图1
(1)
式中：6是一定工作周期内单位输电量,kWh/(t*km);E是一 定工作周期内电网输入电量,kWh；W是一定工作周期内电梯运 输载荷的工作量，也就是每一次运输载荷与所需提升距离之间
机消耗电能来增加负载的重力势能，既电梯进行轻载下行和重 载荷上行时的工作状态。而被动做功是电梯处于重载下行和轻 载上行工作状态，负载在万有引力的作用下，使得电机的实际 转速大于变频器输出的同步转速，此时重力势能转化为电能， 电机处于发电状态，而变频器中的整流二极管的单向导通性， 使再生电能储存在变频器的直流母线侧的滤波电容中。这就是 能量回馈系统中能量的来源。
参考文献
对电梯的额定载重、提升高度、曳引驱动方式三个影响因素进
行实验样本的选取，尽量排除其他影响因素。额定载重量选取
630kg~825kg和1350kg~1600kg两组形成对照；提升高度分为
电梯能量回馈技术浅析
一、电梯能量回馈技术浅析
• 1.2.5 电能回馈至储能元件
一、电梯能量回馈技术浅析
一、电梯能量回馈技术浅析
• 1.2.1 能量回馈单元
普通变频器
能量回馈单元
一、电梯能量回馈技术浅析
• 1.2.2 双PWM变频器
一、电梯能量回馈技术浅析
• 1.2.3 矩阵变频器原理
一、电梯能量回馈技术浅析
• 1.2.4 电能回馈至储能元件
普通变频器
储能元件 及其控制
动能
总能量
电能 势能
重载上行 轻载下行
奥的斯电梯能量回馈
能量回馈装置录相-江阴-西奥
市场上的能量回馈装置
前景光电
加能IPC
中秀科技
地铁中应用能量回馈装置
• 使用了能量回馈系统，郑州地铁每辆车等于去掉了4个制 动电阻，减1号线试运行后，每年有1000万 度电的回馈，若全国都这样，会节约近20亿元。”马子彦 说。
电梯能量回馈技术浅析
一、电梯能量回馈技术浅析
• 2007年10月28日通过的《中华人民共和国节约能源 法》中规定，“对高耗能的特种设备，按照国务院的规定 实行节能审查和监管。” 国家质检总局质检特函〔2007〕29号文件提出：要 对锅炉、换热压力容器、电梯等高耗能特种设备实行能效 测试，加强特种设备使用环节的节能监管。 据资料介绍，我国仅三星级以上的酒店，空调和电梯 两项耗电量就占酒店耗电量的三分之一，电梯是现代建筑 最大的用电设备之一。
什么是能量回馈装置
• 应用于垂直升降电梯，将 电梯运行过程中产生的再 生能量回收到电网，重新 利用。一般节电率在 20~45%之间。 • 电梯的能量守恒定律：
动能
总能量
电能 势能
升降梯能量回馈技术
升降梯能量回馈技术
升降梯能量回馈技术是一种新型的节能技术，它通过将电梯在下行过
程中产生的能量回馈到电网中，从而实现能源的再利用。
这种技术不
仅可以减少电梯的能耗，还可以为城市节约大量的能源，具有非常广
阔的应用前景。
升降梯能量回馈技术的原理是利用电梯在下行过程中产生的动能将电
机转换成发电机，将产生的电能回馈到电网中。
这种技术需要安装一
些特殊的设备，如变频器、电容器等，以实现电能的回馈和调节。
在
实际应用中，这种技术可以与太阳能、风能等其他可再生能源相结合，形成一个完整的能源回收系统，实现能源的最大化利用。
升降梯能量回馈技术的优点非常明显。
首先，它可以大大减少电梯的
能耗，从而降低了电梯的运行成本。
其次，它可以为城市节约大量的
能源，减少能源的浪费和污染。
最后，它可以提高电梯的安全性能，
减少电梯的故障率和维修成本。
当然，升降梯能量回馈技术也存在一些问题和挑战。
首先，这种技术
需要安装一些特殊的设备，增加了电梯的成本和维护难度。
其次，这
种技术需要与电网进行协调和调节，需要一定的技术和管理能力。
最后，这种技术的应用范围和效果也受到一些限制，需要根据不同的环
境和条件进行适当的调整和改进。
总的来说，升降梯能量回馈技术是一种非常有前途的节能技术，它可以为城市节约大量的能源，提高电梯的安全性能，减少电梯的运行成本。
随着技术的不断发展和完善，相信这种技术将会得到更广泛的应用和推广，为人们的生活和环境带来更多的益处。
电梯能量回馈装置原理及检验内容探讨
电梯能量回馈装置原理及检验内容探讨摘要：近年来房地产热潮以及国家大张旗鼓的基础设施建设，带动了电梯业的发展。
本文通过对电梯节能枝术基本原理的研究和对一种典型电梯能量回馈装置的检测，分析了电梯节能的实际效果，提出了电梯节能的必要性。
关键词：电梯；能量回馈装置；原理；检验内容。
一、前言随着我国经济的快速发展，电梯的使用也越来越普遍，当然由电梯消耗的电能也日益增多，如何节约资源，降低能耗是我们研究的重点。
在全球性能源紧缺，世界各国、各行、各业都在提倡绿色节能的今天，做好电梯的节能降耗意义重大。
能量回馈技术节能效果明显，因此，针对电梯能量回馈装置原理及检验内容进行深入的研究和探讨。
二、能量回馈技术的分析与研究1.电梯能量回馈技术的节能原理有源能量回馈器主回路结构主要由滤波电容、串联电感、三相IGBT全桥和外围电路组成，如图1。
电梯变频器的输入端和有源能量回馈器的输出端相连，有两个隔离二极管VD1和VD2与输入端相串联后与变频器的PN线相接。
图中虚线框内的控制电路的软件设计冗余度高，该电路是由外围信号采样器以及单片微机可编程逻辑芯片组成的，这种设计和结构能够使控制电路自动地识别三相交流电网的相位、相序、电流及电压的瞬时值，确保直流电可以立即回馈到交流电网，有序地控制智能功率模块即IPM的工作状态。
由于电梯在启动运行达到最高运行速度后具有最大的机械动能，电梯到达目标层前要逐步减速直到电梯停止运动为止，这一过程电梯就会释放机械动能。
同时，曳引式电梯还是一个势能性负载，轿厢载重与对重装置之间有质量差时，电梯运行时会产生机械势能，特别是当电梯空载上行和电梯满载下行时均会释放出大量的机械势能。
对于采用变频变压调速的电梯，运行中释放的机械能(含位能和动能)通过电动机和变频器转换成直流电能储存在变频器直流回路的电容中。
此时电容就好比是一个小水库，回送到电容中的电能越多，电容电压就越高，如不及时释放电容中储存的电能，就会产生过压保护，最终导致电梯停止运行。
电梯专用能量回馈装置干扰问题解决案例探讨
电梯专用能量回馈装置干扰问题解决案例探讨摘要：介绍电梯专用能量回馈装置在安装调试中干扰问题的一个案例，从能量回馈装置原理、变频器专用滤波器的作用的分析，及干扰源查找，并最终排除干扰，电梯恢复正常运行，阐述了能量回馈装置的电磁干扰及电抗滤波器抗干扰的重要性。
关键词：电梯；专用能量回馈装置高谐波干扰干扰源分析变频器专用滤波器1 电梯专用能量回馈装置简介电梯专用能量回馈装置作为一种节能装置，最主要的性能体现就是将电梯运行过程中机械能转化的电能通过逆变处理后反馈回电网再生利用，节约电能。
因此，在电能供需矛盾日益突出、节能呼声日益高涨的当今社会，具有特别重要的社会意义和经济效益。
电梯在不平衡运行中（即：当电梯上行，且对重侧重量大于轿厢侧重量时；或者当电梯下行，且轿厢侧重量大于对重侧重量时），以及电梯在减速制动过程中，马达起着发电机的作用，将机械能转化为电能。
显然，传统的方式不仅不能利用可再生能量，而且产生了大量的热量、加重了器械的损耗；相反，使用能量回馈装置，既弥补了传统方式存在的缺陷，又很好地解决了能量转换时再生利用的问题。
能量回馈装置的主电路采用IGBT功率模块，经驱动电路控制IGBT功率单元的开通、关断，把变频器直流环节的电能，变换成一个和电网电源同步同相位的交流正弦波，把电能反馈回电网，再生利用。
能量回馈装置工作原理如图1所示：图1 能量回馈装置工作原理框图图2 能量回馈装置工作原理图图2所示为本案例的能量回馈装置工作原理图。
由于IGBT功率单元的开通、关断，是一个典型的六脉波整流装置，因此它是一个高谐波的发生源，在输入侧（即图2能量回馈装置的三相输出侧）测试其谐波含量，可测到高达70％以上的电流畸变率，严重影响了其他用电电器的安全运行。
2 电梯加装能量回馈装置产生的故障现象及分析2.1电梯故障现象福建省某单位的2台巨人通力电梯，该设备概况：型号--GPS20K，采用永磁同步曳引机，VVVF驱动—交流调频调压调速驱动（西威变频器）系统，层站--6层6站6门（-2到4楼），载重量—1350kg，梯速—1.75m/s。
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电梯能量回馈装置研究综述
摘要：电梯能量回馈装置作为电梯节能的重要途径之一，缺乏统一的技术规范以及检测方法的问题制约了其产业化的发展。
文章主要从电梯节能的必要性及现实意义，电梯能量回馈装置的产生和发展，标准形成的现实需求进行综述。
关键词：电梯能量回馈装置；标准；综述
1.电梯节能的必要性及现实意义
文献[1] 给出了这样一组数据：2011年中国电梯产销量约45万台，相比2010年增长幅度约23%，电梯保有量已超过200万台，我国已经成为世界上最大的电梯生产国和消费国。
但是在中国电梯行业蓬勃发展的同时，也开始面临能耗过大的问题。
文献[2]显示，建筑物的能耗约占全国总能耗的1/3左右，而据文献[3]中数据可知，电梯用电量已经占到建筑物总用电量的17%以上，远远高于照明和供水等对电能的消耗，已属“耗能大户”。
面对全球能源的逐渐减少，我国政府提出建设资源节约型社会的基本国策，从中央到地方，各级政府都对节能减排制定了行之有效的实施和鼓励措施，加大了对于节能技术研发的资金投入。
电梯行业抓住形势，做出了有力的探索，取得了不少的成果。
2.电梯能量回馈装置的原理和应用
文献[4]介绍了电梯能量回馈装置的原理。
曳引电机一般分为两种工作状态，在正常工作状态下，电机处于电动状态，需要从电网吸收能量，将电能转化为机械能。
当电梯轻载上行或重载下行，以及电梯达到满速后接近停靠层站制动减速时，电机处于再生发电状态，将机械能转化为电能。
这些电能可以通过制动电阻消耗掉，或者回馈到电网上。
对于前者，文献[5]指出通过制动电阻发热来消耗电能，不仅浪费了能量，也导致控制柜周围温度升高，将会影响电梯控制系统的可靠运行，缩短电梯的使用寿命，通常为了降低机房高温对电梯控制系统的影响，用户需要在电梯机房安装通风或制冷设备，这样造成电梯能量浪费严重，又增加了降温设备的耗电量。
而对于后者，文献[4]提出能量回馈装置是采用IGBT模块组成的一个有源逆变单元，可以直接作为变频器的一个外围装置，并联到变频器的直流侧，取消能耗制动电阻。
将电机处于再生发电状态时产生的这部分电能回馈到电网，实现能量的有效利用。
文献[6]中，秦皇岛前景光电技术有限公司自主研发了电梯能量回馈装置，采用DSP中央处理器和PWM技术，节电率可达成15%—40%。
具有较好的经
济效益和社会效益，技术达到国内同类产品领先水平。
文献[7]中提出一种IPC-PF系列电梯回馈制动单元，可实现将电容中储存的直流电能转换成交流电能回送到电网，节电率达30%-40%，系列制动单元采用DSP中央处理器，速率高、精度高、稳定性能好、抗干扰能力强；采用自诊断技术确保输出电压精确，防止电流回送，使变频器不受任何影响。
文献[8]介绍了一种新型的电梯节能装置——有源能量回馈器。
控制电路由单片微机、可编程逻辑芯片、外围信号采样器构成，回馈电网的效率可达97%，热损耗为制动电阻的3%以下，节能效果明显。
文献[9]结合矿区电梯的现状，从电梯能量转化状态说明电梯的主要能量损耗，并简要分析了当前矿区电梯能量损耗状况。
介绍了一种新型的电梯能量回馈系统，对于该系统在矿区推广具有重要意义。
我们可以看出，我国电梯能量回馈装置的种类以及应用场合都在逐渐丰富，使得电梯中原本可能浪费掉的能量得到了充分的利用。
3.标准形成的现实需求
随着电梯能量回馈装置在国内的不断适应和改进，电梯行业对于该装置的接纳度逐渐提高，需求量也越来越大，催生而来的是电梯能量回馈装置生产商数量的提高。
不同的研发技术，不同的产品要求，使得市场上不同电梯能量回馈装置在检测指标、检测方法等方面存在差异，而目前，电梯能量回馈系统性能的检验还没有统一的标准和检测方法。
文献[10]把不同厂家生产的能量回馈装置，安装在同一台速度相同的电梯上进行测试，其对电梯运行时再生发电电能质量的电压谐波、电流谐波畸变总率的影响存在一定的差异。
此外，文献[10][15]都表明电梯能量回馈装置回馈的电能与电能的质量除了与装置本身配置有关外，还与电梯本身参数硬件配置和运行工况密切相关。
衡量电能质量的主要指标包括三相电压不平衡、电力系统频率偏差、供电电压偏差等参数应遵守文献[11-14]制定的国家标准，并结合市场情况，制定出统一的行业标准。
标准的制定仅仅是在规范上给出了一个指标，而在实际操作中，我们需要通过什么方法来完成这些指标的检测呢？
文献[15]指出电梯能量回馈装置不仅包括电梯企业各自专用的，如奥的斯的ReGen系统、蒂森克虏伯电梯的CPIK-R系统，也包括通用型如IPC的PFE系列电梯能量回馈装置，此外，每个厂家都有各自不同的检测方法。
因此，我们该如何评价和检验一个产品的优劣，从而更好的购买和使用电梯能量回馈装置，这个标准的问题便摆在我们面前，而市场上衡量电梯能量回馈装置回馈电能好坏的标准以及针对性的检测方法却暂未形成。
4.结语
电梯能量回馈装置对于电梯发电环节电能的利用是一条有效途径，然而行业缺乏统一的技术规范阻碍了我国电梯能量回馈装置的产业化，无法满足其适应国际贸易、技术和经济交流的需要。
因此结合市场需求和技术水平，制定一个能普遍适应于大部分电梯能量回馈装置的指标要求，以及针对这些指标行之有效的检测方法、试验方法是解决这个问题的重要途径。
本文针对电梯行业的发展、电梯能量回馈装置的原理和应用进行了综述，就国内该行业标准的制定的必要性进行分析，为进一步技术规范的制定以及测试方法的统一提供支持。
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