变频调速能量回馈装置在节能中的应用

重量为额定载重量的 ４ ％ ～ ０ ０ ５ ％时，轿厢重平衡块才处于双方重量基本平衡状态 ，否则 ，轿厢重平衡块 就会 有 质量差 使 电梯 运行 时产 生机 械位 能．电梯 质量重 的部 件上 行时 ，由电动机 吸 收电 网电能转 换 的机械
位 能增 加 ，电梯 质量 重 的部件 下行 时 ，机 械 位能 减少 ，这减 少 的机 械位 能 释放 出来 通 过 电动 机转 变 为变
关键 词 ：节能技 术 ；能量 回馈 ；变频 回馈 ；电梯 中图分类 号 ：Ｔ ２ ２． Ｐ ０＋ ７ 文献标 志 码 ：Ａ 文章 编号 ：１０ —８ ４２ １） ｌ ０ ００ ０ ９２ ５ （０ １一 ４ —４ ０ ０
当前 电梯 已成 为 耗 能大 户 ，电梯 节能 降 耗 已引 起社 会 各界 的关 注 ．电梯 行业 通 过 近几 年 的研 究 和 开 发 ，一 些 电梯 的节能技 术 也 日趋 成 熟 ，特 别是 永磁 同步（ＭＳ ￣ 动技 术与 制动 电能 回馈 利用 变频 回馈技 Ｐ Ｍ） 术的重 大突破 ，为 电梯 节 能带来 了巨大空 间 ．电动机及 其 负载节 约 电能 的途径 主要 有 两大类 ：１提 高 电动 ） 机 或负 载的运行 效率 ．如何让 电梯 变得聪 明而 省 电 ， 现代 控制 技术 解决 了这 一问题 ．人 工神 经元 ” 同一个 “ 如 信 息处 理 和记忆 库 ，它 以每 一周 为 时 间段 ，记载 着这 一 周 电梯 的运行 情 况 ． 据记 载 的信 息 ，“ 工 神经 根 人 元 ” 生成 最 为省 电 的运 行 模式 ¨，控制 大楼 里 的多 台 电梯 ，让 它们分 ］明确 ，在 适 当 的时 间到达 适 当 的 会 Ｊ 二 位置 ，方便乘 客 上下 ，又减 少 了电梯启 动 、运 行次数 ．对群梯 而 言 ，节 约 电能可 达 ３ ％ 以上 ．另外 如无人 ０ 乘 坐时 电梯 照 明 自动关 闭 、 自动扶 梯 自动停 止 或低 速 运行 等 等 ，都是 以提 高 电动机 运 行效 率 为 目标 的节 能措 施 ；２￣用 变频 回馈器 将 大 电容 中储存 的 电量无 消耗地 回送 给 电网 ，使 电动 机 和负载 在单位 时 间 内消 ）ｌ Ｊ 耗 的电 网电能下 降 ，从 而达 到节 电的 目的．变频 回馈 即属于第 二类 节约 电能 的典 型装置 Ｊ ．

科 技｝ 坛 ｌ 论ｌ
科 黑江— 技信息 — 龙— —
浅 谈能 量 回馈 型节 能 电梯 的推 广 意 义
张 帆

（ 建 省特 种 设 备 检 验 院 ， 建 福 州 ３０ ０ ） 福 福 ５ ０ ３
摘 要： 具体分析 了采用永磁 同步 电机（ Ｍｓ 和 变频 变压调速 系统（ ｖｖ ） Ｐ Ｍ） ｖ Ｆ 相结合的方式 ， 并结合全数 字４ （ Ｓ 电能 回馈控制 系统实现 节 ￣ Ｄ Ｐ） ５ 能 目的 工 作 原 理 。 阐述 该 技 术 在 电梯 领 域 的 实 际应 用 和社 会 意 义 。 关键词 ： 电梯 ； 能量 回馈 ； 节能 ；ＭＳ Ｄ Ｐ Ｐ Ｍ；Ｓ 当前 电梯 已成为耗能大户， 电梯节能降耗 已 引起社会各界的关注。电梯行 业已比以往任何时 候都更为努力地为减少电梯的能耗进行探索 ， 通 过 近几 年 的研究 和开 发 ，一些 电梯 的节能 技术 也 日 趋成熟 ， 特别是永磁同步（ＭＳ 驱动技术与制 Ｐ Ｍ） 动电能 回馈利用技术的重大突破 ，对电梯产品总 能 耗产 生 了巨大 影响 ，为 电梯 节 能带 来 了巨 大空
间。
采 用最 新全 数字 化 （ Ｓ ） Ｄ Ｐ 电能 回馈 控制 系统 的永磁同步电梯解决了普通节能电梯变频器回馈 单元的功能较少，而且其大部分功能由硬件电路 实现 ， 造成硬件电路复杂 、 维护工作量大 、 输出电 能质量不够高等缺点。采用 Ｄ Ｐ控制变频器系统 Ｓ 框图如图 ｌ 所示。系统由变频器主回路 、 能量回馈 装置 、 控制电路 、 驱动电路 、 系统保护 电路和采样 电路等组成。 其工作原理是： 当电机处于发电状态 时 ， 相 交流 电压 通过 不可 控整 流模 块 整 流 ， 到 三 得 的脉动直流电经过 电解电容 ｃ滤波 ，输出稳定的 均 ３ ％以上 。 ０ 直流电压。ＩＭ逆变电路根据 Ｓ Ｐ Ｐ Ｖ ＷＭ信号对该 ２ ０世纪 末随 着科 学技术 发 展 ， 电梯 变频 变压 直流电压进行斩波，形成 电压和频率 口调的三相 ｒ 调速 技术 已经 普及 ， 来的 交流 双速 、 流 调压 比原 交 交流 电驱 动 Ｐ Ｍ运 行 ； 电机处 于发 电状 态 时 ， ＭＳ 当 检测直流侧电压 ， 当电压值超过设定值时， 启动能 调速电梯在舒适性和降低能耗方面都有了较大提 高。 采用 变频 调速 技术可 以节 能降 耗 、 改善 控制性 量 回镌｝ ， 生 能 量通过 能 量回馈 装置 反送 电 网。 器 再ｌ 图ｌ 中控 制与 驱动 电路 包括 Ｄ Ｐ系统 电路 、 Ｓ 能、 提高产品运行质量。其中应用得最为广泛是通 用变频器 ，通用变频器大都为电压型交一直一交 正常运行等缺点。目前 ， 仿 渡 ｌ电路 、ＷＭ驱动电路 、／ Ｙ ｌ Ｐ Ａ Ｄ转换 电路 、 码 变频器。＿相交流电首先通过二极管不控整流桥 梯和电能回 ＿ 馈型节能电梯普及率已经很高。为了 盘接 口电路等。采样电路包括变频器输出电流采 电机转速及转子磁极位置采样电路 、 直流 得到脉动直流电， 再经电解电容滤波稳压， 最后经 解决 电动机处 于再生发电状态产生 的再生能量 ， 样 电路、 无源逆变输出电压、频率可调的交流电给电动机 德国西门子公司推出了电机四象限运行的电 压型 侧 电压采样电路以及能量回馈器的输出电流采样 同步电压检测电路。 系统保护电路由启动限 供电。 这类变频器功率因数高、 效率高、 精度高 、 调 交 一 一 直 交变频器，日 本富士公司也成功研制 了 电路 、 速范围宽，所以在工业中获得广泛应用。进入 ２ 电源再生装置 ，如 Ｒ ｌ ＨＲ系列 、Ｒ Ｎ Ｃ系列电源 流电路 、 ＦＥＩ 过压保护电路 、 Ｍ故障保护电路 、 Ｉ Ｐ 过流 世纪低功耗永磁同步无齿轮 电梯在全球得到推 再生单元 ，它把有源逆变单元从变频器 中分离出 保护电路组成。 该电路集成度高 ， 回电网的电 且输 广 ，该 技术 电梯 从 ２ ０ 年 开 始进 人我 国办 公楼 、 来 ， ０１ 直接 作 为变频 器 的— 个外 围装 置 ， 并 联到 变 能 质 量稳 定 ，无高 次谐 波 干扰 ，同时节 能效 果 达 可 ０ 住宅楼 、 酒店等场所 ， 经过 １ ０年的发展， 全国的无 频器的直流侧， 将再生能量回馈到电网中。 这些装 ３ ％ 以上 。 齿轮电梯市场从原来的不足千台增长到近 ２ Ｏ万 置普遍存在的问题是价格昂贵 ，再加上一些产品 现 在 我 国 节 能 电梯 技 术 在 某些 方 面 已 经 达 台。 作为电梯的核心部件， 曳引机直接影响着电梯 对电网的要求很高， 不适合我国的国情。同时早期 到了国际领先水平 ，但是节能电梯的普及率还很 的 节能效率。 传统的电梯曳引机大多采用蜗轮 、 蜗 回馈节能技术也存在一些不足 ： 首先， 电梯能量回 低 ， 有关数据显示 ， 国约有 ８％的电梯为交流双 我 ０ 杆传动方式， 具有体积大 、 传动效率低 、 运行噪音 馈技术对电梯使用场合有要求。 —般来说， 电梯额 速 、 流调 压 调速 、 频 变压 调 速 的有 齿 轮 电 梯 ； 交 变 大， 耗能量大等缺点。永磁同步电机的转子采用了 定 速 度越 快 、 定 载 重 量越 大 、 升高 度 越 高 ， 额 提 节 低 功耗 永 磁 同步 无齿 轮 电梯 普 及率 不 及 ２ ％ ； ０ 可 永磁材料 ， 没有励磁 电流 ， 电机发热少， 无需阻尼 能效果越显著 ； 相反， 梯速越慢 、 额载越轻 、 提升高 以能源再生的造能回馈型节能电梯普及 率不及 绕组 ， 效率和功率因数都比较高， 在轻载运行时节 度越低 ， 节能效果则不明显。其次 ， 能量回馈装置 ２ ％。节能电梯的未来市场容量十分可观 ： 一是房 能效果明显 ， 长期使用可以大幅度节省电能。比外 节电效果虽然明显 ， Ｊ 但不易量化。最后 ， 能量回馈 地产市场快速发展 ，二是西部地区的开发建设速 该类 电梯还具有噪声低 、 污染少 、 结构紧凑 、 重量 装置采用变频器作为逆变环节， 即使有电抗器 、 电 度加快， 使得对电梯的需求继续扩大。中国电梯协 轻等优点。目前电梯市场上， 国际上知名的电梯公 容器、 去噪等滤波环节 ， 且使用双 Ｐ ＷＭ脉宽调制， 会相关负责人表示， 我国将在 ２ １ ０ ０年成为世界节 司如通力（ Ｏ Ｅ 、 ＫＮ ） 奥的斯（ Ｉ 、 、 Ｏ Ｓ 三菱 蒂森等相 其波形也不免有些畸变 ， Ｔ ） 在回馈的能量中， 其电流 能电梯推广使用最多的国家。国家有关部门也表 继推出永磁 同步驱动的无齿轮曳引机 的小机房 ／ 谐波畸变约在 ５ ～ ％之间。这些高次谐波对市 示， ％ ７ 将在一定时间内在全国范围内推广节能 电梯。 无机房电梯产品。永磁同步驱动无齿轮曳引机迅 电、 对电网及其用电设备都有不 可忽视的影响 ， 从 若在新电梯产品上广泛应用永磁同步电机 、制动 速成为电梯的主流传动方式 。 采用永磁同步电机 而产生对电源 、 环境的污染， 电磁干扰 。 电能 回馈等节能技术 ，全国仅 （ 下转 ３ ２页） ２

泵升电压 变频器
理 ， 计 了 以 Ｄ Ｐ为 核 心 的 能 量 回馈 制 动装 置 的软 硬 件 。 实 现 了 能量 的 回馈 制 动 。 设 Ｓ
关键词 能量 回馈
中图法分类号
Ｔ ３４６ Ｍ ４． ；
文献标志码
Ａ
通用变 频系 统 由 于采 用 了不 可 控 整 流 ， 能量 只
、 ＿ —一
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线电压继续升 高并超过 设定的允许启动逆 变器工
作 电压 ， 量 由有 源 逆 变 装 置 的 ６个 Ｉ Ｂ 能 Ｇ Ｔ流 回交
Ｎ
流 电 网侧 。 当直 流 母 线 电压 下 降 到 另 一 设 定 的关
图 １ 泵 升作用等值 电路
闭逆变器 工 作 电压 时 ， 闭有 源逆 变 装 置 ， 量 回 关 能 馈结 束 。
再生 发 电状 态 ， 差为 负 ， 管 反 电 势 多低 ， 个 续 滑 不 六
流二 极管 都 会 利 用 主 管 断 开 时 电机 漏 感 产 生 的 泵
升作 用将 电机 的再 生 电 能 回送 到 直 流 回路 。从 续 流 回路看 ， 流 回路 是 钳 位 电压 ， 管 每关 断 一 次 ， 直 主
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态时， 能量 由变 频 器 电 机 侧 流 回直 流 侧 ， 致 直 流 导
ｆ ｌ
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侧泵 升 电压 升 高 。 当直 流 母 线 电压 超 过 电 网 线 电
压峰 值后 ， 流 桥 由 于 承 受 反 压 而 关 断 ； 直 流母 整 当
Ａ —— ， — ——
回馈变频器直流侧。图 １ 所示为二极管续流时的等

关键 词： 电梯 节能 ； 能量 回馈 ； 节能技 术
１ 电梯 实现节 能的原 理 和可能性分析
能量 回馈装置 ， 虽然有 电容器、 电抗 器， 以及去噪等滤波环节，
Ｗ Ｍ 脉 宽调制， 还是会出现 波形的畸变。 当前， 在回馈的 在 实际使用过程 中， 电梯用 电量较大 的部分是 ： 用于驱动 或 者用Ｐ 电流谐波畸变大概为５ ％ 一 ７ ％ 。 产生的这些高次谐波直接 电梯轿厢运 行的电动机需要消耗过 大的能量。 调查表 明， 电梯 能量中， 影 响着 电网、 市电、 用电设备， 造成 电磁干扰 ， 环境 、 电源 的污 的电动机拽轿厢运行时消耗的电量约占总能量 的７ ２ ％ 。 那么， 电
动机拖 动系统 的高效节能将成为实现电梯 节能的核心。 在 实际 染 。
应用 当中， 有较 多的途 径可 以实现 电机 拖动系统 的节 能， 其 中 ３ 能 量回馈节 能技术 在电梯节 能中的时间应 用 非常值得 当前应用和研 究的一个 途径是： 通过能 量回馈器将 电 能量 回馈器是根据 能量回馈技术 在电梯节能 中实践应 用 梯运行时产生的机械能转变成 电能， 在通过交流 电网将这部分 而制造的一种装 置。 其主电路组成为高智能模块 Ｉ Ｐ Ｍ 、 隔离二极 电能应用在其他 用电设备上 ， 这样就可 以相应的降低电机 拽动 管Ｄ １ 、 Ｄ ２ 、 Ｉ Ｇ Ｂ Ｔ 、电容、 滤波 电感 等电子元件。 能量 回馈器 的关 系统 的在 整个 电网电能的消耗量 ， 从实现 了电梯节 能的目的。
术 就 是 在 这 个 理论 和 原 理 的基 础 上 研 究 发 展 的 。
电， 并向电网中输送 ， 可达 到３ Ｏ ％ ～ ４ ０ ％ 的节能率。 没有电阻发热
进 一步使机房的环境温度 得以降低 ， 并 使电梯 控 目前 ， 基 本上使用的 电梯多为变 频 电梯 ， 当启动运行 速度 元件 的影 响， 制 系统 的运 行温 度得 以改善， 不 再会出现控制 系统 死机 的现 达 到最 大时， 也将产生出最大 的机械动 能； 当到达层站之前， 变 进一步使电梯 的使用寿命得到延长 。 同时， 机房 内不 再需要 频 电梯要逐渐减速， 此时的减速过程就是 电梯将机械动能释放 象， 使 用空调等 其他相关 的散热设备， 大量 的节省了机房 内各种散 的过程 。 变频 调速 器可 以借助电动机将 电梯运行 时产生的机械 环保、 节能 ， 进而使 电梯更 加省电。 这 能转化 为电能， 并在大 电容 中储存。 在实际应用 中， 当大电容中 热设备和空调的耗 电量， 类 Ｉ Ｐ Ｃ — Ｐ Ｆ 系列 电梯 中使用 的回馈 自动单元应用的是Ｄ Ｓ Ｐ 中央处 储存 的电能越多， 那么将会有过 高的电容 电压， 如未能将这些

电梯运行管理的节能措施一、合理安排运行时间，减少空载率根据建筑物的使用规律和人流情况，合理安排电梯的运行时间，避免在非高峰时段电梯的空载运行。

可以通过智能调度系统，优化电梯的运行顺序和停靠楼层，减少电梯的空载率和等待时间。

二、实施变频调速，降低能耗采用变频器调速的电梯，可以在乘客数量较少时降低电梯的运行速度和电机功率，从而有效降低能耗。

变频调速能够根据实际负载情况调整电梯的运行速度，避免了不必要的能耗。

三、安装能量回馈装置，回收释放的能量在电梯的运行过程中，势能和电能会被释放出来。

通过安装能量回馈装置，可以将释放的能量转化为直流电并回馈到电网中，供其他电器使用。

这不仅可以减少能耗，还可以降低机房的温度，提高电梯的运行效率。

四、建立智能管理系统，实时监控调整电梯运行状态引入智能管理系统，实时监控电梯的运行状态和能耗情况，通过数据分析优化电梯的运行管理。

例如，智能管理系统可以根据实时客流情况自动调整电梯的运行状态，优化运行顺序和停靠楼层。

同时，管理人员可以通过智能管理平台实时掌握电梯的能耗情况和故障信息，及时进行维护和保养。

五、加强维护保养，确保电梯高效运行定期对电梯进行维护保养，确保电梯设备的正常运行和使用寿命。

通过定期检查和更换磨损部件，可以减少电梯运行中的摩擦和能量损失。

同时，对电梯的控制系统和传动系统进行定期调试和校准，确保电梯在最佳状态下运行。

六、优化电梯控制逻辑，减少无效往返优化电梯的控制逻辑，减少电梯在无乘客情况下的空载往返。

例如，通过智能算法分析预测乘客需求，提前调度电梯前往相应的楼层。

此外，优化电梯的召唤响应逻辑，减少电梯不必要的移动和停靠。

七、推广节能电梯，使用高效电机选择节能型的电梯设备和高效电机，能够从根本上降低电梯的能耗。

在采购电梯时，应优先选择节能认证的电梯产品，并采用高效电机和节能技术。

例如，永磁同步电机、能量回馈技术等可以提高电梯的能效。

八、提高操作人员节能意识，加强节能培训对电梯操作人员进行节能培训，提高他们的节能意识和操作技能。

定 电流 的 ６％左 右 ， 这点 看 ， 有 ３％左 右 的 能量 ０串电阻存在 的 问题
丰海煤矿 ３０提升绞车原采用 １０ Ｗ／ ０ １ ３Ｋ ３ Ｖ绕 ８ 线 式 电机 串 电阻 调速 ，用 交流 真空 接 触器 实 现 五段 速 度 切 换 ； 成 了 低 速 降压 启 动 、 位 切换 加 速 、 形 档 全 速 运 行 、 位 切换 减 速 、 速 降 压 停 车 的工 作 过 程 。 档 低 这 种 运行 方 式 存 在 明显 的 缺点 ，主要 体 现在 以下几 个 方 面： （ ） 量 的 电能消 耗在 转 子 电阻上 ， 成 了严重 １大 造 的能源浪费。当料车空车下放时， 电机的转速超过了 同步转速 ， 电机 处于发电状态 ， 由于没有能量处理环 节， 大量 的电能消耗在转子 电阻上 ， 致使 电机能耗增 加， 不但浪费大量的 电能 ， 而且使 电机铜损 、 损增 ２ 能量反馈型变频调速 的工作原理 铁 加 ， 大 了 电机 的维 修 费用 。从现 场 情况 看 ， 放 时 增 下 电机 电流 与 提 升 时 基 本 相 同 ， 在 ２ ０ 都 ０Ａ左 右 ， 当 相 控制电路采用 Ｐ Ｃ精确控制 ，用变频调速系统 Ｌ 于电机的额定 电流 ，而空载时电机 电流大约应在额 替代原工频调速系统 ， 同时保 留工频调速系统 ， 两 使
在煤矿企业 的生产 中，矿井提升绞车担负着提 煤、 运料 、 运送人员等繁重任务 ， 在整个生产 中占据 着 十分重要的位置 ， 一旦出现故障 ， 就将影响全矿 的 运输 和生产 ，因此它的正 常运行起着至关重要 的作 用 ， 别 是 每年 也 消耗 掉 大 量 的 电能 ， 特 用在 提 升 绞车 上使用 的电费也是非常可观 的一笔经济账 ，如何可 以 减少 使 用 在 提升 绞 车上 生 产 成本 ，也是 一个 非 常 重 要 和需 要解 决 的 问题 。本 文 以丰 海 煤矿 ３０矸 场 １ 提 升绞车为例 ， 该矿井坡度为 ２ 度 ， ５ 坡长为 ２０ ， ５米 每年担负着 １０ ０ 部矸石 的提升任务， ８０ ０ 采用蓝海华 腾 Ｖ一 ５ Ｈ系列高性能矢量控制型变频器 ， 取得较好的 安 全 性 能及 节 能效果 。

电梯能量回馈装置的节能性研究摘要：电梯的运行是一个系统且对稳定性和安全性的要求较高的工作，在持续应用的背景下，电梯运行的总体能量消耗也是相对较大的。

通过辅助装置的安装达到电梯能量回馈的目的，是现代电梯运行状态所追求的主要目标，电力能量回馈装置的结构和运行状态直接影响着装置的节能效果，因此，需要结合具体的运行系统和能量回馈装置的结构对节能效果进行分析，为在运行过程中取得更好地节能效果提供支持。

关键词：曳引电梯；能量回馈；节能分析0 引言回馈装置实际上是对能量实现二次循环利用的先进技术性装置。

在节能环保和可持续发展作为基本要求和基本政策提出的大背景下，各行各业在工作开展中都应当重视节能降耗的问题，通过引进先进的技术和设备达到提高节能效果的目的，而且对于资源的最大化利用也是降低运行成本的一种关键性措施。

对于本文研究的电梯能量回馈装置而言，要想充分发挥其作用，就需要对装置的基本结构、运行原理以及运行线路上各个装置的功能发挥要点进行全面的了解。

从本质上来说，电梯运行的过程本身就是一个能量相互转换的过程。

具体的能量转换形式为重力势能以及电能之间的转换。

能量回馈装置的工作状态也具有一定的系统性，主要是依托变频器装置实现将直流侧储存在电容中的电力资源向交流电的方向转变，当直流电转变为交流电后，电力资源就具备了二次应用的价值，这部分交流电可以通过直接反馈的形式回归到电网系统中[1]。

在整个系统中，电路上锁包含的装置设备有二极管、串联电感设备、三相IGBT全桥以及滤波电容。

在连接方式上，是将回馈装置的输入端与变频器的直流电源母线进行连接发挥作用的，另外，为了消除其他设备和整个电力系统网络的干扰作用，还需要在线路内部装上扼流电抗器。

当对装置本身的运行状态有了整体上的了解，才能为进一步的节电率测试工作提供便利。

1.电梯的四象限运行在曳引驱动电梯的工作过程中，电梯的额定载重量、对重重量、轿厢自重之间的关系为：其中，为轿厢自重，为对重重量，为电梯的额定载重量，为电梯的平衡系数。

能量回馈技术在电梯上的应用分析和节能效果探讨文章从能量回馈技术入手，探讨了该技术在电梯节能中的实际应用，并对有源能量回馈器在电梯节能方面的效果和推广电梯节能的必要性进行了分析和介绍，以达到节电和改善系统运行环境的目的。

标签：能量回馈器；节能；电梯前言随着经济的快速发展，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。

使用能量回馈型节能电梯还可以节约开发成本和节省电费由于采用高效无齿轮节能主机和无齿轮曳引主机，使电机的功率和电梯的主电机功率大大减小，使消耗的电和变频器的功效均大幅度降低。

1 能量回馈技术的分析与研究1.1 能量回馈技术的特点能量回馈技术在国内已经有了研究和发展，并且有与之相关的产品问世。

能量回馈系统中的拓扑结构，由于其功率开关的器件不同而可以被分为全控器件型结构以及半控器件型结构两大类。

全控型器件，如IPM、GTR、IGBT或MOSFET 的结构特点为动态响应迅速、集成度和开关频率高，并且利用这类全控型器件还能够使系统的效率大大提升。

半控器件型结构又称晶闸管型器件结构，这类结构中的晶闸管具有超强的耐浪涌冲击、耐流和耐压能力，这是比全控型功率器优越的地方，并且价格较低，保护和驱动电路简单。

1.2 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、串联電感、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。

该有源能量回馈器的功能，如图2。

电梯节能在电梯技术的研究和发展中一直被广泛关注，主要有关于电梯驱动控制系统、能量回馈系统和电梯曳引机驱动技术方面的节能。

能量回馈原理
能量回馈原理主要是将运动中负载上的机械能（位能、动能）通过能量回馈装置变换成电能（再生电能）并回送给交流电网，供附近其它用电设备使用，使电机拖动系统在单位时间消耗电网电能下降，从而达到节约电能的目的。

具体来说，能量回馈的原理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效果。

能量回馈技术常用于变频调速系统中，特别是大惯量、拖动性的变频调速系统中。

这种技术能够将电机减速过程中所产生的再生电能回馈到电网，同时协助系统实现快速制动功能。

在实际应用中，能量回馈技术能够提高设备的运行效率，降低能耗，同时还可以减少机房温度，节省机房空调的耗电量。

因此，能量回馈技术在节能减排、提高能源利用效率等方面具有重要意义。

以上内容仅供参考，如需更多专业信息，建议查阅相关文献或咨询相关学者。

。
介 绍 了 电 能 变 换 的形 式 能
、
量 回馈技术及 能 量 回馈 基 本 电路等 能 量 回馈 技 术原 理
、
，
并将
、
该技术应 用 于 交 流 电子 负 载 分 布式 发 电 系统 的 并 网供 电 电
动机 制 动再 生 能量 等场 合 节 能效 果 十 分 显 著
．
。
关 键 词 ：节 能 减 排 ；电 能 量 回 馈 技 术 ；能 量 循 环 利 用
。
能 量 回 馈 基本 电路
种形式 其
．
能量 回馈 基 本 电路 示 意 如 图 3 所 示 其等效 电
，
核心 技术在于 逆变控制技术 逆变是将直 流 电源 (蓄
电 池 干 电池 太 阳 能 电 源 整 流 电 源 等 ) 转 换 成 交 流
、
、
路如图
4
所示
L
。
它采用三 相桥式逆变结构 交流侧
，
、
电感 L № L №
式 中 ： ｕ ｕ ｕ 为供 电 网交 流 电压 ， 当它们 一定 时 ， ｉ ｉ ｉ 为 供 电 网 交 流 电 流 ） 幅值 和 相 位 由 ｕ 、 （ 的 — ｕ ｕ 中 的 基波 分 量 的幅 值 及 其 与 ｕ ｕ ｕ。 相 的
图 ４ 能 量 回 馈 等 效 电 路
它们 相互 之间 的关 系方程 式 为 ： 『 一 （Ｊ Ｎ尺 ） ｕ ｕ ＝ｊ Ｌ ＋ ×ｉ ＇ ｏ
图 ６ 能 量 回 馈 型 电 子 负载 应 用
｛ｓ ｍ ＝ｊＪ Ｎ尺 ） Ｎ ／ － ｃ （ Ｌ＋ ×ｉ ￣ ｂ ｏ ｈ
【 ． （ ＪＮ尺 ） ｕ一 ． ｊ Ｌ ＋ ×ｉ ｕ＝ ＇ ｏ
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能量回馈技术与应用范例能量回馈技术与应用范例一、技术简介在电梯、矿山提升机、港口起重机、工厂离心机、油田抽油机等许多场合，都会伴随着负载势能、动能的变化。

比如，提升机、起重机等在下放重物时势能会减小，离心机设备在停机时，动能会减小。

而由能量守恒定律我们知道，能量是不会凭空消失的，那么这部分能量通过电机转换成为了再生电能。

实际上，在采用变频调速的设备里，这部分电能一般是通过能耗制动电阻再转换为热能浪费掉了。

如果能够有一种装置，将这部分再生电能利用起来，那么不是可以省下这部分电能，起到节能降耗的效果吗？能量回馈装置就是这样一种技术。

它使用的电力电子变换技术，其主要实现的作用就是将上述设备在运行过程中所产生的再生电能利用起来，并转换为所需的电能再利用，起到节电的效果。

二、能量回馈技术基本原理该技术将运动中负载上的机械能（势能、动能）通过能量回馈装置变换成电能（再生电能）并回送给交流电网，供自身或其它用电设备使用，使电机拖动系统在单位时间消耗电网电能下降，从而达到节约电能的目的。

能量回馈装置的作用就是能有效的将电动机的再生电能高效回送给交流电网，供周边用电设备使用，节电效果十分明显，一般节电率可达15%～45%。

此外，由于无电阻发热元件，机房温度下降，可以节省机房空调的耗电量，在许多场合，节约空调耗电量往往带来更优的节电效果。

但是，现行的国家电网不允许零星的再生电力回馈给公共电网，所以，现阶段的能源回馈装置产生的电能都是供给自身或周边的电器使用。

三、实践范例——电梯的能量回馈装置介绍1、技术背景随着现代化工业的高速发展，能源紧缺已成为日益突出的世界性问题。

我国近年来电能供需矛盾也日益突出，节能已成为中国经济生活势在必行的选择。

B、电梯能量回馈装置的基本原理系统的主回路结构如图2所示，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。

根据中国电梯行业协会的统计数字，截至目前国内电梯的保有量约为250万台，国内每年销售的新梯正以50万台以上的速度递增，中国已经成为世界电梯超级大国。

随着中国电梯数量的不断激增，一部普通的电梯每天约用电50~150度。

按照每台电梯用电量80度/天,保守数量全国电梯250万台计算，每天消耗电能约为20000万度，每年的消耗的电能为720亿度,全国每年电梯消耗的电能接近三峡水电站一年的发电量，可见电梯消耗电能巨大。

电梯节能需求刻不容缓，节能电梯将是未来电梯发展的必然趋势。

最近10年，无齿轮曳引机已经逐步取代了有齿机，比传统的有齿轮曳引机节能40%左右，在电梯节能上已经迈开了一大步，但电梯的能耗依然很大，和空调并称两大“电老虎”，节能需求依然迫切。

近年来市场上又出现了电梯能量回馈装置，向电梯节能方向上又迈了一大步。

目前,国内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。

由于电梯运行过程中，通过电阻产生的热量非常之高，电阻局部温度通常都是在100℃以上，为了使机房温度降低到常温状态，让电梯免于因高温而产生故障，用户需要安装大排风量的空调或风机;在电梯功率较大的机房，往往需要空调、风机同时使用，或是多台空调、多台风机同时启动。

在有些地方降温设备的耗电量往往比电梯的用电量还要高，用户明知能耗严重，却毫无办法。

1、电梯运行特性及现行节能众所周知，电梯是往复运动的，在电梯重载上行和轻载下行时，曳引机处于电动状态，带动轿厢运动;而当电梯在重载下行和轻载上行时，曳引机是发电状态，曳引机所发的电会是驱动器的直流电压升高，为了保证驱动器的正常工作，必须将所发的电处理掉，传统的做法是在驱动器上加制动单元和制动电阻，以热损耗的方式将曳引机所发的电通过制动电阻消耗掉。

由于曳引机所发的电被制动电阻以热能耗的方式消耗掉，没有有效的利用起来，目前也有一些方案可将这部份能耗加以利用，主要有以下几种：(1)采用大电容储能的方式，在电梯曳引机处于发电状态时，通过电路给大电容来充电，而大电容的电能用来给驱动器的控制电路部分来提供电能;采用大电容储能的方式实现了对所发的电再利用的一种进步，但是驱动器的控制电路部分功率很小，所以所消耗的电能也很小，因此曳引机所发的电能无法全部储存在大电容中，无法储存的部分还是需要通过制动电阻以热能的方式来消耗掉。

能量回馈技术与应用范例一、技术简介在电梯、矿山提升机、港口起重机、工厂离心机、油田抽油机等许多场合，都会伴随着负载势能、动能的变化。

比如，提升机、起重机等在下放重物时势能会减小，离心机设备在停机时，动能会减小。

而由能量守恒定律我们知道，能量是不会凭空消失的，那么这部分能量通过电机转换成为了再生电能。

实际上，在采用变频调速的设备里，这部分电能一般是通过能耗制动电阻再转换为热能浪费掉了。

如果能够有一种装置，将这部分再生电能利用起来，那么不是可以省下这部分电能，起到节能降耗的效果吗？能量回馈装置就是这样一种技术。

它使用的电力电子变换技术，其主要实现的作用就是将上述设备在运行过程中所产生的再生电能利用起来，并转换为所需的电能再利用，起到节电的效果。

二、能量回馈技术基本原理该技术将运动中负载上的机械能（势能、动能）通过能量回馈装置变换成电能（再生电能）并回送给交流电网，供自身或其它用电设备使用，使电机拖动系统在单位时间消耗电网电能下降，从而达到节约电能的目的。

能量回馈装置的作用就是能有效的将电动机的再生电能高效回送给交流电网，供周边用电设备使用，节电效果十分明显，一般节电率可达15%～45%。

此外，由于无电阻发热元件，机房温度下降，可以节省机房空调的耗电量，在许多场合，节约空调耗电量往往带来更优的节电效果。

但是，现行的国家电网不允许零星的再生电力回馈给公共电网，所以，现阶段的能源回馈装置产生的电能都是供给自身或周边的电器使用。

三、实践范例——电梯的能量回馈装置介绍1、技术背景随着现代化工业的高速发展，能源紧缺已成为日益突出的世界性问题。

我国近年来电能供需矛盾也日益突出，节能已成为中国经济生活势在必行的选择。

作为现代建筑最大“用电老虎”之一的电梯，已成为节能研发的首选。

据中国电梯协会提供的信息显示，截止到2008年年底，我国电梯的保有量已达到115．3万台，居世界之首。

而且，随着我国经济生活进入高速发展时期，电梯的使用量还在以年均15％—20％的速度递增。

动的问题是能量反馈技术在高速电梯和超高速电梯上得以运用的关键。 大多数 中低 速电梯采用能量 回馈技术没有很大 的意义 ，因为 它们使用的 是蜗 轮蜗杆 减速的驱动主机 ， 然 而这 种主机反传动 的效率 不高。 目前 ， 在 中低速电梯上运用永磁同步无齿传动技术是为能量回馈技术的使用奠定 基础 。现在很多 电梯公 司都 已经 陆续发 现了在 中低速电梯上运用永磁 同
器的 Ｐ Ｎ 线相接。
着 电梯速度 的加快和楼层增高而提升 。 ２有源能量 回馈器在 电梯节能方面 的应用分 析 能量回馈技术通常在高速 电梯和超高速 电梯上被运用 一般的外加制动 电阻的能耗 制 动却 无法立即将 其控制 ， 此 时就会造成电极 的绝缘 、 电解 电容 和开关器 件 的损 坏 ， 甚至整个 系统 的安全 都会因此受到威胁 。 ２ ． １能量 回馈节能技术在 电梯节 能中的实践应用 制 动高速 电梯 和超高速电梯制动时 ， 如果使用一般 的外加 制动电阻 ， 消耗 的能量 会很多 ， 并且 电阻的发热现象也 会很严 重。 改善发热和系统制
前 言
随着经济的快速发展 ， 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 。使用能量 回馈型节 能电梯 还可以节约开发成本和节省 电费 由于采用 高效无齿轮节 能 主机和无 齿轮曳引主机 ， 使电机的功率和 电梯 的主电机功率 大大 减小 ， 使消耗 的电和变频器的功效均大幅度降低 。 １能量 回馈技术的分析与研究 １ ． １能量 回馈技术 的特点 能量 回馈技术在 国内已经有 了研究和发展 ，并且 有与之相关 的产 品 问世 。 能量回馈系统 中的拓扑结构 ， 由于其功率开关 的器件不 同而可 以被 分为全控器 件型结构 以及半控 器件型结构两大类 。全控型器件 ， 如Ｉ Ｐ Ｍ、 Ｇ Ｔ Ｒ 、 Ｉ Ｇ Ｂ Ｔ 或Ｍ Ｏ Ｓ Ｆ Ｅ Ｔ的结构 特点为 动态响应迅 速 、 集成度 和开关频率 高， 并且利用这类全控 型器件 还能够使系统的效率大大提升 。 半控器件型 结构又称 晶闸管 型器件 结构 ， 这类结构 中的晶 闸管具有超 强的耐浪涌 冲 击、 耐流和耐压能力 ， 这是 比全控 型功率器优越 的地 方 ， 并 且价格较低 ， 保 护和驱动 电路简单 。 １ ． ２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 Ｉ Ｇ Ｂ Ｔ 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 Ｖ Ｄ１ 和Ｖ Ｄ ２ 与输入 端相 串联后 与变频

仿真模型得出 Ｓ Ｖ Ｐ Ｗ Ｍ 三 相 相 电压 调 制 波 。 将
电容 上， 产生泵升 电压， 滤波 电容两端 电压即 直流 母线 电压升 高到超 过电 网线 电压 峰值 后， 整 流桥 反向阻断 。当直流母线电压继续升高， 超 过启 动有源 逆变 电路 的工作 电压时， 逆变 电路开 始工作 ， 将 直流母 线上 的能量逆 变 回
工 业 技 术
浅议能量反馈在电梯节能技术中的应用
张 红 坤
安阳市特种设备检测检验所 ４ ５ ５ ０ ０ ０
摘要 ： 在提高能量 回馈系统在 电梯节 能的直流 电压 的利用 率。 减少 回馈 电能对 电网的污染。 本 文论述 了一种 电 梯 节能能量 回馈控制系统． 回馈能量的逆 变采用 Ｓ Ｖ Ｐ Ｗ Ｍ技术分析 了电梯节能逆变 系统 的组成及工作原理。 并对该逆变节能控制系统进行 了仿真实验研究。结果表 明： 该 系统设计合理。 在电梯节 能能量 回馈 系统 中采用 Ｓ Ｖ Ｐ Ｗ Ｍ 技术． 既能提高能量回馈逆 变电路对直流 电压的利用 率， 又 能减少逆变电能总谐波失真。 关键词： 电梯 节能 计算机仿真 能量逆变 Ｓ Ｖ Ｐ Ｗ Ｍ
一
、
引言
电梯节 能能量 回馈 系统的作用 就是将储 存在 变频器直流侧 电容中 的电能及时逆变为 交 流 电， 并 回馈给 电网， 从 而达 到节 能 的 目 的。对于直流 电能到交流 电能 的逆变 目前 已 经有一些成 熟的技术在 电梯节 能控制系统 的 逆变技 术应 用中取 得较 好效果 的还不 多， 本 文分析了 Ｓ Ｖ Ｐ １ ｖ Ｍ方法在 电梯节能能量逆变器 中的应用 。采 用变频调速 的电梯要求 电机 四 象 限运行 ， 当 电梯快速制动 以及 电梯上行 时， 电梯 的驱 动电机 处于再 生发 电状态 ， 产生 的 再生 电能传 输到变频器 的直流侧滤波 电容上 ， 产生泵升电压。 严重威胁 系统 的工作安全 。目 前， 控 制泵升 电压 的普遍方法是 ： 通过 在直流 母 线 上 接 一 个 能 耗 电阻 ， 将 能量 释 放 。这 种 方 法 由于电梯在工作 中制 动频繁并带位 势负载 运 行， 一方面造 成能量严重浪 费 ： 另一方面 电 阻发热， 使得环 境温 度升高， 影 响系统工作 的 可靠性 。

矿业机电领域中变频调速技术的节能作用探究摘要本文首先剖析了当前煤矿机电领域对节能降耗的设备设计及现状，而后，对煤矿机电领域的主要耗电设备矿井提升机、胶带输送机、主要通风机、主要排水泵以及采煤机等具体设备运用变频调速技术后的节能情况进行分析和探究。

关键词煤矿机电；变频技术；节能中图分类号td98 文献标识码a 文章编号 1674-6708（2013）85-0069-02我国在矿井企业中的用电量进行了调查统计，调查结果表明，煤矿生产系统的用电量占了矿井企业用电的绝大部分，有的甚至高达90%，主要的高耗电设备集中在矿井的提升机和胶带输送机以及主要的通风机和排水泵以及采煤机等，以上这些设备在启动和运行的过程中用电负荷的变化很大，因此产生的电压波动会影响到电网的安全运行，不利于设备的维护和使用。

在当前煤炭工业高速发展，煤矿环境恶劣，机电设备负荷频繁波动，常常容易出现工作效率低和设备损耗严重的情况，对于实现煤矿高效安全生产和运行需要引入新的技术，在这样的大背景下，节能已经是业内人士要共同面对的课题，而变频调速技术在节能方面有着极其优越的效果，对于煤矿运行生产过程中的节省支出增加效益，以及煤矿机电领域的设备自动化控制的程度以及运行效率有着非常重要的意义，因此变频调速技术凭借其节能优势，有利于煤矿企业的节能降耗，在煤矿的生产过程中得到了广泛的应用。

1变频调速技术的使用原理变频调速技术主要是在电动机级数固定的情况下，改变交流电频率，根据机电设备的具体负荷的变化情况，对设备的运行参数进行设定，这种现代化、自动化的控制方式对设备的运行效率有显著的提高效果。

根据物理公式n=50f/p，可知电动机的转速（n）是由频率（f）和电机级数（p）共同决定的，转速与频率是正相关关系，因此，改变频率就能改变电动机的转速，当频率的范围在0到50赫兹之间时，电动机的转速调节范围也非常的宽，这也是变频调速技术能实现并起到节能作用的原理。

2变频调速技术在煤矿机电设备上的应用2.1矿井提升机变频调速技术在矿井提升机的节能作用方面有比较好的效果，矿井提升机主要使用高压变频调速控制系统，在高压变频调速控制系统中，主要采用单元串联多点平能量回馈性四象限的设计，这种设计方法能有效提高高压回路和低压控制回路之间的通讯能力，对于系统的抗干扰和安全性能也起到增强作用，使得整个矿井提升机在运行全过程的位置和速度的监视和保护变得更加安全和可靠。

网。
三 、结 语
现 在 已有 有 源 能 量 回 馈 器 产 品 ，该
产品有如下 几个特 点： ①取代 制动 电阻等发热元件 ，消除 了发热源 ，改善机房环境 ，减 少了高温 图１电梯有源能景 馈器土同路结十 及迮 接方 式图 勾
对 电动 机 、 控 制 系 统 等 部 件 的 不 良影
同 下 ， 十 分 耗 电。 如 何 让 电梯 变 得 聪 明
上 、 下 运 动 的 负 载 （ 电梯 、 吊车 、 水 大 电容 中 的 电 量 ， 也 会 发 生 过 压 。 目前 如
而 省 电？ 现 代 控 制 技 术 可 以说 解 决 了这 库 闸 门 等 ） 具 备 了位 能 。 当 电动 机 拖 变 频 器 泄 放 大 电容 的 方 法 是 采 用 制 动 单 便
省电的运行模 式，控制 大楼里的多 台电 回送给 交流 电网，就可达到节约 电能的
梯 ，让 它 们 分 工 明确 ，在 适 当 的 时 间 到 达 适 当 的位 置 ，方 便 乘 客 上 下 ， 又 减 少 了 电梯 启 动 、运 行 次数 。对 群梯 而 言 ，
目的 。
电 目的 ，又 无 耗 电发 热 的 大 功率 电 阻 ，
一
问 题 ， “ 工神 经 元 ”如 同 一 个 信 息 动 负 载减 速 运 动 时 ，其 机 械 动 能将 释 放 元 或 外 加 大 功 率 电 阻 ，将 大 电容 中 电量 人 出来 ： 位 能 性 负载 下 降 运 动 时 （ 能减 消 耗 到 外 加 大 功 率 电阻 上 自 自浪 费掉 。 当 位
电 容 好 比 一 座 储 量 有 限 的 小 水 库 。如 不
众 所 周 知 ， 电动 机 拖 动 负 载 旋 转 运 及 时排放 小水库中注入的水量 ，则水库 回发 生溢 出 事 故 。同 理 ， 如 不 及 时 泄 放