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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

文檔序號:9256607閱讀:294來源:國知局
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
【專利說明】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
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]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)】
[0003]現(xiàn)有的建筑配電系統(tǒng)中,在考慮電梯的時候,僅僅是將電梯作為負載來進行使用的,為充分考慮由于電梯設(shè)備的電機工作于不同狀態(tài)時,實際也會表現(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)計缺陷等原因,通常工程上將此能量僅僅是浪費掉。
[0004]電梯的節(jié)能方案從不同角度取得了進展。電梯的四象限運行,如圖1所示。向上運行含3個工作狀態(tài):電動、發(fā)電減速及正向回饋制動。向下運行也含3個工作狀態(tài):電動、發(fā)電減速及正向回饋制動。
[0005](I)正向運行電動狀態(tài)特征:工作在第一象限,如A點。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,電動機作正功。
[0006](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。轉(zhuǎn)速與參考正方向一致,電磁轉(zhuǎn)矩可能為負(發(fā)電)。
[0007](3)正向運行回饋發(fā)電狀態(tài)特征:工作在第二象限,如B點。轉(zhuǎn)速與參考正方向一致,電磁轉(zhuǎn)矩恒為負,為穩(wěn)定發(fā)電狀態(tài)。三、四象限與一、二象限類似。電梯的四個象限運行中,二、四象限各有一個穩(wěn)態(tài)發(fā)電狀態(tài)。
[0008]而且從電梯的運行周期來說,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)。
[0009]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,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4升高時開啟開關(guān)管Vtl,使電流通過電阻Ro、開關(guān)管Vtl流向負極。這一過程中電能在電阻R C1上能耗掉,否則電容C將被泵升壓擊穿。
[0010]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掉;二是再生電能回饋電網(wǎng),把電梯系統(tǒng)存儲的機械能重新轉(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。
[0011](I)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,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,還使機房溫度升高,機房還需安裝散熱裝置,造成了能源二次浪費。
[0012](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,由于無電阻發(fā)熱元件,機房溫度下降,可以節(jié)省機房空調(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,具有隨機性和間歇性的特點,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)上運行,將可能改變傳統(tǒng)建筑配電系統(tǒng)單向潮流的特點;此外,專利201420286869.2將多臺電梯直流母線并聯(lián),共用/共享一個電能回饋裝置,減少了施工量并降低了成本??傮w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。
[0013](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??梢姡摲椒m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。
[0014]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】

[0015]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,實現(xiàn)集群電梯(2臺/部及2臺/部以上)節(jié)能,擴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載。
[0016]1、實現(xiàn)集群電梯節(jié)能。
[0017]我國建筑中電梯已經(jīng)大量應(yīng)用,占全球電梯銷售市場的80%左右,而在大型(超高層)建筑中電梯電耗占10-15%左右,利用直流微電網(wǎng)對電梯再生電能進行調(diào)度,可以實現(xiàn)低成本電梯系統(tǒng)節(jié)能。
[0018]2、擴展智能建筑直流微電網(wǎng)系統(tǒng)。
[0019]目前研宄中的智能建筑直流微電網(wǎng),從電源看,還僅僅是考慮分布式發(fā)電,如建筑光伏BIPV等;從負載看,家電需要改造為直流的,電動車直流充電是發(fā)展趨勢。而電梯作為特殊的裝置,其既是負載又是電源,電源和負載比較平衡/匹配,因此可以直接構(gòu)建直流微網(wǎng),可作為智能建筑直流微電網(wǎng)系統(tǒng)的子網(wǎng)。
[0020]3、靈活接入電動車充電等直流負載。
[0021]將電動車充電粧融入直流微電網(wǎng),充分將能量提取和存儲靈活化,而且在直流微電網(wǎng)過程中,直流能量的直接存儲,減少了整流的轉(zhuǎn)換過程,提高了利用效率。
[0022]為解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明采取了以下技術(shù)方案:
一種集群電梯再生電能直流微電網(wǎng)調(diào)度節(jié)能裝置,其特征是,將智能建筑中的多部電梯的變頻器中間直流環(huán)節(jié)的電壓正負兩端分別并聯(lián),構(gòu)建一直流微電網(wǎng),直流微電網(wǎng)通過電能回饋模塊與電網(wǎng)相連接;
將智能建筑內(nèi)的電梯所產(chǎn)生的再生電能通過直流微電網(wǎng)調(diào)度到用電的電梯,作為其電機運行的電源,多余電能通過電能回饋模塊回饋電網(wǎng)。
[0023]所述電梯為變頻調(diào)速電梯。
[0024]驅(qū)動所述電梯運行的電機包括異步電機和永磁同步電機。
[0025]所述直流微電網(wǎng)為并網(wǎng)型的直流微電網(wǎng),直流微電網(wǎng)從作為電源的電梯獲取電能,通過直流微電網(wǎng)調(diào)度到作為負載的電梯,并將多余電能回饋電網(wǎng)。
[0026]所述直流微電網(wǎng)根據(jù)電壓變化采用滯環(huán)控制方式控制所述電能回饋模塊的啟停。
[0027]所述電能回饋模塊啟停的電壓取值范圍在所述直流微電網(wǎng)的電壓范圍以內(nèi)。
[0028]所述直流微電網(wǎng)連接的負載還包括接入智能建筑中的直流負載;所述直流微電網(wǎng)連接的電源還包括建筑光伏一體化發(fā)電系統(tǒng)和/或燃料電池發(fā)電分布式發(fā)電電源。
[0029]一種集群電梯再生電能直流微電網(wǎng)調(diào)度節(jié)能方法,其特征是,將智能建筑中的多部電梯的變頻器中間直流環(huán)節(jié)的電壓正負兩端分別并聯(lián),構(gòu)建一直流微電網(wǎng),直流微電網(wǎng)通過電能回饋模塊與電網(wǎng)相連接;
將智能建筑內(nèi)的電梯所產(chǎn)生的再生電能通過直流微電網(wǎng)調(diào)度到用電的電梯,作為其電機運行的電源,多余電能通過電能回饋模塊回饋電網(wǎng)。
[0030]所述直流微電網(wǎng)為并網(wǎng)型的直流微電網(wǎng),所述直流微電網(wǎng)從作為電源的電梯獲取電能,并根據(jù)電壓變化采用滯環(huán)控制方式控制所述電能回饋模塊的工作,將多余電能回饋電網(wǎng)。
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