摘要：由于不可再生能源的短缺和人們對環(huán)境的重視，能源再生系統(tǒng)在許多領(lǐng)域都被提出和運(yùn)用。其中，在電梯領(lǐng)域，能源再生型電梯控制系統(tǒng)技術(shù)先進(jìn)，采用能量回饋模塊替代制動電阻，達(dá)到節(jié)能的目的，是該領(lǐng)域的發(fā)展方向。
　　關(guān)鍵字：能源再生系統(tǒng)；電梯控制
　　目前我國節(jié)能電梯技術(shù)在某些方面已經(jīng)達(dá)到了國際領(lǐng)先水平，但是節(jié)能電梯的普及率還很低，可節(jié)電30％以上的無齒輪電梯普及率不及10％，可以能源再生的造能電梯普及率不及2％。不過，受房地產(chǎn)市場快速發(fā)展等因素的影響，專家預(yù)計(jì)節(jié)能電梯市場在“十一五”期間將進(jìn)入快速增長期。
　　1.電梯能源再生系統(tǒng)原理
　　電梯是機(jī)電合一的大型復(fù)雜產(chǎn)品，機(jī)械部分相當(dāng)于人的軀體，電器部分相當(dāng)于人的神經(jīng)。從理論上分析，電梯的電量主要消耗在電力拖動系統(tǒng)。如果電梯的電氣拖動系統(tǒng)做好了，電梯的用電量應(yīng)該能大幅度降低，有可能比照明、供水等用電量都要小，可見目前情況是電梯的節(jié)能節(jié)電潛力非常大[1]。目前，電梯的電氣傳動系統(tǒng)大多采用變頻調(diào)速系統(tǒng)。但普通的變頻調(diào)速系統(tǒng)都無例外的配備有“制動電阻”。結(jié)果，通過電動機(jī)的發(fā)電制動狀態(tài)將電梯下降時釋放的勢能、減速時釋放的動能轉(zhuǎn)換成的電能，只能通過制動單元送到制動電阻上轉(zhuǎn)化為熱，白白消耗掉了，同時還產(chǎn)生熱污染。該制動電阻的平均功率相當(dāng)大，往往占到電動機(jī)額定功率的一半左右，可見效率之低，費(fèi)電也就可以理解了[2]。
　　電梯要節(jié)電，核心是如何利用儲存的勢能與動能，將處于發(fā)電制動狀態(tài)電機(jī)輸出的電能利用起來。可實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)化的辦法很多，如晶閘管可逆直流調(diào)速系統(tǒng)等，均可以順暢地進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換。本文采用OTIS新型變頻器，其中傳統(tǒng)的整流單元被IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor)所替代，這樣既沒有額外增加體積和成本，又可將以往消耗在制動電阻上的電能收集起來，并以清潔電源的形式反饋給同樓宇的電網(wǎng)。從而使電梯的能耗幾乎降低為原來的一半，且減少了廢熱的產(chǎn)生，改善了大樓環(huán)境[3]。
　　OTIS新型再生變頻器采用的就是整流電路和逆變電路都是以PWM控制的變頻電路。功率開關(guān)器件采用的是IGBT。其型號是OVF4_R。其中“_”代表變頻器最大加速電流。
　　2.新型再生變頻器的選擇
　　本文以O(shè)TIS現(xiàn)有產(chǎn)品GeN2CN-MRL型電梯為例。GeN2CN-MRL型電梯的規(guī)格是：載重630～1000kg，速度1.0～1.75m／s，最大提升高度75m。該類產(chǎn)品占據(jù)電梯市場70％的份額。
　　(1)新型再生變頻器型號的選擇
　　OTIS新型再生變頻器的型號及相應(yīng)特性如表1：
　　

　　為了選擇最合適型號的再生變頻器。我們需要先算出電動機(jī)所需要的加速電流及運(yùn)行電流。依此，選擇最合適的變頻器型號。選擇的原則是：被選擇變頻器的額定值大于電動機(jī)所需要值的前提下，越接近電動機(jī)所需要值越好。也就是說，越接近計(jì)算值，所構(gòu)成的系統(tǒng)的節(jié)電效果越好且成本越低。
　　(2)曳引機(jī)電流
　　電流計(jì)算公式:

                                  
　 　　式中為滿載上行的總力矩,為滿載上行加速的總力矩.
　　根據(jù)曳引機(jī)電流計(jì)算公式(1)、(2)，我們可得變頻器OVF402R最適合此樣梯。
　　3.實(shí)驗(yàn)與樣梯測試
　　驗(yàn)證采用新型再生變頻器系統(tǒng)的可靠性及節(jié)能效果，本文所有的實(shí)驗(yàn)都是在OTIS產(chǎn)品GeN2CN-MRL上進(jìn)行的。樣梯配置為1000kg載重，1.75m／s速度，72m提升高度。
　　(1)靜平衡
　　目的：測量轎廂靜平衡的精度
　　實(shí)驗(yàn)設(shè)備：推力計(jì)和拉力計(jì)，500N范圍，最小刻度為1ON。
　　實(shí)驗(yàn)步驟：
　　①電梯開到底層
　　②松掉導(dǎo)靴，推或拉動轎廂，用推力計(jì)和拉力計(jì)測量數(shù)值。
　　③數(shù)值來自于轎廂處于垂直的位置(不與導(dǎo)軌有相互作用力)
　　接受標(biāo)準(zhǔn)：測量值小于400N
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果：通過。
　　(2)動平衡
　　目的：測量動平衡計(jì)算的準(zhǔn)確度
　　實(shí)驗(yàn)設(shè)備：彈簧拉力計(jì)，刻度為100N到500N，精度為1ON。
　　實(shí)驗(yàn)步驟：
　　①10％載荷均布轎廂。
　　②將轎廂運(yùn)行到井道中部。
　　③卸去上面導(dǎo)靴。使用拉力計(jì)拉上粱直到轎廂處于平衡位置，記錄拉力計(jì)刻度值。
　　④當(dāng)轎架自由位置時取測量值(側(cè)粱與導(dǎo)軌沒有接觸)
　　⑤再將轎廂運(yùn)動到井道底部和頂層，重復(fù)步驟3—4。
　　接受標(biāo)準(zhǔn)：每個導(dǎo)靴的受力小于200N則試驗(yàn)成功
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果：通過。見表2.
　                  　　
　　(3)運(yùn)行質(zhì)量
　　目的：測量轎箱3個方向的振動，最大的加速度和加加速度在不同的載荷和方向的情況下是否滿足要求。
　　實(shí)驗(yàn)設(shè)備：PMT(注：在測試前應(yīng)先檢查設(shè)備是否已被校準(zhǔn)及校準(zhǔn)日期是否顯示出來)
　　實(shí)驗(yàn)步驟：
　　①放置PMT在轎廂地板的中心處。在垂直方向上，加速計(jì)軸設(shè)為Z軸，前后方向設(shè)為X軸，左右方向設(shè)為Y軸。操縱電梯以全速運(yùn)行，從底層運(yùn)行到頂層，再從頂層運(yùn)行到底層。試驗(yàn)分別在轎廂滿載，空載，平衡載進(jìn)行。注：為確保結(jié)果正確性，需要試驗(yàn)做3次。試驗(yàn)載重(kg)見表3。
　　             　　
　　②清潔對重導(dǎo)軌凹處的油污，然后按照步驟1進(jìn)行試驗(yàn)。
　　③試驗(yàn)結(jié)束后，檢查曳引輪的安裝。
　　接受標(biāo)準(zhǔn)及實(shí)驗(yàn)結(jié)果：速度，加速度，加加速度和振動水平均應(yīng)滿足ATOR標(biāo)準(zhǔn)。
　　(4)節(jié)能測試
　　目的：驗(yàn)證運(yùn)用能源再生型電梯控制系統(tǒng)的電梯比傳統(tǒng)電梯節(jié)能。并且，測量出節(jié)能比。
　　實(shí)驗(yàn)設(shè)備：功率表，計(jì)數(shù)器。
　　實(shí)驗(yàn)步驟：
　　1，分別在相問配置的運(yùn)用能源再生型電梯控制系統(tǒng)的電梯與傳統(tǒng)電梯的總電源開關(guān)前安裝功率表。
　　2，分別在空載、半載、滿載的情況下，讓兩種電梯在1層至20層問往返運(yùn)行。
　　3，分別紀(jì)錄運(yùn)行次數(shù)及所消耗的電量。
　　4，在相同的運(yùn)行量的前提下，對兩種電梯的能耗進(jìn)行比較。
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，采用能源再生系統(tǒng)的電梯的確比傳統(tǒng)電梯節(jié)能。節(jié)能比為17.6％至53.8％。
　　4.結(jié)論
　　實(shí)驗(yàn)表明，采用能源再生型電梯控制系統(tǒng)的電梯完全滿足電梯產(chǎn)品各項(xiàng)指標(biāo)和要求。電梯行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求：水平震動、垂直震動應(yīng)分別在13mg、13mg內(nèi)。而實(shí)驗(yàn)結(jié)果為5.8mg、7.6mg，均大大的超出了標(biāo)準(zhǔn)要求。同時，節(jié)能實(shí)驗(yàn)也證明了此系統(tǒng)節(jié)能比最大能達(dá)到50％以上。再生能源電梯控制系統(tǒng)解決了業(yè)界在能源再生技術(shù)在電梯應(yīng)用中投資成本高和利用效率低兩大難題，將使電梯節(jié)能、省電“走入尋常生活”變成現(xiàn)實(shí)。
　　參考文獻(xiàn):
　　[1]蕭涵,無機(jī)房電梯關(guān)鍵技術(shù)的探討[J],市場報(bào),2008,15(1):1-6
　　[2]章苒,節(jié)能電梯為何曲高和寡[J],市場報(bào),2007,14:14-15
　　[3]張炳義,徐廣人,稀土永磁電動機(jī)曳引傳動系統(tǒng)現(xiàn)狀及發(fā)展前景[J],中國電梯,2005，16(9):23-26