电梯能量回馈装置的应用与风险

梁仕钦

摘要：随着电梯应用日渐频繁，降低电梯能耗也成为目前大部分技术企业思考的重点内容，使用能量反馈技术，转换直流母线能量，将机械能转变成直流电，并通过单元装置，将直流电通过传输到电网中，满足电梯系统运行需要，从而降低电梯所需的电能，达到节能效果，以下介绍电梯能量回馈装置在电梯中的应用。

关键词：电梯;能量回馈装置;回馈变频器;应用;风险

目前，我国富士康在西门子公司推出四象限运行电压变频器后，推出rhr系列的电源再生单元，同时我国很多新兴企业也非常关注能量反馈技术，并在此领域投入极多的资金，进行技术研发，这也使得我国在反馈技术方面发展迅猛，并在该项技术发展过程中，将其应用于电梯装置内，降低电梯运行所需的电能。

1电梯能量回馈装置

电梯能量回馈装置，利用能量反馈技术的工作原理，设计的节能装置，通过变频器进行能量控制，从而将能量回馈控制系统产生的机械能，传递到电网中，借助系统产生的机械能量，实现能量的再利用。但是能量利用效果会依赖于变频器设计，如果变频器内部结构优异，可以在极大程度上提升系统机械能量利用效率。

外围电路、滤波电容、串联电感等元件是组成能量反馈系统的主要部分，使用直流母线侧连接，能量反馈控制系统，借助内部元件连接电梯变频器，并在输出端连接电网，在输入端连接电梯直流母线侧。在工作阶段会利用曳引机，完成内部装置在不同状态下的能量传递工作，当逆变电路其电压满足了逆变条件后，便发出信号，使能量反馈系统按照流程开始工作，同时将变频器直流母线中的能量传递到电网，实现能量再利用。

2能量反馈应用于电梯变频系统中

2.1工作原理

能量反馈控制系统之所以可以在电梯应用期间具备节能效果，与构建能量反馈系统的能量反馈技术有直接关系，能量反馈技术利用机械能，明确电梯运行期间系统可以使用的能量，在此前提下借助能量反馈技术，从电梯能量循环掌握内部能量运行方向以及特性，在电梯运行期间计算电梯运行速度，掌握电梯最高运行速度以及电梯最低运行速度，分析电梯内部系统在运行期间的机械能，确定机械能范围，还需要了解电梯运行期间机械能变化曲线，分析电梯在运行期间机械能的变化范围以及释放方式。另外，在此过程中，需要考虑电梯运行是否有可用的能量，这是反馈控制技术应用电梯系统后可以实现节能效果的前提。

将能量反馈技术应用于电梯系统中，对电梯变频系统进行适当调整，考虑电梯在运动期间具备垂直运动的特质，为此需要计算电梯运行期间的势能变化，了解电梯系统平衡权重，同时还应该将电梯轿厢载重量、空间大小等参数，作为对重平衡的设计数据，通过各项数据研究发现，电梯轿厢载重量在50%上下浮动，电梯轿厢、对重处于平衡状态，在此状态下电梯轿厢、对重的质量差，是电梯运行区间最小值，在电梯运行中质量差最小，其在电梯发电到耗电期间的消耗量最小。

但是由于电梯运行期间轿厢载重并不确定，所以在能量反馈系统构建期间，需要考虑负载设计，同时应该掌握曳引机发电对电梯运行产生的影響，了解电梯曳引机发电时，电量存储消耗情况。电梯运行期间，下行发电、上行耗电出现在负载量最大值时，在此阶段电梯产生的机械能可以在曳引机与变频器相互作业的过程中，将机械能转变为直流电能，并借助电梯内部能量反馈到机制中的反馈单元，并将直流电反馈到电梯局域电网中，从而产生支持电梯运行的电能，这样便可以节省系统用电，达到节能的效果。

2.2技术难点

能量反馈技术具备节能效果，将其应用于电梯变频系统后，可以通过变频器将电动机制造的机械能，使用内部元件转化为直流电传输道电梯系统中，满足电梯运行需要，同时可以减少用电量，达到节能效果。

使用能量反馈技术需要了解电动机动作，还应该掌握电梯负载释放能量以及机械能转变要点，借助变频器储存直流电，完成能量转移工作，在电容放电、储电期间，需要掌握反馈变频器应用自动单元，完成能量转换工作的方式，还需要考虑到机械能转换期间，热能释放是否会损伤电梯内部元件，从多方面考虑降低能量转换对内部元件的损耗。为此，需要在电梯内安设散热装置，降低机械能产生热量对内部元件的影响，从而利用能量反馈系统，节省电梯能量同时，还可以确保电梯内部元件不会因为能量转换，减少元件使用寿命。

3电梯能量反馈装置实际应用

在城市高层日益增多的今天，电梯的使用空前高涨，在电梯应用频率极高的背景下，能源过度浪费与我国可持续性发展战略要求不符。为此，本文分析能量反馈技术，并考虑将能量反馈系统应用于电梯后，电梯在满负荷状态运行，向上运动需要尽量减少无用能量损耗，为了进一步提升能量利用率，需要反转电动机，同时需要借助能量回馈，系统将电动机产生的机械能，经过曳引机完成能量转换工作，并通过输送单元将其传递到电网中，从而满足电梯系统用电需要，减少电能消耗。另外，在回馈变频器应用期间，需要掌握电动机运动状态，对内部电能的损耗量，还需要尽量减少电能利用率，从而可以在保证电梯运行同时，还能达到节能的效果。

4能量回馈应用电梯系统存在的风险

能量回馈装置在目前国家大力提倡节能的环境下，应用于高层建筑的电梯系统中可以达到良好的节能效果，但是能量回馈装置在我国大部分电梯中并没有安设，出现这种情况在于以下三方面原因。

其一，电梯内部安装能量回馈装置，虽然可以起到良好的节能效果，但是目前能量回馈装置成本造价较高，将其安装于电梯中，会使电梯整体成本大幅度增高，远远超过普通电梯，这样会使得开发商，引入能量回馈装置，必须了解建设总成本，还需要从其他方层面考虑，为防止建设资金链断缺，所以大部分企业选择不在电梯中安置能量回馈装置。

其二，在电梯内部安装能量回馈装置，在项目前期因为电梯改造工程，导致前期投入资金份额增大，这样便会直接影响到工程项目成本回收时间，使得成本回收周期变长，将能量回馈装置安放于电梯中，虽然可以获得良好的节能效果，但是从装置引入电梯后的建设投入以及产出效益进行综合分析，发现如果以每天节省11度电为例，一年以工业用电标准，大部分地区一度用电费用均在一元以内，在电梯中安置能量回馈装置，一年节省的电费约为3780元左右。考虑目前市场中能量回馈装置的价格，大部分建设单位需要使用三年以上的时间才可以回收前期能量回馈装置投入的建设成本。

其三，首先能量回馈装置虽然具备节能效果，但是由于能量回馈装置在电梯应用期间，形成的节能效果难以被用户察觉;其次能量回馈装置在电梯中的节能效果会因不同情况产生差异，难以准确估算;最后大众并不了解能量回馈装置，所以从众多方面分析，在电梯中安置能量回馈装置并不成熟，同时存在极大的成本投入风险。

5结语

节能、环保已成为当前我国的发展主题，在城市高层建筑日益增多的今天，为了提升能源利用率，在电梯中引入回馈变频器，借助能量反馈系统，降低电梯应用过程中的能量损耗，本文介绍能量反馈技术原理，并提出能量反馈系统在电梯中的应用，希望对相关从业人员优化电梯结构，提升电梯能量利用率有所帮助。

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