一种低成本电梯节能控制技术

摘要：电梯在曳引机制动过程中会产生大量得回馈能量，通常情况下，这部分能量往往得不到合理的有效利用。本文提出了一种基于超级电容储能的电梯节能系统，它具有成本低、节能率高的显著优点。针对所提出的拓扑结构，建立了包含超级电容器、双向DC/DC 变换器、曳引电机以及电梯负载在内的MATLAB/Simulink 电梯节能仿真模型。仿真模型直观地反映了超级电容充放电电流、端电压以及功率等波形。本文还研究了在低成本情况下如何能够实 现*高节能率的控制策略和节能电梯系统中各参数的匹配方案。*后，仿真结果证明了该电梯节能方案的可行性。 关键词：电机与电器；电梯节能；参数匹配；控制策略；低成本

电梯在制动时会产生大量能量，传统上通常采用两种方案进行处理。一种是采用制动电阻消耗，这种方案会造成能量的巨大浪费[1]，并且需要额外的冷却装置来去除制动电阻产生的热量；另一种是采用先进的逆变技术将这部分能量回馈到电网[2-4]，但是这种方案或多或少地会对电网产生谐波污染，并且用户无法向电网卖电，甚至回馈电网的电也要收费，用户无节能收益，积极性不高。

　　　 近年来，基于能量存储的节能系统被提出，这种类型的节能系统在电梯曳引机处于制动状态时存储能量而在曳引机处于电动状态时释放能量。文献[5]中提出的节能系统将镍氢(Ni-MH)电池作为储能装置来达到节能目的，尽管取得了31％的节能率，但是由于电池功率密度较低，它并不能吸收/释放电梯在加减速过程中产生的尖峰功率。天津大学的万健如提出将超级电容组作为存储装置经过接触器直接并联到变频器直流母线上。其方案的缺点在于超级电容放电时其工作电压要在母线电压之上，导致超级电容串联单体数目过多，成本高。文献[6-8]中提出了基于“双向DC/DC+超级电容”结构的电梯节能系统，取得了良好的节能效果，但这种拓扑在选择超级电容时还是基于吸收全部的电梯制动能量，仍然具有成本高的缺陷。

　　　 以上所提出的方案多需要大容量的电池/超级电容以获得足够的存储空间，因此成本普遍很高。在此基础上，本文提出了一种既有双向DC/DC 和超级电容，又有制动电阻的新型电梯节能系统。该节能系统仅需要小容量的超级电容，因此具有成本低的优势。在此基础上我们提出了参数匹配方案，进行了相应的成本分析，并且给出了电梯节能系统的控制策略。*后搭建了基于MATLAB/simulink 的电梯节能系统仿真模型，仿真结果证明了系统取得了理想的节能效果。