电梯无缝应急切换兼节能方案

一． 中国电梯系统

目前国内电梯一般为变频曳引的同步电机或异步电机，结构如下：

能耗电阻也叫制动电阻，电动机再生能量一般都是经过制动电阻消耗掉。制动电阻会产生大量的热源，引起电梯机房温度上升。

二．节能原理

1. 节约的能量来源

能量是守恒的，所以节能必定是有源头的，电梯工作特点如下：

一般国内电梯配重比在40%--50%，电梯在运行中，轿厢和配重块的重量是有差值的，这样轿厢和配重块在上下的过程中会产生重力势能的差。势能的差值要么需要电网提供，要么再生发电回馈到变频器直流端，通过制动电阻消耗掉。

所以电梯节能的来源是势能，当需要克服势能做功时，电网通过变频器带动电机做功；当势能做功时，势能通过电机再生发电，回馈到变频器的直流端。

国内电梯通用的做法是，再生发电的能量通过制动电阻消耗，需要用电时再从电网获取能量，这样就浪费了很多再生发电的能量。

2. 我们的方案

节能器内部结构图：

我们设计一个系统，在能量回馈过程快速回收能量，然后在能量消耗过程快速释放能量，这样就节省了一份可观的能量，也就是我们装置节能的原理。由于能量消耗过程和能量回馈过程都可能时间很短，故必须是快速回收与释放系统。

由于以上的考虑，我们的系统直接并联在变频器直流母线上，再利用超级电容做为储能系统。在能量回馈过程对超级电容快速充电，这样就回收了能量，并避免了变频器直流母线的电压升高；在能量消耗过程利用超级电容快速放电，向变频器直流母线注入功率，这样就减少了市电的能量来源。

3. 总结

我们将制动电阻消耗掉的能量储存起来，并加以利用，这就是节能的源头。

节能的原理和理论是清晰的。

三． 停电无缝切换节能方案

1. 节能器内部结构

2. 资源分配

         预留2路光耦输入信号备用；

         预留2路光耦输出信号备用；

         预留2路继电器干接点信号备用；

         预留RS485或CAN通信总线备用。

      预留的资源供节能器与电控柜之间通信用，比如应急使用、充电、放电控制等。

3. 与电梯系统的连接

能耗电阻以下的部分为加装的节能器。节能器高压端正极连接到电梯变频器直流母线正极，节能器高压端负极连接到电梯变频器直流母线负极。

4. 电梯控制柜电源部分更改

原控制柜供电示意图：

110vdc: 2A ;   24v:1A

 更改后控制柜供电示意图：

        更改后电控柜电源供电从变频器直流母线取电。

四． 双向DC/DC技术参数

五． 工作模式说明

1. 电梯待机时节能器工作状态

节能器在升压状态，将超级电容电压升压从而维持变频器直流母线电压稳定在600Vdc，直到超级电容电压欠压为止。电控柜的全部功率都由节能器提供，达到尽快释放超级电容能量的目的，从而降低对超级电容能量需求。

2. 电梯制动时节能器工作状态

电梯制动时，变频器直流母线电压将上升，此时节能器将迅速吸收曳引机再生发电的能量，储存到超级电容里，节能器对超级电容侧电流执行严格限流，比如80A，使充电电流严格小于等于80A。

如果节能器能完全吸收再生能量，节能器将维持变频器直流母线电压在620Vdc；如果不能完全吸收，则变频器直流母线电压继续上升到能耗电阻打开电压阈值，多余能量由电阻消耗掉。

3. 电梯用电时节能器工作状态

 电梯用电时，节能器对变频器直流母线进行放电，但严格限制超级电容端放电

电流，最大不超过80A。

如果电梯功率小于节能器提供功率，节能器提供全部功率，变频器直流母线电压维持在600Vdc；如果电梯功率大于节能器提供功率，节能器提供部分功率，变频器直流母线电压由电网电压决定。

4. 市电突然停电时节能器工作状态

电梯待机时：

节能器给电梯提供全部功率，并告诉电梯市电已经失电，电梯将停止召唤请求，打开轿门等待节能器供电停止；电梯运行且是制动状态：节能器继续回收

能量，并告诉电梯市电已经失电，电梯将停止召唤请求，减速运行至最近的目标站，打开轿门等待节能器供电停止；

电梯运行且是用电状态：节能器向变频器直流母线提供50ms时间的全部功率，将变频器的直流母线电压降低至500Vdc，并告诉电梯市电已经失电，电梯

应立即减速并停泊至最近楼层，停止召唤请求，打开轿门等待节能器供电停止；

不论是何种状态下停电，乘客都没有剧烈的停顿感，不会立即感受到停电的恐惧，电梯均会逐步减速停止，提高用户体验感。

六． 节能容量配置

节能系统原理图如下：

节能系统最核心的部件是双向DC/DC、超级电容储能系统。节能系统的配置和优化无外乎这两个核心件的搭配。

1. DC/DC配置

本次案例选取80A的双向DC/DC。

2. 超级电容配置

本次案例选取48V/166F超级电容模组3组，充放电范围70—140Vdc。可储存能量400KJ，约合0.11KWH。

3. 尺寸和重量

尺寸：450*300*1100mm（长*宽*高）。

重量：70KG。