超级电容储能式电梯应用研究_罗志群

超级电容器在电梯领域的适用性摘要：超级电容器具有的特点以及电梯的安全问题，超级电容器在电梯节能以及其它领域具有光明的应用前景。

并且随着超级电容器性能不断提升，超级电容器在电梯节能中的应用将发挥更大的作用，也必将成为电梯保护系统设计和电磁兼容问题的研究重点。

关键词：电梯；超级电容器；节能；应用超级电容是近几年才批量生产的一种新型电力储能器件，它既具有静电电容器的高放电功率优势又像电池一样具有较大电荷储存能力，单体的容量目前已经做到万法拉级。

同时，超级电容还具有循环寿命长、功率密度大、充放电速度快、高温性能好、容量配置灵活、环境友好免维护等优点。

随着超级电容性能的提升，它将在电梯节能中发挥更大的作用。

1电梯用超级电容器节能装置的原理超级电容器电梯节能系统，包括一个DC/DC 充电模块、一个DC/DC 放电模块、DC/AC 模块、一个CPU 中央控制器、辅助电源和至少一个超级电容器组件组成。

其中，超级电容器组件同时与充电模块和放电模块连接，充电模块和放电模块分别与直流母线连接，充电模块和放电模块各自连接有一个脉冲宽度调制变换控制电路。

控制系统中包括有一个超级电容器组件，超级电容器组件中包括有两个以上的超级电容器单体，还包括有电压均衡电路、控制电路、温控装置，超级电容器的单体采用串联，或者并联，或者混联的连接方式，使用寿命达到100万次左右。

采用本系统可以把电梯轻载上行或重载下行时产生的电能通过控制设备储存在超级电容器中。

根据电梯的速度、载重、楼层和高度与超级电容器的容量和电压有关参数设置超级电容器工作时的两个临界电压，电梯在发电运行时对超级电容器进行充电，当达到第一临界电压时DC/AC 模块工作并供控制箱辅助用电；当进入第二临界电压后系统自动识别电梯运行状态进行工作，通过控制设备把储存在超级电容器中的电能回送给变频器直流母线，由于回送的电能是直接给变频器直流母线由设备自身使用的，所以对电网没有干扰，达到绿色、环保、节能的目的。

探讨超级电容在电梯节能中的应用当前，在电梯为我们生活带来巨大便利的同时，也带来了相当大的负面影响，其中最重要的就是能耗问题。

而超级电容是一种新型储能器件，其能有效地避免现有储能装置的各种缺陷，同时随着应用超级电容回收利用电梯制动电能的专利技术在我国不断取得新进展，成为最具发展潜力的电梯节能技术方案。

因此，加强对电梯节能分析及超级电容在电梯节能中的应用的探讨已经迫在眉睫。

一、电梯节能的必要性电梯节能是经济发展的要求，是基本国策的要求，是相关法律法规的要求，电梯节能意义重大，实现电梯节能是利国利民的大事。

无论是从现实需要还是建设资源节约型社会的社会目标，电梯节能都势在必行。

○1电梯节能具有可观的经济效益对于电梯在制动过程中产生的电能，如果就地进行回收再利用，不仅可以很大程度上减少能量浪费，还可以避免增加过多的附加设备。

按照较为保守的平均节能率20% 计算，倘若能够对制动能量成功回收利用，每年可节约近86 亿度电，按每度0.5 元价格计算，每年可节约近43 亿元，节能效益十分可观。

○2电梯节能是社会发展的要求在能源紧张的今天，社会必然要求其实现节能，这是建设资源节约型社会的要求，同时也是落实科学发展观的要求。

电梯因其对电能的大量消耗，有必要使电梯实现节能，以提高能源利用率。

○3建设资源节约型社会的基本国策要求实现电梯节能电梯的节能有非常好的经济效益，社会效益和生态效益。

电梯节能还有巨大的空间，同时符合建设资源节约型社会基本国策的要求，使得电梯节能成为可能。

采用节能电梯技术后可以减少不可再生资源的消耗，对可持续发展具有十分积极的意义。

二、超级电容的涵义与特点超级电容器，也叫功率电容器、双电层电容器，是一种新型的储能装置，它具备许多优点，如无污染、功率密度高、能量密度高、循环使用寿命长等，已广泛运用于重用电源、电动汽车等领域。

具体而言为以下几种特点：○1循环使用寿命长，超级电容器深度充放电时的充放电循环次数可达50万次以上，比其他储能装置寿命长很多。

带有超级电容储能的永磁同步电机—电梯曳引系统杨光【摘要】现有永磁同步电机—电梯曳引系统一般是通过电阻消耗电梯运行过程中的再生能量,耗能大且效率低.对此,文中引入超级电容储能环节,利用双向DC/DC变换将储能元件并联至中间直流母线,通过对变换器的控制,使得系统在永磁同步电机再生发电运行时给超级电容充电,而在电机电动运行时为超级电容放电,以充分利用负载再生能量,提高系统的运行效率.仿真结果表明,相比传统耗能方式,采用超级电容储能可有效回收利用系统的再生反馈能量,系统工作在给定实验条件下,单个周期节约能量占系统所需最大能量的58.8％,同时该系统动态过程中转速超调＜2％,稳态过程中转速转矩静态误差＜1％.由此可知,该系统可实现较好的节能效果,同时还具有良好的运行性能.【期刊名称】《电子科技》【年(卷),期】2014(027)011【总页数】4页(P167-170)【关键词】超级电容;永磁同步电机—电梯曳引系统;双向DC/DC变换器【作者】杨光【作者单位】北方工业大学电力电子与电力传动北京市工程研究中心,北京100144【正文语种】中文【中图分类】TM351电梯作为日常生活必需的电气装置，为人们带来便利。

近些年来，永磁同步电机作为电梯的曳引电机以其优良的控制性能得到了市场的高度认可［1－2］。

而随着能源问题的日益突出，节能已成为当今时代的大主题。

电梯是日常生活中的大型能源消耗装置，其曳引电机工作特性为四象限运行，当其工作在二四象限时，会有较大的能量反馈。

传统做法是在直流母线端并联耗能电阻或逆变装置来处理反馈的能量［3－4］。

本文对超级电容储能在永磁同步电机—电梯曳引系统中的应用进行了研究，并对系统运行性能和节能效果进行了分析。

1 永磁同步电机—电梯曳引系统在常见永磁同步电机—电梯曳引系统中，主要包括供电电网、变频器、曳引电机和电梯负载等部分，其结构如图1所示。

图1 电梯系统结构图电梯负载为位能性负载，当电梯运行于满载上行和空载下行时，曳引电机工作在一三象限，曳引电机处于电动状态;当电梯运行于满载下行和空载上行时，曳引电机工作于二四象限，曳引电机处于放电状态，此时曳引电机会反馈回直流母线大量能量。

电梯节能中超级电容的应用前景探讨摘要:建筑事业的高速发展,使建筑物的楼层不断升高,推动了电梯在建筑项目中的应用。

因而电梯用电成为我国用电的重要组成部分。

为了适应国家可持续发展战略要求,满足经济性要求,选择合理的电梯节能系统是很重要的。

通过对电梯能耗的分析,提出以超级电容器为储能器件的电梯节能方案,分析它的节能原理。

通过介绍电梯节能中超级电容的技术优势,预估该节能方案的节能效果,其应用前景十分广阔。

关键词:电梯节能超级电容现状原理应用前景随着建筑事业的发展,建筑物的能耗越来越多,约占全国总能耗的1/3左右。

其中,空调能耗最大,电梯能耗高居第二。

电梯能耗应该引起业内人士的高度重视,积极探索出节能的最佳方案。

曳引机驱动轿厢升降时所耗电能是电梯耗电的主要组成部分,电动机拖动负载消耗的电能占总耗电量的2/3以上。

因此,研发高效能的电机拖动系统,是实现电梯节能的重要途径,超级电容在电梯节能中的应用,开辟了电梯节能的新时代。

1 超级电容的节能原理分析一般来说,电梯向上运送和向下运动的总量是相同的,说明驱动电动机需要在“拖动用电工况”和“制动发电工况”之间进行反复的交替运行。

回收利用电梯制动电能应当是电梯节能降耗的关键措施,应该成为技术人员的研究方向。

目前广泛使用的变频调速电梯的处理制动电能的两种方案在很大程度上体现了其优越性。

一种是设置制动单元把制动电能泻放,但是这会造成制动电能的浪费,而且会升高周围环境的温度;另一种是另设逆变电路,把制动电能再转变成为三相电流反馈至电网,虽然提高了电能的应用效率,却出现了谐波干扰电网的技术难题,影响了它的推广应用。

在电梯电力拖动系统中,增设超级电容储能模块,经充放电控制单元接入变频器。

变频器在节能电梯的电气结构中占有重要的地位,在电梯驱动电动机处于制动发电工况时,制动电能反馈到变频器,经充放电控制单元向超级电容储能模块供电,储存电梯的制动电能。

充放电控制单元控制电动机拖动用电工况,先由超级电容储存模块供电,当放电电压达到规定值时,再由交流电源整流的直流电供电。

超级电容储能装置在电梯中的研究与实现周小杰;曹大鹏;阮毅【期刊名称】《电力电子技术》【年(卷),期】2011(045)001【摘要】The super capacitor energy storage device to recycle the application of elevator brake power is described. During the running of the elevator,the fluctuation of DC bus voltage is great, this will impact on grid greatly, especially on energy feedback. It will disturb users' electricity distribution system and endanger the operation of power system.The bi-directional DC/DC converter based on the super capacitor energy storage is applied to resolve the problems above, its composition and principle are analyzed.At last, the feasibility of this converter is verified by experiment.%研究了超级电容储能装置在回收利用电梯制动能量方面的应用.电梯在运行过程中的母线电压波动较大,因而会对电网造成较大冲击,尤其是在能量回馈时,对用户配电系统造成较大扰动,危害了电力系统的安全运行.此处提出采用基于双向直流变换器的超级电容储能装置解决上述问题,并对其工作原理进行了分析,最后通过实验验证了方案的可行性.【总页数】3页(P101-103)【作者】周小杰;曹大鹏;阮毅【作者单位】上海大学,机械与自动化学院,上海,200072;安徽理工大学,电气与信息工程学院,安徽,淮南,232001;三明学院,物理与机电工程系,福建,三明,365000;上海大学,机械与自动化学院,上海,200072【正文语种】中文【中图分类】TM46【相关文献】1.超级电容储能装置在混合动力型直流电推系统中应用与实践 [J], 庄伟;孙坚;王春杰;段征2.超级电容储能装置在城市轨道交通中的应用 [J], 聂晶鑫;郭育华;夏猛3.超级电容储能式电梯应用研究 [J], 罗志群;万健如;黄绍伦;韩伟伟4.基于超级电容储能系统的电梯微网电压波动控制策略研究 [J], 陈霞;陈耀;高健;徐悦;刘洪晴;王震5.基于超级电容储能的暂态电压主动防御装置在解决化工企业晃电中的应用 [J], 赵坤;张勇;孙增平;李旷;魏斌;张建因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

超级电容在电梯节能技术中的应用摘要：我国建筑物的能耗约占全国总能耗的28%左右。

其中电梯的用电量仅次于空调，远高于照明、供水等的用电量，电梯的能耗已经引起业界高度重视，因此电梯的节能具有非常重要的现实意义。

电梯的耗电主要来自于驱动轿厢升降的曳引机，电动机拖动负载消耗的电能占总耗电量的70% 以上。

因此研究开发高效能的电机拖动系统，是电梯节能的关键。

本文分析了超级电容在电梯节能技术中的应用。

关键词：超级电容；电梯节能技术；应用；随着新材料电池、超导和超级电容技术的发展，储能技术在电梯节能上应用成为新的研究热点。

其中，超级电容因其具有循环寿命长、充放电速率快、高低温性能好、能量管理简单和环境友好等优点，在新能源、电力系统和电动汽车等领域已经得到了应用。

而在电梯上的应用研究国内尚处理论研究阶段，超级电容储能系统的实际节能效果及对电梯系统的影响应用研究鲜有报道。

1 主要内容随着我国现代化建设的发展，电梯被广泛应用于商务写字楼、高层住宅小区等人们日常进出的场所，其用电量占这些高层建筑物总用电量的17%～25%以上，仅次于空调用电量，且高于照明、供水等的用电量。

但是，电梯节能问题却长期受到社会忽视。

电梯向上运送量与向下运送量大体相当，驱动电动机经常在拖动用电工况与制动发电工况之间短时交替工作。

电梯在运行过程中的功率变化幅度很大，因而会对电网造成较大冲击，尤其是在能量回馈时，对用户配电系统造成较大的扰动，危害电力系统的安全运行目前电梯断电应急平层系统的后备电源多用蓄电池，普通电梯应急平层装置中蓄电池的充电效率为几至十几小时回充95%的电量。

当外部供电电网出现频繁跳闸的现象时，蓄电池的电容量将不能确保电梯应急到平层位置，而且增大蓄电池的电容量会增加应急平层装置的成本，不能从根本上解决充电时间的问题。

同时普通蓄电池并不能做到完全的免维护，超期将失效，需要定期更换，以确保蓄电池电容量的充足。

超级电容器的充电周期仅为几十秒，即使在频繁跳闸情况下也能快速回充电能，确保电梯能应急到平层位置，超级电容完全免维护及寿命长的特点提高了电梯应急平层装置的可靠性和降低成本。

广东省特设协会电梯专业委员会召开2015年正副主任委员第
三次会议
佚名
【期刊名称】《电梯工业》
【年(卷),期】2015(016)004
【摘要】8月4日，广东省特种设备行业协会电梯专业委员会召开2015年正副主任委员第三次会议，针对近期全国电梯安全事故频发现状，探讨我省电梯行业应如何积极反思和应对。

省质监局张志光处长，省特种设备行业协会罗伟坚会长、曾东生副秘书长，省特检院罗志群总工程师以及电梯专业委员会的正副主任委员等出席了会议。

【总页数】1页(P47-47)
【正文语种】中文
【中图分类】TU857
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1.广东省特种设备行业协会召开电梯专业委员会2016年度第一次工作会议
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基于超级电容的电梯能量回收系统的研究随着人们对于能源效率的关注度越来越高，电梯能量回收系统成为了一个备受瞩目的领域。

在这个领域中，超级电容无疑是一种非常有前途的技术，它不仅可以通过电梯的运行过程中回收能量，还可以通过储存这些能量来提高电梯的能效。

超级电容是一种高效的电能储存设备，它可以将电能储存下来，并在需要时释放出来。

超级电容的储能密度比传统的蓄电池高得多，而且它可以进行高频率的充放电，从而使得它在电梯能量回收系统中的应用非常有优势。

电梯能量回收系统基于超级电容的原理是利用电梯下行时产生的动能将机械能转换为电能，并通过超级电容将这些能量储存起来。

在电梯上升时，超级电容将储存的能量释放出来，供电梯的电动机使用，从而降低了电梯电网的负荷。

由于电梯下行的能量可以被回收，这就减少了电梯系统的耗能量，从而提高了电梯系统的能量利用效率。

超级电容的优点不仅在于储能，而且在于其长寿命和高可靠性。

超级电容可以进行高频率的充放电，而且没有记忆效应，这使得它的使用寿命比普通电池更长。

此外，在电梯能量回收系统中使用超级电容，可以显著地提高电梯能量回收系统的可靠性和稳定性。

然而，超级电容也存在着一些缺点。

首先，超级电容的储能密度比蓄电池低，这意味着需要更大的体积来储存相同的能量。

其次，超级电容的成本比蓄电池高，这使得其在实际应用中可能会受到限制。

最后，超级电容的使用环境有一定要求，比如要求低温、干燥等条件。

综上所述，超级电容作为电梯能量回收系统的储能设备具有诸多优势，能够提高电梯系统的能效和可靠性。

在未来，随着超级电容技术的发展和成本的降低，超级电容有望成为电梯能量回收系统中的主流储能设备。

电梯能量回收系统的应用可以极大地提高电梯系统的能效，而超级电容则是这一技术的重要组成部分。

下面，我们来看一些相关的数据并进行分析。

首先，数据显示电梯的耗电量在楼层高度和载重质量相同的情况下随着电梯的速度增加而增加。

以载重1000kg和楼层高度100m为例，电梯速度为1.0m/s时的平均耗电量为7.8kW；速度为1.75m/s时的耗电量为11.7kW；速度为3.0m/s时的耗电量为29.2kW。

超级电容器在电梯节能中的应用一、概述近年来，由于我国房地产建设项目遍地开花，也给电梯生产企业带来了不少的发展与利益，同时也因为频繁的电梯事故，让电梯离不开人们的视线。

其原因主要集中于售后的维护不到位，管理方面过于松懈，检修不及时等。

本文从节能环保的角度进行讨论，着重于传统电梯与运用超级电容器在电梯中使用后的效果比较，从而分析如何通过这一器件的安装来降低电梯的耗能。

从现代社会发展与人类长远谋化的角度来看，节能，在任何地方的节约与环保理念的应用，都将造福子孙后代。

二、电梯耗能分析在电梯的运行过程中，为了克服曳引机产生的能量，传统电梯都会采用制动电阻，将该能量转化为热量，并将其消耗掉。

一般来讲在大多数情况下，电梯所消耗的电能，其中有三分之一是被以此形式间接的浪费掉了。

如果现在的电梯用量为250 万台，那么将会有百分之九十多的再生能量通过散热而耗散，如此算来每天的电量损耗会达到3600 万度，同时由于热量的存在，也会给电梯正常运行带来不安全的隐患，所以从各方面来看，都应该加以解决。

从目前的技术来看，技术难题虽然存在于高次谐波污染电网方面和电磁干扰技术方面，然而由于研究的深入与理论的创新，在节能方面确实出现了一些较为有效的节能方案，例如本文将要进行具体分析的超级电容器的应用。

三、节能方案分析在电梯节能技术方面，我国较为优秀的创新与专利技术在于超级电容器在电梯节能中的应用，即应用这一新型储能器件，利用超级电容回收、利用电梯制动电能。

从运送总量分析，电梯在上与下时，差别不大，一般来讲，在这一过程中驱动电动机经常在"拖动用电工况”、“制动发电工况”二者间进行循环工作, 前者指上行满载的情况，后者指下午满载的情况。

因而从中可以看出，其降耗的关键还依然在于对这一过程的研究之中。

超级电容器的应用，主要是使交流电源通过变频器，接入电动机，并与变频器制动单元相连接（增加一个超级电容储能模块，经充放电控制单元接入）。

超级电容在电梯节能关键技术应用探讨摘要：随着电梯的普及，建筑物的耗电量大幅度增加，故而给电力使用带来了负担。

据调查，每年仅在电梯运行上消耗的电能达450亿千瓦时。

电梯的使用给人们带来方便的同时，也给人们带来了负担。

因此，节能电梯成为了电梯技术研究的新课题及主要的发展方向。

关键词：超级电容；电梯节能；应用探讨Discussion on Application of supercapacitor in elevator energy savingGaoyuFoshan flame mechanical & electrical equipment co., ltd.Abstract: With the popularization of elevator, The power consumption of buildings has increased considerably, Therefore, the use of electricity has brought a burden. According to the survey,Only 45 billion kwh of electricity can be consumed each year in elevator operations. The use of elevators brings convenience to people at the same time, It also brings burdens to people. Therefore, Energy saving elevator has become a new subject of elevator technology research and the main direction of development.Keywords: Ultracapacitor；Elevator energy saving；Application Discussion前言近年来，建筑技术不断的发展，电梯的应用越来越广泛。

关于电梯安全电路试验结果判定的探讨罗志群;代清友;张捷【摘要】电梯安全电路试验目的是确定其在装卸、运输和使用过程中抗振动、抗冲击、抗碰撞及耐温度变化的能力,但对其在各种试验条件下的性能要求是不同的.通过对各种试验结果判定进行分析,提出安全电路进行试验应遵循特定的试验顺序.同时对安全电路的传递元件进行了分析,提出传递元件即是指安全电路的传感元件.【期刊名称】《机电工程技术》【年(卷),期】2012(000)005【总页数】3页(P80-82)【关键词】电梯;电气安全装置;安全电路试验【作者】罗志群;代清友;张捷【作者单位】广东省特种设备检测院,广东广州 510655;广东省特种设备检测院,广东广州 510655;广东省特种设备检测院,广东广州 510655【正文语种】中文【中图分类】TU8570 引言安全电路指由若干元器件组成的、具有确定失效模式的电气和（或）电子安全相关系统。

现代电梯充分利用现代先进控制技术，实现了自动停站应答、自动开关门，完全成为了一种自动运行设备。

电梯自动运行中可能会出现一些危险状态，比如层/轿门被打开、轿厢行程超越极限位置等等，对于这些可预见的危险，电梯在设计时已考虑其出现可能性，并采取了相应措施，使得这些危险出现时，不会对设备和人员造成伤害。

采取的主要措施之一就是在电梯控制系统中设置电气安全系统。

电气安全系统（electrical safety system）指由安全回路和监测装置构成的，电气控制系统中与安全相关的部分。

安全回路（safety circuit）指由电气安全装置组成的部分电气安全系统。

电气安全装置（electrical safety devices）指由安全开关和（或）安全电路组成的部分安全回路。

当监测装置监测到危险状况时，触发电气安全装置动作，电气安全装置使安全回路断开，从而切断主机和制动器供电回路，使电梯停止运行或无法启动运行。

这里可看出，电气安全装置的动作要非常可靠，不能出现无法动作情况，否则在危险状态出现时不能使电梯停止运行，就有可能对人员和设备造成重大伤害。