长沙理工大学“国家级大学生创新性实验计划”项目申请表
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能量回馈装置通过对变频器在电机制动时产生的泵升电压进行控制，利用 PWM 逆变技 术可将再生能源回馈给电网。近年来国外大公司纷纷投入此项研究之中，比如，德国西门子 公司已经推出了电机四象限运行的电压型交—直—交变频器，日本富士公司也成功研制了电 源再生装置，如 RHR 系列、FRENIC 系列电源再生单元,它把有源逆变单元从变频器中分离 出来，直接作为变频器的一个外围装置，可并联到变频器的直流侧,将再生能量回馈到电网 中。但这些产品普遍存在的问题是这些装置价格昂贵,再加上一些产品对电网的要求很高， 不适合我国的国情。
使用能量回馈装置收集电梯再生能源，同时也降低了电梯运行中的发热量，将大大降 低电梯控制系统的故障率，延长使用寿命。
21 世纪能源将日益紧张，我国又是能源消耗大国，节能势在必行。因此，使用能量回 馈装置收集电梯再生能源是利国利民的一件好事，是造福子孙后代的大事！
A
B
M
C
变频调速系统
2．研究的现状与趋势 对于交流变频调速系统，由于二极管的单向导电性能，电机制动的再生能量无法回馈给
串级调速可将电动机的转差功率通过有源逆变回馈给电网，提高了电机的电能使用效率， 还可以把定子侧的高压调速问题转化为转子侧的低压来解决，用低压设备来控制高压电机， 避免了直接在定子侧采用电力电子变换器进行调速带来的一系列问题。特别是近年来，PWM 串级调速技术的发展，解决了传统串级调速方法存在回馈电能功率因数低和电流畸变严重的 缺点。但应用串级调速技术需要对电动机进行改造，因而不适合解决电梯节能的问题。
电网。为了装置的安全运行，这部分能量必须通过一定的途径消耗掉。在中小容量系统中， 一般采用能耗制动方式[1-5]，即通过内置或外加制动电阻的方法将电能消耗在大功率电阻器 中，实现电机的四象限运行。该方法虽然简单，但是有如下缺点：浪费能量，系统效率低； 电阻发热严重，影响系统的其他部分正常工作；简单的能耗制动不能及时抑制快速制动产生 的泵升电压，限制了性能的提高。
综上所述，PWM 整流器在未来的中小容量变频器应用中有着广阔的前景，而能量回馈 装置在变频器的改造和低压大容量变频器的再生能源的利用方面，有着明显的优势。
电梯运营离不开电能，一0 度之间， 如果按照一部电梯每天用电 80 度计算，每年耗电量达 29200 度。由此可见，电梯能耗已经 成为建筑能耗的重要部分。
电梯在使用过程中，有电动运行与发电运行（也叫制动运行）两种状态。其中的发电 运行状态会产生一部分能量，我们称之为再生能源。目前市场上使用的电梯（除进口高速电 梯之外，约占总量的 2%）将再生能源消耗在制动电阻上，在浪费这些能源的同时，也造成 了电梯控制柜的发热。如果将这部分再生能源收集起来，每年节约的电能相当可观。
本项目涉及电力电子技术中的整流、SPWM 逆变技术，以及与能量回馈相关的自动控制、数字信 号处理（DSP）等控制技术，可综合培养学生的理论与实践能力，为以后的工作和深造打下坚实的基 础。
特长和兴趣： 丁梓健作为班级委员有着扎实的专业基础知识，参加了全国大学电子竞赛，具备较强的单片机软、 硬件开发能力和系统设计能力。对电子制作和程序设计有着浓厚的兴趣。 张劲帆曾获校特等奖学金，擅长利用 Protel 软件进行电路设计和制作 PCB 电路板。对优化电路设 计和电子制作有着浓厚的兴趣。 周宇帆曾获校三等奖学金，能很好的应用 MATLAB 软件对系统建模和仿真。对自动控制理论和 数学建模有着浓厚的兴趣。 张建军曾获校三等奖学金，具备较强的 C 语言的开发技能和变流技术应用能力。对程序开发和电 机控制方面有着浓厚的兴趣。
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PWM 整流器[6-8]可实现能量可双向流动，不仅具有 AC/DC 变流特性(整流)，而且还可实 现 DC/AC 变流 (有源逆变)，因而可将电机制动产生的再生能源回馈到电网。PWM 整流器 实现了网侧电流正弦化且运行于单位功率因数，具有绿色电能变换特性。此外，由于 PWM 整流器网侧呈现出受控电流源特性，因而这一特性使 PWM 整流器及其控制技术的应用领域 得到了发展和拓宽，如静止无功补偿(SVG)、有源电力滤波(APF)、统一潮流控制(UPFC)， 超导储能(SMES)、高压直流输电(HVDC)、电气传动(ED)，新型 UPS 以及太阳能、风能等 可再生能源的并网发电等。但 PWM 整流器承担了负载功率的传递，因而不适合大功率的应 用场合，而且，如果应用到现有的二极管整流的变频器中，需要对变频器进行改造，增加了 应用的难度和成本。
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二、立项背景（研究现状、趋势、研究意义等，参考文献和其他有关背景材料） 1．研究的意义
据中国电梯协会提供的信息显示，全国在用电梯总保有量已超过 90 万台，成为世界上 电梯总保有量最多的国家。而且，随着我国城市化进程进入快速发展期，每年都将有超过 15 万台新增电梯（新增电梯数量世界第一）投入使用。电梯作为交通工具，已经成为人们 日常生活不可缺少的一部分。
长沙理工大学“国家级大学生创新性实验计划”项目申请表
项目名称
填表时间： 2009 年 10 月 7 日 电梯节能装置的研制
一、申请理由（包括自身具备的知识条件：自己的特长、兴趣等） 随着社会经济的迅速发展， 能源问题在当今社会中受到越来越多的关注。变频调速系统以其优
良的调速性能而广泛应用于工业领域。但是由于受到技术条件的制约，电机制动时产生的能量往往通 过制动电阻发热消耗掉，造成了电能的极大浪费。能量回馈系统可将再生能量反馈回电网，能大幅降 低变频调速系统的能耗。
我们简单计算一下，一般使用能量回馈装置来收集电梯再生能源，可以节省 15%～45% 的耗电量。按照平均 20%的数据计算，如果全国的电梯都安装了能量回馈装置，每年可以 从电梯中回收 52.56 亿度电。这个数字是什么概念呢？我们看一下，据中国水利网数据，国 家黄河小浪底水电厂每年发电量平均为 51 亿度，也就是说，全国的电梯使用能量回馈装置 来收集电梯再生能源，相当于又造了一个小浪底水电厂！
使用能量回馈装置收集电梯再生能源，同时也降低了电梯运行中的发热量，将大大降 低电梯控制系统的故障率，延长使用寿命。
21 世纪能源将日益紧张，我国又是能源消耗大国，节能势在必行。因此，使用能量回 馈装置收集电梯再生能源是利国利民的一件好事，是造福子孙后代的大事！
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变频调速系统
2．研究的现状与趋势 对于交流变频调速系统，由于二极管的单向导电性能，电机制动的再生能量无法回馈给
串级调速可将电动机的转差功率通过有源逆变回馈给电网，提高了电机的电能使用效率， 还可以把定子侧的高压调速问题转化为转子侧的低压来解决，用低压设备来控制高压电机， 避免了直接在定子侧采用电力电子变换器进行调速带来的一系列问题。特别是近年来，PWM 串级调速技术的发展，解决了传统串级调速方法存在回馈电能功率因数低和电流畸变严重的 缺点。但应用串级调速技术需要对电动机进行改造，因而不适合解决电梯节能的问题。
电网。为了装置的安全运行，这部分能量必须通过一定的途径消耗掉。在中小容量系统中， 一般采用能耗制动方式[1-5]，即通过内置或外加制动电阻的方法将电能消耗在大功率电阻器 中，实现电机的四象限运行。该方法虽然简单，但是有如下缺点：浪费能量，系统效率低； 电阻发热严重，影响系统的其他部分正常工作；简单的能耗制动不能及时抑制快速制动产生 的泵升电压，限制了性能的提高。
综上所述，PWM 整流器在未来的中小容量变频器应用中有着广阔的前景，而能量回馈 装置在变频器的改造和低压大容量变频器的再生能源的利用方面，有着明显的优势。
电梯运营离不开电能，一0 度之间， 如果按照一部电梯每天用电 80 度计算，每年耗电量达 29200 度。由此可见，电梯能耗已经 成为建筑能耗的重要部分。
电梯在使用过程中，有电动运行与发电运行（也叫制动运行）两种状态。其中的发电 运行状态会产生一部分能量，我们称之为再生能源。目前市场上使用的电梯（除进口高速电 梯之外，约占总量的 2%）将再生能源消耗在制动电阻上，在浪费这些能源的同时，也造成 了电梯控制柜的发热。如果将这部分再生能源收集起来，每年节约的电能相当可观。
本项目涉及电力电子技术中的整流、SPWM 逆变技术，以及与能量回馈相关的自动控制、数字信 号处理（DSP）等控制技术，可综合培养学生的理论与实践能力，为以后的工作和深造打下坚实的基 础。
特长和兴趣： 丁梓健作为班级委员有着扎实的专业基础知识，参加了全国大学电子竞赛，具备较强的单片机软、 硬件开发能力和系统设计能力。对电子制作和程序设计有着浓厚的兴趣。 张劲帆曾获校特等奖学金，擅长利用 Protel 软件进行电路设计和制作 PCB 电路板。对优化电路设 计和电子制作有着浓厚的兴趣。 周宇帆曾获校三等奖学金，能很好的应用 MATLAB 软件对系统建模和仿真。对自动控制理论和 数学建模有着浓厚的兴趣。 张建军曾获校三等奖学金，具备较强的 C 语言的开发技能和变流技术应用能力。对程序开发和电 机控制方面有着浓厚的兴趣。
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PWM 整流器[6-8]可实现能量可双向流动，不仅具有 AC/DC 变流特性(整流)，而且还可实 现 DC/AC 变流 (有源逆变)，因而可将电机制动产生的再生能源回馈到电网。PWM 整流器 实现了网侧电流正弦化且运行于单位功率因数，具有绿色电能变换特性。此外，由于 PWM 整流器网侧呈现出受控电流源特性，因而这一特性使 PWM 整流器及其控制技术的应用领域 得到了发展和拓宽，如静止无功补偿(SVG)、有源电力滤波(APF)、统一潮流控制(UPFC)， 超导储能(SMES)、高压直流输电(HVDC)、电气传动(ED)，新型 UPS 以及太阳能、风能等 可再生能源的并网发电等。但 PWM 整流器承担了负载功率的传递，因而不适合大功率的应 用场合，而且，如果应用到现有的二极管整流的变频器中，需要对变频器进行改造，增加了 应用的难度和成本。
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二、立项背景（研究现状、趋势、研究意义等，参考文献和其他有关背景材料） 1．研究的意义
据中国电梯协会提供的信息显示，全国在用电梯总保有量已超过 90 万台，成为世界上 电梯总保有量最多的国家。而且，随着我国城市化进程进入快速发展期，每年都将有超过 15 万台新增电梯（新增电梯数量世界第一）投入使用。电梯作为交通工具，已经成为人们 日常生活不可缺少的一部分。
长沙理工大学“国家级大学生创新性实验计划”项目申请表
项目名称
填表时间： 2009 年 10 月 7 日 电梯节能装置的研制
一、申请理由（包括自身具备的知识条件：自己的特长、兴趣等） 随着社会经济的迅速发展， 能源问题在当今社会中受到越来越多的关注。变频调速系统以其优
良的调速性能而广泛应用于工业领域。但是由于受到技术条件的制约，电机制动时产生的能量往往通 过制动电阻发热消耗掉，造成了电能的极大浪费。能量回馈系统可将再生能量反馈回电网，能大幅降 低变频调速系统的能耗。
我们简单计算一下，一般使用能量回馈装置来收集电梯再生能源，可以节省 15%～45% 的耗电量。按照平均 20%的数据计算，如果全国的电梯都安装了能量回馈装置，每年可以 从电梯中回收 52.56 亿度电。这个数字是什么概念呢？我们看一下，据中国水利网数据，国 家黄河小浪底水电厂每年发电量平均为 51 亿度，也就是说，全国的电梯使用能量回馈装置 来收集电梯再生能源，相当于又造了一个小浪底水电厂！
