[發(fā)明專利]一種集群電梯再生電能直流微電網(wǎng)調(diào)度節(jié)能裝置及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510345704.7
• 申請日: 2015-06-23
• 公開（公告）號: CN104973472A
• 公開（公告）日: 2015-10-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 傅衛(wèi)東;張永明
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州工業(yè)園區(qū)設(shè)計(jì)研究院股份有限公司
• 主分類號: B66B1/30
• 分類號: B66B1/30;B66B11/04;H02J3/38
• 代理公司: 南京縱橫知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32224
• 代理人: 耿英;董建林

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電梯節(jié)能裝置及方法，特別是涉及集群電梯/電梯群再生電能利用的節(jié)能裝置及方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)有的建筑配電系統(tǒng)中，在考慮電梯的時(shí)候，僅僅是將電梯作為負(fù)載來進(jìn)行使用的，為充分考慮由于電梯設(shè)備的電機(jī)工作于不同狀態(tài)時(shí)，實(shí)際也會表現(xiàn)為電源性，而且這部分的能量是很充足的。由于電網(wǎng)限制，技術(shù)設(shè)計(jì)缺陷等原因，通常工程上將此能量僅僅是浪費(fèi)掉。

電梯的節(jié)能方案從不同角度取得了進(jìn)展。電梯的四象限運(yùn)行，如圖1所示。向上運(yùn)行含3個(gè)工作狀態(tài)：電動、發(fā)電減速及正向回饋制動。向下運(yùn)行也含3個(gè)工作狀態(tài)：電動、發(fā)電減速及正向回饋制動。

（1）正向運(yùn)行電動狀態(tài)特征：工作在第一象限，如A點(diǎn)。轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩與參考正方向一致。能量從電網(wǎng)傳向電動機(jī)，電動機(jī)作正功。

（2）正向減速發(fā)電制動狀態(tài)特征：工作在第二象限，如B點(diǎn)。轉(zhuǎn)速與參考正方向一致,電磁轉(zhuǎn)矩可能為負(fù)（發(fā)電）。

（3）正向運(yùn)行回饋發(fā)電狀態(tài)特征：工作在第二象限，如B點(diǎn)。轉(zhuǎn)速與參考正方向一致,電磁轉(zhuǎn)矩恒為負(fù)，為穩(wěn)定發(fā)電狀態(tài)。三、四象限與一、二象限類似。電梯的四個(gè)象限運(yùn)行中，二、四象限各有一個(gè)穩(wěn)態(tài)發(fā)電狀態(tài)。

而且從電梯的運(yùn)行周期來說，重載下行，和輕載上行都是發(fā)電狀態(tài)；其余的輕載下行和重載上行，才是耗電狀態(tài)。

變頻調(diào)速電梯的逆變主電路如圖2所示。該逆變器由三相全橋整流、電容濾波及逆變?nèi)糠纸M成。當(dāng)電梯處于發(fā)電狀態(tài)時(shí)，發(fā)出的三相交流電通過逆變器中的反向二極管橋式整流向電容C充電。電梯檢測到電壓U_C升高時(shí)開啟開關(guān)管V₀,使電流通過電阻R₀、開關(guān)管V₀流向負(fù)極。這一過程中電能在電阻R₀上能耗掉，否則電容C將被泵升壓擊穿。

目前，處理電梯再生電能的方法，一是制動單元或制動電阻發(fā)熱，將這部分能量消耗在電阻上浪費(fèi)掉；二是再生電能回饋電網(wǎng)，把電梯系統(tǒng)存儲的機(jī)械能重新轉(zhuǎn)化為符合電網(wǎng)并網(wǎng)要求的交流電能回饋電網(wǎng)，供其他用電設(shè)備使用；三是將再生電能存儲起來，供電梯或其他設(shè)備再次利用。

（1）?制動單元或制動電阻發(fā)熱

目前98%以上的電梯采用再生電阻發(fā)熱的方式來消耗電容中存儲的直流電能。再生電阻外掛在直流母線回路上，當(dāng)直流母線回路的電壓超過預(yù)先設(shè)定的值時(shí)，將再生電阻接入直流母線回路，電容中存儲的直流電能通過再生電阻發(fā)熱的方式而被消耗，直至直流母線回路的電壓低于預(yù)先設(shè)定值。該方式本身造成了能源浪費(fèi)，還使機(jī)房溫度升高，機(jī)房還需安裝散熱裝置，造成了能源二次浪費(fèi)。

（2）?再生電能回饋電網(wǎng)

電梯電能回饋將電容C中儲存的直流電能轉(zhuǎn)化成交流電回饋電網(wǎng)，具有明顯的節(jié)電效果。同時(shí)，由于無電阻發(fā)熱元件，機(jī)房溫度下降，可以節(jié)省機(jī)房空調(diào)和降溫設(shè)備的耗電量。電梯再生電能作為一種分布式能源，具有隨機(jī)性和間歇性的特點(diǎn)，會對電網(wǎng)的供電品質(zhì)造成一定程度的沖擊；而且，電梯再生電能并于建筑配電網(wǎng)上運(yùn)行，將可能改變傳統(tǒng)建筑配電系統(tǒng)單向潮流的特點(diǎn)；此外，專利201420286869.2將多臺電梯直流母線并聯(lián)，共用/共享一個(gè)電能回饋裝置，減少了施工量并降低了成本。總體看，電能回饋電網(wǎng)類技術(shù)方案，技術(shù)雖已成熟，但推廣應(yīng)用并不多。

（3）?再生電能儲能及共用直流母線方法

將電梯再生電能存儲，然后直接供電梯或其他直流設(shè)備再次利用（如專利201010251559.9），該方法較再生電能回饋電網(wǎng)方法，可避免逆變環(huán)節(jié)，利用效率更高，技術(shù)優(yōu)勢明顯；但該方法，要將電梯再生電能全部存儲，其充放電電流大、速度較快，傳統(tǒng)蓄電池難以作為儲能裝置，需要超級電容等能夠快速充放電的儲能裝置（如專利201020607246.2），而超級電容成本高昂。可見，該方法雖有技術(shù)優(yōu)勢，但成本較高、用戶難以接受，市場鮮有該類產(chǎn)品應(yīng)用。

此外，專利200910071820.9公開了一種電梯群節(jié)能裝置，其利用直流母線將多部電梯共用一個(gè)儲能組件，來降低儲能裝置的成本；專利200420110175.X和專利201420219696.2公開了多臺電梯共用直流母線的節(jié)能裝置，不設(shè)置儲能裝置，更加降低了成本。可見，該類技術(shù)是電梯節(jié)能技術(shù)的發(fā)展趨勢之一。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種集群電梯再生電能直流微電網(wǎng)調(diào)度節(jié)能裝置及方法，實(shí)現(xiàn)集群電梯（2臺/部及2臺/部以上）節(jié)能，擴(kuò)展智能建筑直流微電網(wǎng)系統(tǒng)，靈活接入電動車充電等直流負(fù)載。

1、實(shí)現(xiàn)集群電梯節(jié)能。