深圳市合兴加能科技有限公司 陈磊
【摘 要】本文主要介绍了IPC- PFE电梯节能回馈装置在三菱品牌电梯上的应用。IPC PFE 电梯节能装置将电梯电机调速过程中产生的再生电能以正弦波形式回馈到电网，既提高了控制性能，又达到了节能降耗的目的。
【关键词】PFE系列电梯节能回馈装置 三菱品牌电梯 电能回馈技术 节能降耗
引言
我国是一个能源利用率较低的国家，节约资源已成为政府当前的重要工作之一，是我国的基本国策。2006年1月1日，建设部《民用建筑节能管理规定》开始施行，大力鼓励发展建筑节能新技术和产品、施工工艺、管理技术及可再生能源的开发利用。在现代建筑中，电梯的普遍使用，其耗能仅次于空调用电量，高于照明、供水等设备用电量。据电梯行业协会统计，全国电梯使用保有量已经达到180万台以上。但是应用电能回馈技术的不足1%。因此，对电梯采取有效措施降低能耗是非常必要的，具有特别重要的社会意义和经济效益。
一、 项目介绍
四川省某税务局综合业务楼，是一座多功能的综合性大厦。项目总投资约为1.5亿元，总建筑面积44323㎡，主体结构为全现浇框架— 核心剪力筒结构。本工程地下2层，地上22层，共采用了五台电梯，其中四台客梯是进口三菱品牌，一台消防梯是上海三菱品牌。
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进口三菱品牌电梯现场参数
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电机参数
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额定功率22KW
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额定频率50HZ
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额定转速1450转
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额定电压300V
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额定电流58A
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额定速度150m/ min
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运行参数
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输入电压407V（工作时）
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耗能电阻端电流8A左右
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直流母线电压
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520V（下降时）
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685V（静止时）
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700V（上升时）
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三、系统工艺流程及现状能耗简介
1、工艺简介
通过按动不同功能按钮，可使轿箱到达相应的楼层。按钮按下后，指示灯亮，相应的动作程序开始运行。当电梯响应呼叫运行至该层时，相应的指示灯熄灭，电梯门打开，过一段时间后，电梯门关闭。
在电梯运行过程中，若电梯上行时，上行请求优先，上行请求执行完毕后，执行下行请求。同样在电梯下行过程中，下行请求优先，下行请求执行完毕后，再执行上行请求。无请求时，电梯停在最后执行动作的层次上。此时先按动上行，上行请求优先；相反，先按动下行，下行请求优先。
2、工艺存在能耗问题
电梯的运行原理，可以简单地理解成一个两端分别悬挂轿厢和配重块的定滑轮组，起滑轮作用的曳引机(牵引系统)实际上就是一部电动机。电梯在工作状态下，由曳引机(牵引系统)拖动负载做功，完成机械能和电能相互转化的过程。当电梯轿厢重量小于对重块重量时，电梯上行时曳引机发电，下行耗电；反之，则上行耗电下行发电。当电梯重载下行和轻载上行时，所产生的机械能也会通过曳引机(牵引系统)和变频器转化成直流电能。这些多余能量被临时存储在变频器直流回路的电容中，随着电梯工作时间的持续，电容中的电能和电压越来越高，如果不及时释放就会溢出，导致过压故障，使电梯停止工作。
目前最普通的方法是通过外接发热电阻使电能转化成热能散发出来。目前现有的电梯，都会在电梯控制柜的顶部，装配一个能耗制动电阻箱，用来将电梯在运行过程中所产生的电能消耗掉。正因为这样，大量的由电梯发出的电能白白消耗在了发热的电阻箱上，不仅造成了能量的浪费，而且会导致电梯机房内的温度上升，为防止设备过热，机房须要配备空调进行降温。
如果能将电梯在运行时所产生并浪费在电阻箱上的这部份电能回馈到电网，供其它设备利用，不仅这部分电能可以节省下来，而且由于电梯机房内温度的下降，可以关掉原来的空调或减少开空调的时间，实现双重节能的效果。
四、项目改造方案
1、配置选型
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项目
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参数
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项目
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参数
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设备型号
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PFE-04-022NDC
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额定功率
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22KW
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额定电压
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380V
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额定电流
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17A
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峰值电流(A)
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33A
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数量
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5台
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2、与电梯控制柜的接线方式
电梯节能回馈装置的主回路接线非常简洁，将电梯节能回馈装置的直流输入端子“DC（+）”、“DC（-）正确连接到电梯变频器系统的直流母线的正负端子，将电梯节能回馈装置的交流回馈输出端子“A”、“B”、“C”连接到变频器的输入交流电源上即可。
（1）、IPC-PFE电梯节能装置直流采用全桥隔离，DC+、DC-直流端子无需一一对应也可正常工作
（2）、为了防止漏电对人体的伤害，该将电梯节能回馈装置的接地端子“PE”可靠接地。
（3）、电梯节能回馈装置会自动检测电网的相位并自动与电网同步工作，因此电梯节能回馈装置的交流回馈输出端子“A”、“B”、“C”与相应电网的A、B、C或变频器的输入R、S、T不用一一对应。严禁与电机侧及其他交流电路连接。
3、电梯节能回馈装置安装使用操作流程
n 送电
（1）电梯节能回馈装置输出端加装了空气开关（QF）的情况下先合上电梯节能回馈装置输出端的空气开关（QF）。
（2） 电梯总电源送电，5～10秒电梯节能柜面板显示。
n 断电
（1） 电梯总电源断电。
（2） 电梯节能回馈装置输出端空气开关（QF）断开。
n 注意事项
（1） 在不断开电梯节能回馈装置的情况下严禁电梯总电源开关连续送电，送电时需电梯控制柜内部电压完全放掉才给电梯再次送电，这样可以避免电梯节能回馈装置内部的保险丝损坏。
（2） 在通电状态下严禁直接断开电梯节能回馈装置输出端的空气开关（QF）。
4、三菱电梯安装电梯节能装置主意的问题
（1）、三菱电梯安装电梯节能装置在选型时应跟厂家事先说明是三菱梯和电梯变频器的电压等级
因为三菱电梯的控制逻辑是变频器在没有运行时主接触器是断开的，也就是说三菱梯在没有呼叫的情况下变频器是断电的。在主接触器瞬间闭合时，由于变频器和电梯节能装置主回路有较大的滤波电容，大电容冲电瞬间电流较大，导致拉低变频器输入电压和直流母线电压，引起电梯控制电源系统因电压波动偏大或欠压的保护，使控制系统复位。
所以针对380V电压等级的三菱梯（这里指变频器电压等级，220V不需要考虑）在电梯控制柜的主接触器瞬间闭合时，需要保持变频器输入电压和直流母线电压值，因此变频器电压等级是380v的三菱梯订货之前事先说明，厂家会在电梯节能装机内内置浮充电源。
（2）、主接触器加装辅助触头
电梯节能装置内置浮充电源会使直流母线高于电梯节能装置的动作阀值，造成电梯节能装置在电机没有发电时有回馈输出的现象，而且有的场合三菱电梯电机处于发电状态时变频器母线电压不大于静态母线电压，正对以上两种情况，三菱梯安装电梯节能装置必须在PFE的使能端DI1与COM之间通过接触器辅助触头进行同步控制，并且正对第二种情况PFE阈值电压要设定到低于电机处于发电状态时的母线电压值，根据经验最好大于等于下行时的直流母线电压，这样才会达到好的节能效果。
五、IPC电梯节能回馈装置特点
1、采用柔性双PWM技术大幅降低机器运行噪声和温升，输出波形更完美；
2、LCL滤波技术有效抑制了谐波和电磁干扰，使回馈的电能完全符合国家电网并网的要求，不会对电网造成污染。
3、电梯节能回馈装置特有的“零点电流”处理技术，提高回馈电流过零时电流质量，提高轻载回馈稳定性和功率因数。
4、电梯节能回馈装置内置熔断器，即使在输出短路的情况下也不会对原电梯系统造成损坏。
5、电梯是涉及到人身安全的特种设备，在设计电梯节能回馈装置时已经充分考虑了安全问题。采用电梯节能回馈装置对电梯进行改造时，我们保留了电梯原来的控制方式，并且与原来的控制方式“互为冗余”。当电梯节能回馈装置出现了故障以后，立即切换到电梯原来的控制方式，并且维持原来的控制方式运行，因此，不会影响电梯系统的安全。
六、变频器改造后的经济效益
1、数据测量
为了对电梯系统变频改造后的效果进行评价，在现场其中一台电梯上安装两台电度表，其中总耗电表采用是T862-4式电能表测试的，节电表采用的是威胜DSS-333电能表测试，在系统投入正常运行后对设备实际使用和节电情况进行9天测定和数据分析。具体数据如下表:
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记录日期
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记录时间
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总耗电表读数
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节电表读数
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节电率
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电表读数（度）
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用电量（度）
|
电表读数（度）
|
用电量（度）
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|||
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2012．02．27
|
9：00
|
6462．0
|
-----
|
1029．0
|
-----
|
|
|
2012．02．28
|
9：00
|
6500．0
|
38．0
|
1041．0
|
12．0
|
24．00%
|
|
2012．02．29
|
9：00
|
6536．8
|
36．8
|
1052．3
|
11．3
|
23．49%
|
|
2012．03．01
|
9：00
|
6573．2
|
36．4
|
1062．9
|
10．6
|
22．55%
|
|
2012．03．02
|
9：00
|
6608．1
|
34．9
|
1073．0
|
10．1
|
22．44%
|
|
2012．03．03
|
9：00
|
6641．7
|
33．6
|
1082．4
|
9．4
|
21．86%
|
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2012．03．04
|
9：00
|
6650．7
|
9．0
|
1084．5
|
2．1
|
18．91%
|
|
2012．03．05
|
9：00
|
6658．7
|
8．0
|
1086．2
|
1．7
|
17．52%
|
|
2012．03．06
|
9：00
|
6695．9
|
37．2
|
1097．1
|
10．9
|
22．66%
|
|
2012．03．07
|
9：00
|
6733．0
|
37．1
|
1107．2
|
10．1
|
21．39%
|
|
合计
|
271
|
|
78．2
|
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备注：由于机械式电度表在回馈时会倒转，因此，需要加上节电表的读数值。
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2、节能收益
通过对以上测试结果表明
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平均每天耗电量
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38．79度
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平均每天节能量
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8．68度
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平均节电率
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22．37%
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每年可节电量
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8．68度×365＝3168.2度
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每年可节电费
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3168.2度×1元/度＝3168.2元
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说明：1、电价按1元/度， 每年运行时间为365天。
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按以上数字来分析，客户购买电梯能量回馈装置后，每部电梯日均节电8．68度，一年节省电费3168.2元。加上电梯房所节省的空调费用及其他不可计算的费用：减少购置空调费用；因为环境温度降低产品寿命延长，以及空调维护费用减少。
七、结束语
随着节能环保理念在电梯行业的广泛接受，这种 “电能回馈技术”使全球电梯市场节能技术的运用有了质的飞跃，一些品牌电梯(如三菱和奥的斯)亦开始用自主研发或专业厂家配套的电能回馈装置对电梯进行升级换代，但这部份电梯只占市场所销售电梯很少部分。据相关统计数据，国内应用电能回馈技术的不足1%。以150万部电梯的保有量计算，电梯节能改造的市场潜力巨大。
参考文献：
[1] 《交流电动机变频调速节能技术指南》 国家经济贸易委员会节能信息传播中心编
[2] 《PFE系列电梯节能装置用户手册》 深圳市合兴加能科技有限公司