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    解决方案

    储能式电梯节能器解决方案

    发布时间:2017-10-31

    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. 某公司电梯专用节能方案

    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RS485CAN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

    序号

    电气类目

    详细类目

    规格

    1

     

    直流电压

    输入侧直流电压(V

    400-800Vdc

    输出侧直流电压(V

    0400 Vdc

    2

    直流电流

    高压端直流电流(A

    不大于80A120A@100ms

    低压端直流电流(A

    不大于80A120A@100ms

    3

    转换效率

    输入600V,输出300V

    95%

    4

    最高变比

    高压电压:低压电压

    10:1

    5

    额定功率

    超级电容输出功率

    最大功率12KW

    6

    高压电压稳定精度

    超级电容升压状态

    ≤ ±1%

    7

    通信接口

    RS485,全隔离

    Modbus,RTU协议

    CAN2.0A/B,全隔离

    最高1M/S

    8

    显示界面

    12

    尺寸

    390*180*270mm)(长**高)

    13

    重量

    13KG

     

    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**高)。

    重量:70KG



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