建筑電氣節(jié)能技術-哈工大所課件五

建筑電氣節(jié)能技術第五章.第三節(jié)電梯的節(jié)能控制技術一.電梯的能量轉換一.電梯的能量轉換二.制動時的節(jié)能控制三.輕載節(jié)能控制一.電梯的能量轉換1.電梯的平衡2.運動方程3.四象限運行1.電梯的平衡指以曳引輪為中心點，轎廂與對重平衡。G1+G2=G3如果額定載重量：GN

G2=KGNK稱為平衡系數。一般取0.45高層電梯加平衡鏈，不影響平衡。第五章.第三節(jié)電梯的節(jié)能控制技術一.電梯的能量轉換5-42.運動方程其中：電磁轉矩當：時，靜止或勻速運動負載轉矩當：時，加速運動系統(tǒng)的飛輪慣量當：時，減速運動電動機轉速的測取方法：采用自由停車法電梯在額定負載、額定速度下，勻速運行時，突然自由停車（不加任何制動措施）。測量速度n(或v)與時間t的曲線。第五章.第三節(jié)電梯的節(jié)能控制技術一.電梯的能量轉換（1）在勻速運動時，A的計算方法：通過此時電動機的電壓、電流及功率因數可以計算出電磁轉矩，此電磁轉矩等于負載轉矩，即A。此時：

（2）當發(fā)出停車信號時，停電。使用紅色直線近似停車曲線。電磁轉矩：此時的負載轉矩：式中：負號表示減速運行，加速度為負，如果考慮的符號后，的符號為正。第五章.第三節(jié)電梯的節(jié)能控制技術一.電梯的能量轉換3.四象限運行（1）正向運行電動狀態(tài)（圖5-19)特征：工作在第一象限，如A點。轉速與轉矩與參考正方向一致。能量P從電網傳向電動機，電動機作正功（重載）。如圖5-18所示。向上運行含3個工作狀態(tài)：電動、發(fā)電減速及正向回饋制動。向下運行也含3個工作狀態(tài)：電動、發(fā)電減速及正向回饋制動。第五章.第三節(jié)電梯的節(jié)能控制技術一.電梯的能量轉換（2）正向減速發(fā)電制動狀態(tài)（圖5-19)特征：工作在第二象限，如B點。轉速與參考正方向一致,電磁轉矩可能為負。根據運動方程：此時：加速度為負原因是：第五章.第三節(jié)電梯的節(jié)能控制技術一.電梯的能量轉換為保持：則：是常數。而是變量，當很大時，需為一個小的正數。而當不是很大時，需為零或為負數。為負數，即意味著電動機做負功---發(fā)電。此時與方向相反。發(fā)出電能P的去向：①交流電動機直接與電網相連，則電能直接輸向電網。②當使用變頻器向交流電動機供電時，發(fā)電使變頻器泵升壓。解決方案：加放電能耗電阻。第五章.第三節(jié)電梯的節(jié)能控制技術一.電梯的能量轉換（3）正向運行回饋發(fā)電狀態(tài)（圖5-21)特征：工作在第二象限，如B點。轉速與參考正方向一致,電磁轉矩恒為負。無論電梯運行，還是減速制動時，電磁轉矩恒為負，電動機處于發(fā)電狀態(tài)。減速時電磁轉矩比運行時還要大，是負方向。發(fā)出電能P的去向：①交流電動機直接與電網相連，則電能直接輸向電網。②當使用變頻器向交流電動機供電時，發(fā)電使變頻器泵升壓。解決方案：加放電能耗電阻。第五章.第三節(jié)電梯的節(jié)能控制技術一.電梯的能量轉換（4）反向電動運行狀態(tài)（圖5-22)特征：工作在第三象限，如C點。轉速、電磁轉矩與參考正方向相反。是輕載向下運行，負載主要是對重。各項電氣參數與第一象限工作時相同。只是電梯的運行方向相反。第五章.第三節(jié)電梯的節(jié)能控制技術一.電梯的能量轉換（5）反向減速發(fā)電制動狀態(tài)（圖5-23)特征：工作在第四象限，如D點。轉速與參考正方向相反，轉矩為正。是向下運行的減速階段。特征：與（2）正向減速發(fā)電制動狀態(tài)相同，只是電梯運動方向相反。第五章.第三節(jié)電梯的節(jié)能控制技術一.電梯的能量轉換，（6）反向運行回回饋發(fā)電狀態(tài)（圖圖5-24)特征：工作在第四四象限，如D點。。轉速與參考正方向相相反,電磁轉矩恒恒為正。無論電梯運行，還還是減速制動時，，電磁轉矩恒為正正，電動機處于發(fā)發(fā)電狀態(tài)。減速時時電磁轉矩比運行行時還要大，是正正方向。此種情況況下，超載運行十十分危險！當超載載運行減速時容易易引起變頻器過載載保護停電，使電電梯在高速運行時時電磁抱閘動作，，會引起轎降劇烈烈振動。抱閘制動動轉矩小于電磁轉轉矩----沖底底！！第五章.第三節(jié)電電梯的節(jié)能控制制技術一.電梯的能量轉轉換二.制動時的節(jié)能能控制1.電梯的供電方方式：VVVF調調速2.能量逆變節(jié)能能技術3.能量逆變及擴擴容節(jié)能技術4.共用直流母排排節(jié)能技術第五章.第三節(jié)電電梯的節(jié)能控制制技術二.制動時的節(jié)能能控制1.VVVF調速速裝置第五章.第三節(jié)電電梯的節(jié)能控制制技術二.制動時的節(jié)能能控制傳統(tǒng)的控制方法法：當電梯處于于制動狀態(tài)發(fā)電電時，電機端電電壓高于變頻器器逆變電壓，此此時開關管內部部的二極管構成成了全橋整流器器，電流由電動動機流向電容器器，使電容器上上電壓升高。此此過程稱泵升壓壓。見圖5-26第五章.第三節(jié)節(jié)電梯的節(jié)能能控制技術二.制動時的節(jié)節(jié)能控制2.能量逆變節(jié)節(jié)能技術Converter:可控整整流器。當處于于整流狀態(tài)時，，能夠控制功率率因數為1；當當電容上電壓生生高5%時，實實現(xiàn)向電網逆變變電能，起逆變變器作用。逆變的電能，可可供其他設備使使用。第五章.第三節(jié)節(jié)電梯的節(jié)能能控制技術二.制動時的節(jié)節(jié)能控制3.能量逆變及及擴容節(jié)能技術術在逆變器直流側側加巨容電容器器，儲存電能。。當直流電壓高高于額定5%時時，通過恒流充充電電路向C充充電。當電動機機作功時優(yōu)先釋釋放C中能量，，當C中電能放放盡時再使用電電源電能。由于于C的電壓較低低，且是動態(tài)變變化的，所以必必須使用Boost電路來升升壓。第五章.第三節(jié)節(jié)電梯的節(jié)能能控制技術二.制動時的節(jié)節(jié)能控制該節(jié)能技術特點點：①避免與電源能能量交換，減少少諧波污染當能量回饋給電電網時，電度表表不一定反轉。。還有可能正轉。發(fā)電了還需需要多付電費。。當能量回饋給電電網時，含有大大量諧波，雖然然能夠滿足國標規(guī)定，但如果果電梯較多時，，諧波會嚴重污污染電網。②仍需使用能量量再生技術當在下班時段，，頻繁的能量回回饋制動使C中中的電能增加至至電容額定電壓，，無法再充入電電能時，只有向向電網逆變。③便于與太陽能能電池發(fā)電系統(tǒng)統(tǒng)相融合。BIPV技術是智能建筑筑的研究熱點，，一旦獲得應用用，則該技術與之配套。。第五章.第三節(jié)節(jié)電梯的節(jié)能能控制技術二.制動時的節(jié)節(jié)能控制4.共用直流母母排節(jié)能技術第五章.第三節(jié)節(jié)電梯的節(jié)能能控制技術二.制動時的節(jié)節(jié)能控制該節(jié)能技術特點點：①避免與電源能能量交換，減少少諧波污染電梯群控時,6個變頻器用電電與逆變時刻此此起彼伏,互為為充放電,而不不經過電網?？煽蛇m當附加巨容容電容C。②仍需使用能量量再生技術當在下班時段，，頻繁的能量回回饋制動使C中中的電能增加至至電容額定電壓，，無法再充入電電能時，只有向向電網逆變。③便于與太陽能能電池發(fā)電系統(tǒng)統(tǒng)相融合。BIPV技術是智能建筑筑的研究熱點，，一旦獲得應用用，則該技術與之配套。。第五章.第三節(jié)節(jié)電梯的節(jié)能能控制技術三.輕載節(jié)能控控制1.什么是輕載載？當電梯在平衡狀狀態(tài)附近時，為為輕載運行。即45%負載率率附近。目前還有相當一一部分電梯使用用異步電動機，，而異步電動機在輕載時可以以通過減少勵磁磁實現(xiàn)節(jié)能運行行。從電梯平衡上下下行實驗曲線可可以看出平衡時時：電梯的負荷荷主要來自摩擦擦。電梯輕載運行，，是乘客人數最最大概率事件，，故輕載節(jié)能具具有重大意義。。三.電梯輕載節(jié)節(jié)能控制第五章.第三節(jié)節(jié)電梯的節(jié)能能控制技術三.輕載節(jié)能控控制第五章.第三節(jié)節(jié)電梯的節(jié)能能控制技術三.輕載節(jié)能控控制2.基于矢量空間最最小勵磁電流的的電梯輕載節(jié)能能技術前述運動方程中中，電磁轉矩與與加速度成正比，而而直流電動機轉轉矩與電流存在正比關系系：矢量控制可以將將非線性的交流流電動機實現(xiàn)直直流電動機控制。目前電梯均均已經采用了矢矢量控制。圖5-31是矢矢量控制的2/2變換原理。。--電磁轉矩--轉矩系數--電樞電流第五章.第三節(jié)節(jié)電梯的節(jié)能能控制技術三.輕載節(jié)能控控制第五章.第三節(jié)節(jié)電梯的節(jié)能能控制技術三.輕載節(jié)能控控制定理證明略。詳詳見中國電機工工程學報2006年第一期“基于矢量量空間最最小勵磁磁電流的的電機節(jié)節(jié)能研究究”第五章.第三節(jié)節(jié)電梯梯的節(jié)能能控制技技術三.輕載載節(jié)能控控制定理的節(jié)節(jié)能仿真真結果見見表5-1可見，當當負載率率為14%時，，節(jié)電率達達9%。。第五章.第三節(jié)節(jié)電梯梯的節(jié)能能控制技技術三.輕載載節(jié)能控控制定理所述述的節(jié)