基于变频回馈的电梯节能技术研究探讨

　　摘 要：随着城市高层建筑的增多，电梯的使用越来越广泛。电梯的节能技术的发展，能够极大的减少能源的消耗。变频变压调速控制技术在电梯工业广泛使用，回馈节能技术越来越多的应用在其中。本文通过有源逆变回馈、超级电容储能回馈、群控回馈技术对电梯节能技术进行探讨，从而实现电梯节能控制。

　　关键词：电梯节能；VVVF；回馈技术

　　前言

　　能源是我国社会及经济发展的三大支柱之一。目前我国的能源利用率仅为30%左右，比发达国家低十多个百分点。随着可持续发展的逐步开展，倡导节能环保，尤其是高能耗行业特种设备的节能降耗，已经成为影响社会发展的关键所在。

　　作为建筑群中的高能耗特种设备，电梯在运行中的节能问题尤为重要。据统计，我国的电梯数量高达百万台，并保持每年15%的增长率；在能耗方面，电梯的耗电量占整个楼宇总能耗的8%左右。电梯的耗电量远远超过供水、照明设备用电，仅次于空调。一部普通电梯的日用电量约为50-150千瓦时，按照平均日用电量90千瓦时计算，全国每年电梯耗电量高达430亿千瓦时，耗电量十分巨大。遗憾的是，目前我国约有30%的电梯仍为交流双速、交流调压调速的老式电梯，而采用新型节能技术的电梯不足10%。由此可见，电梯能耗具备高度的节能潜力和改善空间，而大力发展电梯节能新技术、推广节能电梯尤为重要。

　　文献指出，电梯的节能技术体现在多个方面，其中最主要的指标是其耗电量应为常规电梯的70%左右；同时，节能电梯在各项能耗环节的消耗比例为：电梯驱动主机拖动负载消耗电能占电梯总消耗量的70%以上；电梯门计开关、厅门、轿门消耗电能占电梯总消耗电量的20%左右；电梯照明、控制系统等环节消耗电能占电梯总消耗电量的10%左右。

　　新型节能电梯拖动设计大多数是采用专用的电梯拖动异步电动机结合专用的电梯拖动变频器进行设计，这样设计的电梯拖动系统简称为VVVF（变压变频）电梯拖动系统，VVVF技术在现代交流调速电梯驱动控制系统中得到了最广泛的应用。电梯驱动系统采用成熟的VVVF技术早已成为当今改善电梯驱动控制性能、提高电梯运行质量的主要途径。VVVF技术淘汰了各类交流双速电机调速驱动，取代了直流无齿轮驱动，不仅使电梯的运行性能优越，同时也有效地节约了能源，降低了损耗。

　　由于采用了变频技术，电梯的调速性能及节能指标有很大的改善，如今已成为电梯行业的主流拖动系统。本文针对目前在电梯节能中最具应用前景的变频回馈技术，分别从有源逆变、能量回馈和超级电容等几个方面阐述当前变压变频回馈电梯节能技术的研究进展。

　　1.VVVF控制与回馈原理

　　1.1 VVVF控制特点

　　文献将电梯运行简化为起动、稳速运行、制动3个阶段，进而对比传统的调压调速电梯以及基于VVVF控制的节能电梯。

　　（1）起动阶段：传统的调压调速电机启动电流大，而VVVF低频起动电流较小，从而大大降低电力损耗。

　　（2）稳速阶段：在轻载上行（或重载下行）时，由于倒拉效应，传统的调压调速电梯要从电网取得能量产生制动转矩，而VVVF电梯工作处于再生发电制动状态，不需从电网中获得能量，进一步降了能耗。

　　（3） 制动阶段：传统的调压调速电梯在制动段从电网中取得能耗制动电流，电流变成热能而消耗，同事导致电机发热严重；VVVF 电梯在制动段不需从电网中获得任何能量，电动机运行在再生发电制动状态，电梯系统的动能转化成电能消耗在电机外部电阻上，节能的同事避免了制动电机的过度发热现象。

　　经实际运行测算比较，采用VVVF控制的电梯，与ACVV调速电梯相比，节能达30%以上。VVVF系统还可以提高电气系统功率因数，降低电梯线路设备的容量和电动机的容量达30%以上。

　　1.2 控制回馈

　　电梯进入减速运行时，电动机处于再生发电状态，由于电动机不能直接快速起动、制动和频繁正反转调速，使大量再生电能无法回馈到电网，只能被大功率电阻消耗掉，造成再生能源浪费。变频回馈节能技术通过使用能量回馈装置，时地检测变频器直流母线上的电压及电网频率，把变频器直流母线上多余的电能重新逆变为交流电，能将电梯运动过程中产生的机械能通过变频回馈器转换成电能，然后把这些再生电能送回交流电网再利用，以实现节电节能，同时可以省去耗电发热的大功率电阻，从而改善了系统的运行环境。