电梯能量回馈原理及系统控制方案设计
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。
电梯回馈节能方案1
电梯回馈节能方案一、升降电梯节能原理及优势采用变频调速的电梯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，这一过程是电梯曳引机释放机械动能的过程。
升降电梯还是一个势能性负载。
为了均匀拖动负载，电梯曳引机拖动的负载由载客轿厢和对重平衡块组成，只有当轿厢载重量约为50%（１吨载客电梯乘客为７人左右）时，轿厢和对重平衡块才相互平衡，否则，轿厢和对重平衡块就会有质量差，使电梯运行时产生机械势能（电梯重载下行和轻载上行）。
电梯运行中多余的机械能（含势能和动能），通过曳引机和变频器转换成直流电能储存在变频器直流回路中的电容中。
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（好比水库水位超高），如不及时释放电容器储存的电能，就会产生过压故障，造成变频器停止工作，电梯无常运行。
目前，国绝大多数变频调速电梯均采用电阻消耗电容中储存电能的方法来防止电容过压，但是电阻耗能不仅降低了系统的效率，电阻产生的大量热量还恶化了电梯控制柜周边的环境。
电梯回馈节能产品的出现很好地解决了这一难题。
电梯电能回馈器的工作原理所谓回馈就是将上述多余的电能经过逆变变成与低压电网（局域电网）相同相位，相同频率，相同电压，相同相序交流电送回低压电网。
这与风力发电和太阳能发电向低压电网并网送电的过程非常相像。
原理图如下（见下页）：电能回馈器的主电路采用IGBT 功率模块，控制电路中产生的控制脉冲列，经性能可靠的驱动电路控制IGBT 功率单元的开通、关断。
电流指令发生器产生和回馈能量成正比的正弦波电流信号，使回馈电网的电流接近正弦波。
主电路由I GBT、智能模块IPM、隔离二极管、滤波电感、电容，外围信号采样器等元件组成。
模块是主电路中的核心元件，它将直流电能逆变为与交流电网同步的三相电流回送电网。
隔离二极管可防止能量回馈器反送电能给变频器，确保系统安全运行。
电感和电容构成高次谐波滤波器，阻止模块高频开关产生的高次谐波电流进入电网，提高电能回馈器的电磁兼容（EMC）性能。
电梯能量回收系统工作原理
电梯能量回收系统工作原理嘿，咱来讲讲电梯能量回收系统的工作原理。
你知道电梯运行的时候，它有上升和下降两种状态。
当电梯带着人或者货物上升的时候，就像一个人背着东西爬山，得消耗能量。
但电梯下降的时候呢，就有点像从山上往下走，它其实是有能量可以利用的。
电梯能量回收系统就是专门抓住电梯下降这个过程的。
电梯在下降的时候，轿厢和里面的东西因为重力的作用会往下落。
这时候，电梯的曳引机就开始发挥作用了。
曳引机就像是一个小发电机，它会被轿厢的运动带动着转起来。
当曳引机转动的时候，就会产生电能。
就好像你摇动手摇发电机，能发出电来一样。
这些电能可不是一点点，而是挺可观的呢。
那这些产生的电能去哪儿呢？它们会被送到一个特殊的装置里，这个装置就像是一个电能的小仓库。
它可以把这些电能储存起来，就像把粮食储存在粮仓里。
在这个小仓库里，电能可以经过一些处理，让它变得更稳定、更适合使用。
比如说把电压调整到合适的大小。
当电梯需要能量的时候，比如说上升的时候或者电梯里的一些电器设备需要用电的时候，这些储存起来的电能就可以派上用场啦。
它可以被重新送回电梯的供电系统里，给电梯提供动力或者给其他设备供电。
这就像是一个能量的循环。
电梯下降的时候把重力势能转化成电能储存起来，电梯需要的时候再把电能拿出来用。
你可以想象一下，电梯就像一个勤劳的小工人，它在工作的过程中，把本来会浪费掉的能量回收起来，然后再利用。
这样既节约了能源，又让电梯的运行更加高效。
而且，电梯能量回收系统还能减少电梯对电网的依赖。
就像一个人有时候可以靠自己储存的粮食生活，不需要老是从外面买粮食。
总之，电梯能量回收系统就是通过巧妙地利用电梯运行过程中的能量变化，实现了能源的回收和再利用，是一个非常聪明的设计呢。
电梯驱动与能量回馈一体化控制系统设计
于负载惯性作用进入发 电状态 ， 使滤波 电容 电压升高 ，
广 东省科技 攻 关基金 资助 项 目（ 编号 ： ０ Ｂ １９０ ３ ） ２ ９ ００００ ７ 。 ０
修 改 稿收 到 日期 ：０ ０— ２—１ 。 ２１ １ ３
此时整流器中开关元件 在 Ｐ ＷＭ 控制下 将能量 回馈到 交流 电网 ， 现能 量 的双 向流 动。同时 由于 Ｐ 实 ＷＭ 整 流器闭环控制作 用 ， 电网电流与 电压 同频 同相位 ， 使 提
ｓｒａ ．Ｔｈｅｔｓ ｅ ｕｔ ｈ ｗ ｔｔｅ ｏ ｔｕｔ ｕｒ ｎ ｏ ｒｆ ｃｏ ｆｔｅｅ ｅｇ ｅ ｄ ａ ｋ ｃ ｎ ｒｌｓ ｓｅ ｉ ｐ ｒ ｘｍａｅ ｔ ｅ １ ｉ ｅ ｔ ｓ ｌ ｓ ｏ ｔ ｈ ｕｐ ｒｅ ｔｐ ｗｅ ａ ｔｒｏ ｈ ｎ ｒｙｆｅ ｂ ｃ ｏ ｔｏ ｙｔｍ ｓａ ｐ ｏ ｉ ｔ ｏ１，ｔｅｄ ｓｕｂａ ｃ ｆｔｅ ｒ ｓ ｈａ ｃ ｈ ｉｔｒ ｎ ｅｏ ｈ
过程必须与电网相位保持 同步关 系 ； 当直流母 线 电 ② 压超过设定值 时 ， 才启动逆变装置进行能量 回馈 ； ③逆
变 电流必须满足 回馈功 率 的要 求 ， 但不 大于逆 变 电路 所允许 的最大 电流 ； ④应 尽量减 少逆变 过程对 电 网的
污染 。
制技术 ； 国内， 在 上海交通 大学 和上海三菱 电梯有 限公
整流器 软件 ） 电梯 电机变频 驱 动软件 （ 和 即矢 量控 制
Ｐ Ｍ 软件） Ｗ 。驱动模块结构如图２所示。
ＦＧ Ｐ Ａ硬 件结 构 。 ， Ｃ Ｕ通 过 并行 通信 高速 交换 ］两 Ｐ
数据 ， 电梯 主控板 与呼梯工作站通过 Ｃ Ｎ总线 串行交 Ａ
换 信息 ］ 。这种硬件 结构包 含一 个能 量 回馈 装 置 ， 可以采用双 Ｐ ＷＭ控 制 技术 ， 现节 能 和降 低 电梯 系 实
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。
电梯节能反馈装置工作原理
电梯节能改造技术原理及方案
一、技术原理
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稳压电容中，如果不把这部分电能消耗掉，那么直流母线电压就会迅速升高，影响变频器的正常工作。
通常处理这部分能量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浪费掉，而采用可替代制动单元和制动电阻，并且可以将这部分能量回馈给电网，达到绿色、环保、节能的目的。
电梯电能回馈装置，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逆变成与电网电压同频同相的交流电，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，有效节省电能。
节能装置结构图如下图（1）。
图（1）电梯电能回馈单元工作原理图
二、技术方案
通过在电梯变频器的直流母线端将曳引机在轻载上行、重载下行及平层制动时发的电能回收，彻底取代制动电阻工作，这方面的节能效果在15%到45%之间；同时由于制动电阻不再工作，机房可以不开空调。
节能改造前后的电梯的耗能情况如图（2）、图（3）。
图（2）轻载上行时电梯节能改造前后的效果对比图
图3：重载下行时电梯节能改造前后的效果对比图。
电机控制系统中的能量回馈技术
电机控制系统中的能量回馈技术电机控制系统中的能量回馈技术在现代工业自动化领域中起着至关重要的作用。
能量回馈技术是指通过某种方式将电机系统产生的能量进行回馈利用，以达到能效优化、节能减排的目的。
在电机控制系统中，能量回馈技术可以有效降低系统的能耗，提高系统的运行效率，延长设备的使用寿命，是一种非常重要的技术手段。
一、能量回馈技术的工作原理能量回馈技术主要包括能量回馈装置和能量回馈控制系统两部分。
能量回馈装置通过不同的原理将电机系统产生的能量进行回馈利用，如惯性回馈装置、发电回馈装置、机械回馈装置等。
能量回馈控制系统则通过检测和分析能量回馈装置输出的能量状况，对电机控制系统进行智能调控，实现能量的高效利用。
通过这种方式，能量回馈技术可以将电机系统产生的惯性能量、制动能量等在一定程度上回馈到电网中，减少电机系统的能量损耗，提高系统的整体能效。
二、能量回馈技术的应用领域能量回馈技术广泛应用于各种电机控制系统中，包括电梯系统、风力发电系统、电动汽车系统等。
在电梯系统中，能量回馈技术可以将电梯在下行过程中产生的制动能量回馈到电网中，减少了电梯系统的能耗，提高了系统的整体运行效率。
在风力发电系统中，能量回馈技术可以通过智能控制系统将风力发电机产生的多余电能回馈到电网中，实现风力发电系统的能量储存和再利用。
在电动汽车系统中，能量回馈技术可以将电动汽车制动时产生的能量回馈到电池中，延长了电动汽车的续航里程，提高了电动汽车的能效。
三、能量回馈技术的发展趋势随着节能减排的国家政策日益严格，能量回馈技术在电机控制系统中的应用前景十分广阔。
未来，随着智能控制技术的不断发展和完善，能量回馈技术将会变得越来越智能化、高效化。
同时，随着新能源技术和储能技术的不断创新，能量回馈技术将会在电机控制系统中得到更加广泛的应用，并对整个工业自动化领域产生深远的影响。
总的来说，电机控制系统中的能量回馈技术是一种具有重要意义的技术手段，可以有效提高系统的能效，降低系统的能耗，延长设备的使用寿命。
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。
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电梯能量回馈原理及系统控制方案设计
摘要:本文介绍了电梯工作的基本原理,分析电梯能量回馈系统的工作原理,给出能量回馈过程中系统应满足的控制条件,最后根据控制要求给出电梯能量回馈系统的控制方案。
在此基础上设计实验电路,搭建实验平台,并给出一些主要实验波形。
关键词:电梯能量回馈原理控制方案
1 电梯工作原理
我们可以把电梯简单理解成一个两端分别悬挂轿厢和配重的定滑轮组,起滑轮作用的曳引机实际上就是一部电动机。
当电动机正向或者反向旋转时,轿厢会相应的上行或者下行,实现了电梯运送乘客或者货物的目的。
位于电梯控制系统中的变频器是驱动电动机运行的装置。
一般来讲,电梯平衡系数为45%左右,即轿厢内放置45%左右载重时,轿厢与电梯配重的重量相当。
我们可以将电梯的运行分为以下几种工况:(1)轿箱或配重较轻的一边上升,比如空车上行和满载下行,这是系统释放势能的过程,此时曳引机工作在发电状态。
(2)轿箱或配重较轻的一边下降,比如空车下行与满载上行,此时系统势能在不断增加,曳引机工作在电动状态。
(3)当电梯到达所在楼层减速制动时,系统释放动能,此时曳引机也工作在发电状态[1]。
当电梯运行在(1)、(3)工况时,曳引机工作在发电状态,所产生的能量通过电动机和变频器转化为变频器直流母线上的直流电能。
这些能量被临时存储在变频器直流回
路的大电容中,随着电梯工作时间的持续,电容中的电能和电压会逐渐升高,导致过压故障,使电梯停止工作。
2 能量回馈原理及系统设计方案
能量回馈系统是将电梯变频器直流侧大电容中储存的直流电能转换为交流电,并回送到电网,系统的主回路结构,主要由滤波电容、三相IGBT全桥、串联电感及一些外围电路组成。
电梯能量回馈系统的输入端与电梯变频器的直流母线侧相连,输出端与电网侧相连。
电梯能量回馈的本质是将直流电能转换为交流电能的有源逆变,其目的是将曳引机在发电状态下产生的直流电能通过逆变回馈交流电网,实现节能并尽量避免逆变输出电能对电网的污染。
根据以上要求,本文设计了以A VR单片机为控制核心的电梯能量回馈系统。
该系统主要由中央处理单元(A VR单片机)、同步信号检测单元、逻辑保护控制单元及功率逆变单元(IPM模块)组成,外加直流母线电流检测单元、直流母线电压检测单元等多种保护功能,只要任何一种保护起作用,都将封锁逆变控制信号的输出,及时对IPM驱动电路进行封锁,保护IPM模块及其他电路不致损坏,提高能量回馈系统的安全性[3]。
3 能量回馈系统实验及分析
本文制作实验电路板,包括主电路板和IPM的隔离接口电路板。
主电路板主要包括并网同步电路,直流母线电压检测电路,直流母线电流检测电路,ATmega128单片机及其外围电路,可编程逻辑器件
EPM7032s及其外围电路,以及电源和下载接口。
隔离接口电路板是用来驱动IPM模块工作。
实验平台为电网电压先经过变压器接入到主电路板的输入端,主电路板的输出端连接隔离接口电路板,隔离接口电路板的输出再连接到IPM模块,电路板中的所有电源由电源模块提供。
最终制作好电梯能量回馈系统的装置。
系统上电后工作正常,电网电压经变压器后,输出A相过零点信号。
三相过零点信号经过可编程逻辑器件后,开关器件T1和T6的并网同步信号与电网线电压UAB 的关系分别如图1和图2所示。
开关器件T1和T6同步信号的关系如图3所示。
同一桥臂上的开关器件T1和T4同步信号的关系如图4所示。
采用基于调制函数的SVPWM算法对ATmega128单片机编程,单极性调制,工作角120°,开关频率为9kHz,调制度为0.5,编程后开关器件T1的驱动信号波形如图5所示,图6是开关器件T1和T4的驱动信号波形。
图7是开关器件T1的驱动信号放大后的波形。
由于时间和条件的限制,隔离接口电路输出的T1～T6的驱动信号没有接入到IPM模块上进行测试。
参考文献
[1] 丁宝,乔久鹏.基于能量回馈与最小励磁电流的电梯节能研究[J].建筑电气,2007(5).
[2] 马炜,李杰.基于改进型幅相控制的单位功率因数电梯能量回馈器研究[J].电工电能新技术,2008(1).。