关于商业大厦电梯节能控制设计的分析

21世纪全球面临资源紧缺问题，各国都极其重视资源和能量的利用，大力探索节能技术，并将各类节能技术的研发提到国家发展战略中。通常情况下，一部普通电梯的日用电量在50KWH～150KWH之间，如果按照平均日用电量90KWH计算，到2010年年末，全国每年电梯耗电总量将达到430亿千瓦时以上，耗电量十分巨大，电梯作为建筑行业和运输行业的耗电大户得到越来越多的关注。电梯运行过程中驱动电梯轿厢运行的曳引机部分会消耗大部分能量，根据相关统计数据，曳引机系统中的电机拖动耗电占电梯运行总能量的75%以上，如何在电机拖动耗电过程中节约能量成为研究节能电梯的关键。根据电梯运行原理，电梯减速制动时，电机处于发电工作状态。目前电梯一般将制动产生的能量回馈到变频器直流环节的电容中存储，为防止变频器中电容过压，对于这部分反馈制动能量，现有技术往往是将其通过大功率电阻耗散掉，这样不仅对能量造成大量浪费，同时由于电阻耗散会产生大量热能，为了避免因高温对电梯机房其他部分组件产生消极影响还需要装空调等散热设备，这会导致能量的二次浪费。
本文主要根据能量回馈原理对商业大厦电梯提出一种节能控制方案.同时对多台电梯变频器直流侧并联控制系统进行设计。在商业大厦中均是多台电。
1 能量回馈节能原理
再生制动能量回馈原理是将运动中负载的机械能(位能、动能)通过变频器变换成电能(蒋生电能)并回送给交流电网.或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。普通的变频器大都采用二极管整流桥将交流电转化成直流电，然后采用IGBT(绝缘栅双极晶体管)逆变技术将直流电转化成电压、频率皆可调整的交流电。这种变频器只能工作在电机的电动状态.故称之为二象限变频器。由于二象限变频器采用二极管整流桥，无法实现能量的双向流动.所以无法将电机回馈系统的能量送回电网。在某些电动机回馈能量的应用中。如电梯、提升设备、离心机系统，只能在二象限变频器上增加电阻制动单元。将电动机回馈的能量消耗掉。
IGBT功率模块可以实现能量的双向流动，如果采用IGBT为整流桥.用高速度、高运算能力的DSP产生SPWM(正弦脉宽调制)控制脉冲。可以将电动机回馈产生的能量反送到电网.达到节能的效果。如图1所示。

2 电梯的运行与节能控制方案
图2为一台电梯曳引系统的简单示意图.其中对重重量为轿厢额定载重量的40%～50%(一般定义为45%) 。由此可以将电梯的运行分为3种情况：①对重或轿厢较重的一边在下降，如电梯轻载上行和重载下行，其特点是由势能转化为电能，即电梯曳引机工作在发电状态。 ②对重或轿厢较重的一边在上升。如电梯轻载下行和重载上行.其特点是由电能转化为势能。即电梯曳引机工作在用电状态。 ③半载或接近半载状态下运行.此时电梯曳引机工作在平衡或接近平衡的状态。这时电梯运行的效率最高。
根据能量回馈原理，电梯的第①种运行情况产生的电能通过节能控制系统的合理分配.可达到节能的目的。本文所阐述的控制方案主要用于电梯的第①种运行情况。节能控制方案(与变频器控制系统配合使用)如下：
a.电动机发电产生的电能不是通过电阻热耗,而是通过直流侧电能并联控制系统,将发出的电能合理分配给其它用电电梯，从而实现节能目的。
b.当发电能量过剩时.电动机发电产生的电能不是通过电阻热耗，而是通过整流(逆变)再将这部分电能回馈给电网。