[实用新型]电梯大功率电子节能装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种电子、信息、能源多学科的技术领域，尤指一种利用现代科技手段，主要用于实现电梯节能的高科技技术产品的电梯大功率电子节能装置。

背景技术

目前，在电梯运行控制系统中，几乎都在使用交直交变频器作为驱动电机的调速工具。这类变频器功率因数高、效率高、精度高、调速范围宽，所以获得广泛应用。变频调速技术涉及到电子、电工、信息与控制等多个学科领域。采用变频调速技术是节能降耗、改善控制性能、提高产品质量的重要途径，已在应用中取得了良好的应用效果和显著的经济效益。但是，在电梯的运行与控制方面，还存在着进一步挖掘变频调速系统节能潜力和提高效率的问题。解决这一问题有两条重要途径。一是采取一种控制策略使变频驱动电机的损耗最小而效率最高；二是利用一种技术手段使生产机械储存的能量及时高效地回馈到电网。第一个问题可以通过变频调速技术及其优化控制技术实现″按需供能″，即在满足生产机械速度、转矩和动态响应要求的前提下，尽量减少变频装置的输入能量；第二个问题可以通过有源逆变装置将存储在变频器直流侧的再生能量回馈到交流电网。本专利涉及的是变频调速电梯节能控制的第二个问题——交直交变频调速电梯能量回馈控制技术。

变频电梯在应用中存在的问题为：

通用变频器多为电压型交-直-交变频器。这类变频器的原理是，三相交流电首先经过二极管不控整流桥得到脉动直流电，再经电解电容滤波稳压，最后经有源逆变输出电压、频率可调的交流电给电动机供电。但是通用变频器既不能直接用于需要快速起、制动和频繁正、反转的调速系统，又不能将电机发电状态产生的电能回馈电网。因为这种系统要求电机四象限运行，当电梯减速、制动以及电梯上行时，电机处于再生发电状态。由于变频器的二极管不控整流器能量传输不可逆，产生的再生电能传输到直流侧滤波电容上，产生泵升电压。过高的泵升电压有可能损坏开关器件、电解电容，甚至会破坏电机的绝缘，从而威胁系统安全工作，目前只能通过能耗电阻把这部分能量以热能的形式消耗掉，由于电阻发热严重，使系统的工作可靠性、稳定性受到不良影响。

国内外电梯能量回馈技术研究现状：

为了解决电梯处于再生发电状态产生的再生能量，德国西门子公司已经推出了电机四象限运行的电压型交-直-交变频器，日本、加拿大等国也成功研制了电源再生装置。同时，已见到国外有四象限电压型交-直-交变频器及电网侧脉冲整流器等的研制报道。普遍存在的问题是这些装置价格昂贵，再加上一些产品对电网的要求很高，不适合我国的国情。国内在中小容量系统中大都采用能耗制动方式，即通过内置或外加制动电阻的方法将电能消耗在大功率电阻器中实现电机的四象限运行，该方法虽然简单，但有如下严重缺点：

(1)浪费能量，降低系统效率。(2)电阻发热严重，影响系统其他部分正常工作。(3)简单的能耗制动有时不能及时抑制快速制动产生的泵升电压，限制了制动性能的提高。

国内已有液压电梯节能系统的报道，而利用能量回馈控制技术实现电梯节能的研究比较少。关于电梯能量回馈电子节能方面的研究尚未见到实用产品的报道。

发明内容

为了克服上述不足之处，本实用新型的主要目的旨在提供一种以电网线电压为对象直接控制，变频器直流侧电压经过转换作为控制电路供电电源，采用的功率逆变控制器共有三个桥臂六个IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)组成，以及采用一片89C52单片机产生逆变控制信号及进行系统过压、过流、过热安全保护的，又能将电梯再生电能回馈交流电网的电梯大功率电子节能装置。

本实用新型要解决的技术问题是：主要解决如何将变频调速电梯运行中电机发电状态下电机输出能量回馈电网的技术问题，如何利用现代电力电子技术、控制技术、计算机技术实现电梯系统再生能量向交流电网的回馈等有关技术问题。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：该装置由滤波器、整流器、变频器、电机、电源、逻辑电路及单片机等部件组成，该装置至少包括：

逻辑保护模块、单片机控制器、电梯再生直流电源、绝缘栅双极型晶体管IGBT逆变桥、交流电网和同步检测模块组合为一逆变同步电路的电子节能装置；

一逻辑保护模块的输出端与单片机控制器模块的输入端相连接，单片机控制器模块的输出端与绝缘栅双极型晶体管IGBT逆变桥模块的输入端相连接，绝缘栅双极型晶体管IGBT逆变桥模块的一输出端与逻辑保护模块的输入端相连接，另一输出端与交流电网模块的输入端相连接；