CN201240741Y - 电梯节能逆变装置 - Google Patents

Abstract

一种电梯节能逆变装置，包括有电机；变频器，用于拖动所述的电机工作，并且该变频器的三相输出端和电机的三相输入端相连；其特征在于：还包括有逆变器，在电机发电状态下产生的电能再生逆变回馈到电网中，逆变器包括有三相输出端、接地端以及正、负输入端，其中，该逆变器的三相输出端和变频器的三相输入端对应相连，该逆变器的正、负输入端分别对应连接变频器直流母线的正、负端。与现有技术相比，本实用新型在变频器上连接了一个逆变器作为能源再生的回收利用装置，通过该逆变器可以将电机在发电状态下产生的电能再生逆变为符合国家电网要求的正弦波电能再利用，重新反馈到电网中，能节约大量的能源。

Description

电梯节能逆变装置

技术领域

本实用新型涉及一种电梯节能装置，尤其是一种将电梯制动产生的能量再生逆变回馈到电网上的节能逆变回馈装置。

背景技术

电梯在运行过程中会产生多余的能量，如当电梯运行过程势能转变为动能时电动机处于发电态势，即机械能转变为电能。这些电能通过变频器输出电路的续流二极管转换成直流电储存于电容中，使直流母线电压升高，如果不能够将这些电能及时释放掉，就会是电梯发生故障而无法正常使用。

如图1所示，为现有技术中所采用的利用负载电阻散热实现再生电能释放的电气原理图，图中变频器1包括有三相整流电路2、变频器输出电路3以及外置制动单元4，变频器1的输出端U、V、W和电机MG相连，变频器1内连接有储能电容C，在变频器1的直流回路中还并联有耗能电阻R。当电梯处于制动运行状态时，电动机处于发电状态，电机发电产生的能量约占总能量的35％通过电阻R消耗，并且转变为热能，释放在周围空间，致使机房温度升高，迫使机房安装空调降温，形成二次耗能和二次污染。目前，我国绝大多数电梯都采用这种消耗能量的方式，不但浪费了大量的能源，还严重污染自然环境。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种能够实现能源回收利用而减少二次耗能和二次污染的电梯节能逆变装置。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：该电梯节能逆变装置，包括有一电机；

一变频器，用于拖动所述的电机工作，并且该变频器的三相输出端和所述电机的三相输入端相连；

其特征在于：还包括有一逆变器，在电机发电状态下产生的多余能耗再生逆变回馈到电网中，所述逆变器包括有三相输出端、接地端以及正负输入端，其中，该逆变器的三相输出端和所述变频器的三相输入端对应相连，该逆变器的正负输入端分别对应连接所述变频器直流母线的正负端。

所述的逆变器是一种能源再生逆变回馈装置，可以将原先消耗在电阻上的电能再生逆变为与电网电源同频、同相的三相交流正弦波电流回馈至电网再利用。该逆变器具体可以采用如下连接结构，包括有

一电压取样电路，采集所述变频器直流母线上的电压；

一门限电路，接收来自所述电压取样电路的输出信号，并检测母线电压值的高低；

一逆变电路，在门限电路打开状态下，实现直流电到交流电的转换；

一同步电路，可连续采集电网电源的相位和频率，保证逆变输出电源与电网电源同频、同相；

一输出电路，输出端连接所述变频器的输入端，为所述同步电路连续提供同步信息；以及

一滤波电路，对输出电路的电压进行滤波，保证该输出电路输出符合电网要求的三相交流电。

所述的变频器包括有作为变频输入端的三相整流电路、并联在该变频器直流母线正负端上的储能电容以及作为变频输出端的变频器输出电路。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：取消了原先的耗能电阻，在变频器上连接了一个逆变器作为能源再生的回收利用装置，通过该逆变器可以将电机在发电状态下产生的电能再生逆变为符合国家电网要求(谐波系数小于5％)的正弦波电能再利用，重新反馈到电网中，节约电能达30％以上；并且，通过逆变器可以大幅度降低机房的温度，这样可以免装空调而避免因为空调带来的二次污染和二次能耗，能节约大量的能源，同时也节省了电费和购买空调等开支，降低了成本。

附图说明

图1为现有技术中的电梯耗能电气原理图。

图2为本实用新型实施例的电路原理图。

图3为图2中所示逆变器的原理框图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

图1为现有技术中采用电阻方式实现电梯再生能源消耗的电路原理图，它的基本工作原理是：在电机MG处于发电状态下，电机MG发出的电能通过变频器输出电路3的续流二极管加在变频器1的母线上，这些电能通过外置制动电路4和并联在变频器1直流回路上的耗能电阻R释放，电能通过耗能电阻R变为热能散发掉，这使得周围环境温度升高，造成二次污染。

现在，我们将原有的耗能电阻R和外置制动电路4拆除，设计成如图2、图3所示的电梯节能装置。该电梯节能装置包括有能够实现电机MG正常运转的变频器1，以及实现电梯节能逆变回馈的逆变器5(即用逆变器5取代了原有的耗能电阻R)。

该变频器1具有三相输入端R、S、T(即电网输入端)以及和电机MG相连的三相输出端U、V、W，变频器1还包括有对通过三相输入端R、S、T进行整流的桥式整流电路2、以及和电机MG相连的变频器输出电路3，在变频器输出电路3中还设置有对该电路起到保护作用的续流二极管；在变频器1的直流母线正端m、直流母线负端n之间还并联有一个储能电容C，能够使得加到母线上的电压有一个渐变的过程，从而实现保护母线的目的。

而逆变器5则具有接地端PE、正输入端DC+、负输入端DC-以及输出端A、B、C，其中，逆变器输出端A、B、C对应变频器1的三相输入端R、S、T，即逆变器5的输出端A、B、C分别对应连接到变频器1的三相输入端R、S、T上，而逆变器5的接地端PE是严格接地，逆变器5的正输入端DC+连接变频器1的直流母线正端m，逆变器5的负输入端DC-则连接变频器1的直流母线负端n；

逆变器5内还包括有电压取样电路51、门限电路52、逆变电路53、同步电路54、输出电路55和滤波电路56，其中，逆变器5的正输入端DC+、负输入端DC-作为电压取样电路51的输入端，采集来自于变频器1母线的电压；电压取样电路51又将采集到的电压输入到门限电路52中实现电压值比较，判断变频器1直流母线的电压是否超过预定值的电压；当采集的电压超出预定值时，门限电路52打开，并通过逆变电路53实现直—交流转换，最终通过输出电路55将再生电能反馈到变频器1的输入端上，实现电能的再生利用。为了确保电网和设备的安全，回馈到电网再利用的电能必须和电网电源为同频、同相的三相交流正弦波电流，因此，在电流经过输出电路55再次反馈到电网输入端时，必须还要经过同步电路54，同步电路54可连续采集电网电源的相位和频率，以保证逆变输出电源与电网电源同频、同相，以及经过滤波电路56滤波而减小谐波系数，以满足国家电网的要求。

另外，在变频器1的母线上还可以截取两个端点P1、P2，在这两个端点P1、P2之间串联一个电感L。在小功率状态下，电感L两端被短路，电流不通过电感L；为了防止母线电流突变，在大电流时，可以将短接在电感L两端的短接线路P1P2拆除，这样电流就经过电感L再进入逆变器5，起到过流保护的作用。

本实用新型的工作原理如下：

正常工作时，电机MG处于电动状态，电网电源经变频器1的三相输入端R、S、T输入三相交流电，通过三相整流电路2、变频器输出电路3实现逆变变频后输出给电机MG，给电机MG提供正常转动的电能；

当电梯处于制动运行状态时，此时，电动机处于发电状态，其电流通过变频器输出电路3的续流二极管加在变频器1的直流母线上，致使直流母线上的电压急剧升高。逆变器5的电压取样电路51的输入端因为分别连接直流母线正端m、直流母线负端n，可连续采集母线电压；当母线电压升到650V左右时，门限电路52打开，逆变器5开始工作，并经过逆变电路53对采集的电压进行直交流逆变处理，同步电路54和滤波电路56同时作用，将经过逆变电路53处理的电流通过输出电路55馈送到电网中；

因为输出电路55的输出端A、B、C与变频器1的三相输入端R、S、T分别相连，为同步电路54连续提供同步信息，从而保证逆变输出电源与电网电源同频、同相，确保电网和设备的安全；同时，通过滤波电路56滤波后，使输出电路55输出的电压谐波系数不大于5％，可以形成三相交流正弦波电流的输出，能够满足国家电网的要求，实现回馈电网再利用。

本实用新型设计了一种以逆变器为核心的能源再生逆变回馈装置，能够以95—98％的逆变效率，把消耗在电阻上的电能再生逆变为与电网电源同频、同相的三相交流正弦波电流回馈至电网再利用，比如，以一台重量为1600kg，速度为2.5m/s的变频、变压调速的永磁同步无齿曳引机驱动的电梯(其功率为：30kw)为例，可以计算得到节省电能为：P≈30kw×35％×(95～98)％＝(9.975～10.29)kw。由此可见，能源再生利用是可观的(还未包括二次能耗)，更重要的是，能够有效地改善因为电阻发热对环境的影响，消除了热效应，免除对环境的二次污染，另外，由于降低了机房温度，机房还可免装空调，再次节约能源。

Claims (3)

1、一种电梯节能逆变装置，包括有

一电机(MG)；

一变频器(1)，用于拖动所述的电机(MG)工作，并且该变频器(1)的三相输出端(U、V、W)和所述电机(MG)的三相输入端相连；

其特征在于：还包括有一逆变器(5)，在电机(MG)发电状态下产生的电能再生逆变回馈到电网中，所述逆变器(5)包括有三相输出端(A、B、C)、接地端(PE)以及正、负输入端(DC+、DC-)，其中，该逆变器(5)的三相输出端(A、B、C)和所述变频器(1)的三相输入端(R、S、T)对应相连，该逆变器(5)的正、负输入端(DC+、DC-)分别对应连接所述变频器(1)直流母线的正、负端(m、n)。

2、根据权利要求1所述的电梯节能逆变装置，其特征在于：所述的逆变器(5)包括有

一电压取样电路(51)，采集所述变频器直流母线上的电压；

一门限电路(52)，接收来自所述电压取样电路(51)的输出信号电压，并检测母线电压值的高低；

一逆变电路(53)，在门限电路(52)打开状态下，实现直流到交流的转换；

一同步电路(54)，可连续采集电网电源三相交流波形的相位和频率，保证逆变输出电源与电网电源同频、同相；

一输出电路(55)，输出端连接所述变频器(1)的输入端，并为所述同步电路(54)连续提供同步信息；以及

一滤波电路(56)，对输出电路(55)的电压进行滤波，保证该输出电路(55)输出符合电网要求的三相交流电。

3、根据权利要求1或2所述的电梯节能逆变装置，其特征在于：所述的变频器(1)包括有作为变频输入端的三相整流电路(2)、并联在该变频器直流母线正负端上的储能电容(C)以及作为变频输出端的变频器输出电路(3)。

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