建筑电气节能技术哈工大所课件二

建筑电气节能技术第五章.第三节电梯的节能控制技术一.电梯的能量转换一.电梯的能量转换二.制动时的节能控制三.轻载节能控制一.电梯的能量转换1.电梯的平衡2.运动方程3.四象限运行1.电梯的平衡指以曳引轮为中心点，轿厢与对重平衡。G1+G2=G3如果额定载重量：GN

G2=KGNK称为平衡系数。一般取0.45高层电梯加平衡链，不影响平衡。第五章.第三节电梯的节能控制技术一.电梯的能量转换5-42.运动方程其中：电磁转矩当：时，静止或匀速运动负载转矩当：时，加速运动系统的飞轮惯量当：时，减速运动电动机转速的测取方法：采用自由停车法电梯在额定负载、额定速度下，匀速运行时，突然自由停车（不加任何制动措施）。测量速度n(或v)与时间t的曲线。第五章.第三节电梯的节能控制技术一.电梯的能量转换（1）在匀速运动时，A的计算方法：通过此时电动机的电压、电流及功率因数可以计算出电磁转矩，此电磁转矩等于负载转矩，即A。此时：

（2）当发出停车信号时，停电。使用红色直线近似停车曲线。电磁转矩：此时的负载转矩：式中：负号表示减速运行，加速度为负，如果考虑的符号后，的符号为正。第五章.第三节电梯的节能控制技术一.电梯的能量转换3.四象限运行（1）正向运行电动状态（图5-19)特征：工作在第一象限，如A点。转速与转矩与参考正方向一致。能量P从电网传向电动机，电动机作正功（重载）。如图5-18所示。向上运行含3个工作状态：电动、发电减速及正向回馈制动。向下运行也含3个工作状态：电动、发电减速及正向回馈制动。第五章.第三节电梯的节能控制技术一.电梯的能量转换（2）正向减速发电制动状态（图5-19)特征：工作在第二象限，如B点。转速与参考正方向一致,电磁转矩可能为负。根据运动方程：此时：加速度为负原因是：第五章.第三节电梯的节能控制技术一.电梯的能量转换为保持：则：是常数。而是变量，当很大时，需为一个小的正数。而当不是很大时，需为零或为负数。为负数，即意味着电动机做负功---发电。此时与方向相反。发出电能P的去向：①交流电动机直接与电网相连，则电能直接输向电网。②当使用变频器向交流电动机供电时，发电使变频器泵升压。解决方案：加放电能耗电阻。第五章.第三节电梯的节能控制技术一.电梯的能量转换（3）正向运行回馈发电状态（图5-21)特征：工作在第二象限，如B点。转速与参考正方向一致,电磁转矩恒为负。无论电梯运行，还是减速制动时，电磁转矩恒为负，电动机处于发电状态。减速时电磁转矩比运行时还要大，是负方向。发出电能P的去向：①交流电动机直接与电网相连，则电能直接输向电网。②当使用变频器向交流电动机供电时，发电使变频器泵升压。解决方案：加放电能耗电阻。第五章.第三节电梯的节能控制技术一.电梯的能量转换（4）反向电动运行状态（图5-22)特征：工作在第三象限，如C点。转速、电磁转矩与参考正方向相反。是轻载向下运行，负载主要是对重。各项电气参数与第一象限工作时相同。只是电梯的运行方向相反。第五章.第三节电梯的节能控制技术一.电梯的能量转换（5）反向减速发电制动状态（图5-23)特征：工作在第四象限，如D点。转速与参考正方向相反，转矩为正。是向下运行的减速阶段。特征：与（2）正向减速发电制动状态相同，只是电梯运动方向相反。第五章.第三节电梯的节能控制技术一.电梯的能量转换，（6）反向运行回馈馈发电状态（图图5-24)特征：工作在第第四象限，如D点。转速与参考正方向向相反,电磁转矩恒为正正。无论电梯运行，，还是减速制动动时，电磁转矩矩恒为正，电动动机处于发电状状态。减速时电电磁转矩比运行行时还要大，是是正方向。此种种情况下，超载载运行十分危险险！当超载运行行减速时容易引引起变频器过载载保护停电，使使电梯在高速运运行时电磁抱闸闸动作，会引起起轿降剧烈振动动。抱闸制动转转矩小于电磁转转矩----冲底！！第五章.第三节电梯的的节能控制技术术一.电梯的能量转换换二.制动时的节能控控制1.电梯的供电方式式：VVVF调速2.能量逆变节能技技术3.能量逆变及扩容容节能技术4.共用直流母排节节能技术第五章.第三节电梯的的节能控制技术术二.制动时的节能控控制1.VVVF调速装置第五章.第三节电梯的的节能控制技术术二.制动时的节能控控制传统的控制方法法：当电梯处于于制动状态发电电时，电机端电电压高于变频器器逆变电压，此此时开关管内部部的二极管构成成了全桥整流器器，电流由电动动机流向电容器器，使电容器上上电压升高。此此过程称泵升压压。见图5-26第五章.第三节电梯的的节能控制技术术二.制动时的节能控控制2.能量逆变节能技技术Converter:可控整流器。当当处于整流状态态时，能够控制制功率因数为1；当电容上电压压生高5%时，实现向电网网逆变电能，起起逆变器作用。。逆变的电能，可可供其他设备使使用。第五章.第三节电梯的的节能控制技术术二.制动时的节能控控制3.能量逆变及扩容容节能技术在逆变器直流侧侧加巨容电容器器，储存电能。。当直流电压高高于额定5%时，通过恒流充充电电路向C充电。当电动机机作功时优先释释放C中能量，当C中电能放尽时再再使用电源电能能。由于C的电压较低，且且是动态变化的的，所以必须使使用Boost电路来升压。第五章.第三节电梯的的节能控制技术术二.制动时的节能控控制该节能技术特点点：①避免与电源能能量交换，减少少谐波污染当能量回馈给电电网时，电度表表不一定反转。。还有可能正转。发电了还需需要多付电费。。当能量回馈给电电网时，含有大大量谐波，虽然然能够满足国标规定，但如果果电梯较多时，，谐波会严重污污染电网。②仍需使用能量量再生技术当在下班时段，，频繁的能量回回馈制动使C中的电能增加至至电容额定电压，，无法再充入电电能时，只有向向电网逆变。③便于与太阳能能电池发电系统统相融合。BIPV技术是智能建筑筑的研究热点，，一旦获得应用用，则该技术与之配套。。第五章.第三节电梯的的节能控制技术术二.制动时的节能控控制4.共用直流流母排节节能技术术第五章.第三节电电梯的的节能控控制技术术二.制动时的的节能控控制该节能技技术特点点：①避免与与电源能能量交换换，减少少谐波污污染电梯群控控时,6个变频器器用电与与逆变时时刻此起起彼伏,互为充放放电,而不经过过电网。。可适当当附加巨巨容电容容C。②仍需使使用能量量再生技技术当在下班班时段，，频繁的的能量回回馈制动动使C中的电能能增加至至电容额定定电压，，无法再再充入电电能时，，只有向向电网逆逆变。③便于与与太阳能能电池发发电系统统相融合合。BIPV技术是智智能建筑筑的研究究热点，，一旦获获得应用用，则该该技术与之之配套。。第五章.第三节电电梯的的节能控控制技术术三.轻载节能能控制1.什么是轻轻载？当电梯在在平衡状状态附近近时，为为轻载运运行。即45%负载率附附近。目前还有有相当一一部分电电梯使用用异步电电动机，，而异步步电动机在轻载载时可以以通过减减少励磁磁实现节节能运行行。从电梯平平衡上下下行实验验曲线可可以看出出平衡时时：电梯梯的负荷荷主要来来自摩擦擦。电梯轻载载运行，，是乘客客人数最最大概率率事件，，故轻载载节能具具有重大大意义。。三.电梯轻载载节能控控制第五章.第三节电电梯的的节能控控制技术术三.轻载节能能控制第五章.第三节电电梯的的节能控控制技术术三.轻载节能能控制2.基于矢量量空间最最小励磁磁电流的的电梯轻载节能技术前述运动动方程中中，电磁磁转矩与与加速度成正正比，而而直流电电动机转转矩与电电流存在正正比关系系：矢量控制制可以将将非线性性的交流流电动机机实现直直流电动动机控制。目前前电梯均均已经采采用了矢矢量控制制。图5-31是矢量控控制的2/2变换原理理。--电磁转矩矩--转矩系数数--电枢电流流第五章.第三节电电梯的的节能控控制技术术三.轻载节能能控制第五章.第三节电电梯的的节能控控制技术术三.轻载节能能控制定理证明明略。详详见中国国电机工工程学报报2006年第一期期“基于矢量量空间最最小励磁磁电流的的电机节能研究”第五章.第三节电电梯的的节能控控制技术术三.轻载节能能控制定理的节节能仿真真结果见见表5-1可见，当当负载率率为14%时，节电率达达9%。第五章.第三节电电梯的的节能控控制技术术三.轻载节能