浅析电梯变频系统中对能量反馈的应用

陈军 马健

摘 要：随着当今电子技术水平的不断进步以及新材料的涌现，使得节能这个话题可以从理论层面走到技术层面，影响着工业技术的革新和进步，能量反馈技术在设备中的应用就是诸多技术升级的案例之一。以能量反馈在电梯中的使用为例，通过使用能量反馈技术，可以使电梯控制机房发热量减少，起到节约系统中由空调散热而产生的运行和维护成本，节能优势明显，并逐渐得到了市场的青睐。

关键词：电梯变频系统；能量反馈；节能应用

随着当今电子技术水平的不断进步以及新材料的涌现，使得节能这个话题可以从理论层面走到技术层面，影响着工业技术的革新和进步，能量反馈技术在设备中的应用就是诸多技术升级的案例之一。以能量反馈在电梯中的使用为例，通过使用能量反馈技术，可以使电梯控制机房发热量减少，起到节约系统中由空调散热而产生的运行和维护成本，节能优势明显，并逐渐得到了市场的青睐。接下来，我们就从能量反馈技术和能量反馈在电梯变频系统中的应用这两个方面来分别对其进行简要介绍。

1 能量反馈技术

1.1 能量反馈技术及其发展

能量反馈又称为能量回馈，是一种通过使用变频器能量回馈控制系统将电动机产生的机械能反馈到电网的技术。其主要作用是就将系统产生的机械能量再利用。为了解决这类问题，各公司分别推出了用于能量反馈的变频器，其中有西门子公司已经推出的电机四象限运行的电压型交-直-交变频器、富士公司推出的RHR系列、Frenic系列电源再生单元等，这些新设备为能量反馈技术的发展提供了新的营养，为能量反馈技术的应用创造了更广泛的范围[1]。

1.2 能量反馈系统的构成及工作过程

能量反馈系统的主回路结构如图1所示，主要由滤波电容、三相全桥、串联电感、外围电路组成。系统的输入端连接着电梯变频器的直流母线侧，输出端连接电网。在其进行工作的过程中，曳引机为电动状态时，开关器V1～V6将处于断开状态；当曳引机为发电状态时，产生的能量将累积在变频器直流母线侧，从而产生泵升电压，当直流母线电压超过启动有源逆变电路的工作电压并满足其他逆变条件后，其能量反馈系统将开始工作，并将直流母线上的能量反馈给电网。在这部分能量释放时，其母线电压相应降低，在回落到设定值后，系统停止工作。

图1 能量反馈系统的主回路结构图

2 能量反馈在电梯变频系统中的应用

2.1 能量反馈在电梯变频系统中的工作原理

要想使能量反馈技术应用在电梯之中，首先要有可以利用的机械能等能量，再次，要对其能量加以利用。因此，我们从应用前提和工作原理这两个方面对其工作原理进行分析。

（1）能量反馈技术在电梯变频系统中应用的前提

对能量反馈技术进行应用，首先要明确其运行系统中要有可以使用的能量存在，这是利用能量反馈技术的基本条件[2]。因此，我们从运行特性方面对电梯进行分析，电梯在运行过程中，光达到最高运行速度的时侯，系统具备运行过程中最高的机械能，而这个最大的机械能在到达停层直到停止前的过程中，会被逐步释放完毕。在这个过程中，存在着可用的能量，这便成为电梯变频系统中能量反馈技术应用的前提。

（2）能量反馈技术在电梯变频系统中的工作原理

由于电梯的垂直运动特性，则其必然存在变化的位能，电梯系统会使用对重平衡块来解决这个问题，但是通常只有当电梯轿厢的载重量达到50%左右时，才会使轿厢与对重平衡，此时两者的质量差最小，其运动过程中的发电到耗电的量均是最小的。

通常电梯轿厢的负载是不固定的，在使用能量反馈技术后，当负载量较小时，电梯上行时可以通过曳引机来进行发电，当下行时，则会消耗所存入的电量；当负载量较大时，则上行耗电，下行发电。在这个过程中，电梯上行所产生的机械能可以通过曳引机联合变频器来转化成直流电，通过能量反馈单元的使用，可以将这部分电能回馈到电梯系统的局域电网络，此时，网络内的用电设备均可使用其产生的电能，节省了系统用电[3]。这里的曳引机就相当于一部电动机，当电梯系统处于工作状态时，曳引机负载做功，使机械能转化为电能，反之则消耗电能完成其负载运动。

2.2 能量反馈在电梯应用过程中的技术难点

（1）能量反馈技术在电梯变频系统中的节能应用

通过能量反馈技术，电梯变频系统通过变频器来改变电动机的动作，使电梯在负载释放过程中的机械动能转变为电能，并将其存储在变频器直流环节的电容之中。在对电容储、放电的过程中，可以有效的解决非能量反馈形变频器通过制动单元和大功率电阻来将机械能转化为热能释放所带来的散热问题，通过对电容中储存电的利用，可以大大减小其发热量，可以省去为机房散热而加装的风机空调等，其对所存电量的无消耗的再利用，可以很好的体现能量反馈技术在电梯变频系统应用中所带来的节能性。

（2）具有能量回馈装置的电梯节电量

经过分析计算和实测可以知道节电量与电梯的运行次数、载重量、运行高度、电梯整机效率等因素相关。通常来说电梯使用频率高、额定速度快、额定载重量大、提升高度高，则其节能效果越显著。如果情况相反，其节能效果则不明显。

通过以上对能量反馈技术和能量反馈在电梯变频系统中的应用的简要讲解，希望可以加深初学者们对能量反馈技术应用的认识，为其日后在这个领域的发展，提供参考方向。

参考文献

[1]张家胜，倪新昌.电梯节能及能源再生技术[J].起重运输机械，2009.

[2]丁宝，乔久鹏.基于能量回馈与最小励磁电流的电梯节能研究[J].建筑电气，2008.

[3]张承慧，李珂，等.基于幅相控制的变频器能量回馈控制系统[J].电工技术学报，2003.