[发明专利]交流永磁同步变频电梯公用直流回路技术

说明书

技术领域

随着电梯控制技术和变频变压拖动技术的发展，变频变压拖动系统在电梯系统中得到了广泛的应用。随着电梯市场的迅速扩张，国内的电梯保有量和增长量也是成倍数的增加。电梯，给广大民众带来上下方便的同时，同时带来了能量的大量消耗。 

在国家环保和的节能绿色方针下，如何让电梯在使用中实现低能耗指标，节约电能消耗 成为电梯主管部门和电梯企业越来越关注的焦点。对电梯系统节能降耗，越来越成为很多电梯企业未来战略的目标。 

背景技术

现在的电梯，电梯的变频器系统均为单台独立设计，对于运行速度低于2.5米/秒以下的电梯，永磁同步电机在能耗制动状态下所输出到电能是通过电阻发热的方式进行及时的消耗，电梯能耗制动下的所释放的电能没有给予充分的再利用，造成了能源的大量浪费。 

对于速度高于2.5米的高速电梯和超高速电梯，很多企业均在变频系统上扩展了能量回馈单元，将电梯电机的再生的电能回馈到供电电网中，供给电网中的其他电器使用。此种设计虽然节省了一部分电能消耗，但是前期投入成本过高，而且能源回馈装置也是单台独立设计，所以还没有大规模的在电梯上进行配置并投入到市场应用中。 

发明内容

公用直流回路技术实现节能降耗的技术原理说明： 

为了便于进行理论分析，本文是以变频变压拖动技术和配置交流永磁同步电机，采用通用的电梯能耗电阻配置的方式为技术条件下的所进行的分析，同时将电梯运行时的其他能量消耗，如运动部件和静止部件的摩擦消耗，电梯控制系统的能源消耗等进行忽略。对于已经配置了能耗回馈系统的交流永磁同步变频电梯，技术原理的分析亦有效。

电梯在封闭的井道内，通过电机的运转方向的变化拖动电梯的轿箱进行频繁的上下运动，达到输送乘客和重物的功能。电梯运行过程中，当轿箱重量和对重的质量不相等时，会消耗供电系统供应的电能或将轿箱和对重系统由于重量差别而产生的重力势能最终通过发热的方式消耗掉，从而造成能源的浪费。 

电梯运行过程中的能量变换主要的过程如下,过程状态1：当电梯轿箱重量大于对重重量时，如电梯向上运行，电梯变频拖动系统将供电系统输入的电能通过永磁同步电机转化为运动系统的在不同高度下重力势能在电梯系统内进行储存，电梯系统处于电能消耗状态，电梯配置的永磁同步电机充当驱动电机模式，将电能转化为机械能；当电梯下行时，电梯在运动系统（轿厢重量－对重重量）重力势能的作用下，再将重力势能通过永磁同步电机转换为电能，并将系统储存的重力势能通过热能的方式在变频拖动系统配置的制动电阻上消耗掉，从使电梯下行到达并停止在指定的位置，电梯在下行的过程中，基本不消耗供电系统的电能。 

过程状态2：当电梯轿箱重量小于对重重量时，如电梯在向上运行的过程中，电梯运动系统（对重重量－轿厢重量）重力势能的作用下，将重力势能通过永磁同步电机转换为电能，并将系统储存的重力势能通过热能的方式在变频拖动系统配置的制动电阻及时消耗，从使电梯上行并停止到指定位置，重力势能转化为热能，电梯不消耗供电系统的电能。如电梯向下运行，电梯变频拖动系统将供电系统输入的电能转化为运动系统的在不同高度下重力势能在电梯系统内进行储存，电梯系统处于电能消耗状态。 

过程状态3：当电梯的轿箱重量等于对重重量时，理论状态下电梯轿厢上下运行时，均不需要消耗供电系统输入的电能，也不向变频拖动系统输出电能。但是实际状态下，电梯需要从供电系统输入较少的电能用以克服电梯轿厢系统、电梯对重系统和其他电梯运转部件在运行时摩擦力。 

随着永磁同步电机市场上的广泛应用，交流永磁同步电机的转子采用永久磁钢结构，所以同步电机具有直流电机和发电机的双重特性。当电机在外界供电下，起着电机的作用，将电能转换为机械能。当永磁同步电机在外界输入机械能的状态下，永磁同步电机起着发电机的作用，将机械能转换为电能。