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摘 要：随着经济的发展，建筑物的高度逐渐增加，电梯作为高层建筑的代步工具出现并得到广泛的应用，电梯的运作模式是上下运行周期的无数循环，在运行的过程中电机虽会消耗大量的电能，但也会在运行的过程中产生部分电能，但传统电梯系统并不能对这部分新产生的电能加以利用，无形中造成了能源浪费，随着可持续发展战略的逐渐深入，人们日渐认识到对这部分电能充分利用的重要意义，共用直流母线电梯节能控制系统出现并得到逐渐深化，本文将结合电梯运作过程中电机消耗电能的过程，对此系统展开研究，力图提升电梯运行中对能源的利用效率。
关键词：共用直流母线；节能控制系统；电梯
前言：电梯属于负载提升设备，在不同的运行状态，电梯与电能的关系并不一致，例如电梯在载重上升或载轻下降的过程中为保证速度不变和电梯内“物品”不受损，需要消耗电能；在载轻上升、载重下降的过程中为转化自然力需释放部分电能，而传统的电梯系统只注重对电能的消耗而忽视对产生电能的利用，造成了能源浪费，近年来随着电梯使用的普及，电梯节能成为人们关注的问题。
一、电梯消耗电能的过程
电梯在工作中处于上下运行的状态，而分别又会出现空梯、部分负载和满梯的情况，在满载上升和空载下降的过程中电机会消耗最多的电能，而满载下降和空载上升过程中电机在工作的同时会释放电能，处于再生发电制动状态，目前电梯设计为追求电梯使用者的舒适度和满意度，推广使用变频器控制电梯，取代了传统的交流调压调速电梯，但并未改善对新生电能未有效利用的问题，电梯所产生的电能仍要通过六个逆变器的续流二极管进入电梯变频器的直流回路，致使处于中间回路起到储存电能作用的电容器的电压被迫上升，如果现实中电机一直处于发电状态，就会导致变频器中的电能得不到及时转化，对变频器造成直接损坏，影响电梯使用质量，为提升变频器的使用寿命，设计者在电容器并联位置加置了制动电阻，希望通过电阻消耗将电能转化成热能，但可以发现在此控制过程中并未对电能进行任何有效利用，仍处于完全浪费的状态[1]。
二、共用直流母线的电梯节能控制系统
随着经济的发展，电梯的应用范围逐渐广泛，甚至同一地点可能需要两台或两台以上的电梯共同工作才可能满足实际需求，这为电梯节能提供了新的方向，电梯设计者尝试将多台电梯在运行中所产生的电能转化到某一台电梯的共用直流母线上，实现多台电梯产生的能源被一台电梯集中消耗，达到能源利用的目的，称之为共用直流母线的电梯节能控制系统[2]。目前此系统主要由起到保护作用的断路器、控制负载的接触器、将交流电转化成直流电的整流器、将直流电转变成交流电的逆变器、保证电路安全的容电器以及电梯电机共同组成，其工作原理是利用接触器将同一地域内多台运行电梯的控制系统中存在的直流侧连接到共用直流母线，使之成为一个具有连接关系的整体，这样就可以实现被连接的多台电梯中只要出现发电现象，新产生的电能就可以通过逆变器反馈传输到共用直流母线，而与共用直流母线相连接的其他电梯在消耗电能的过程中就可以对这部分新产生的电能加以利用，从而达到能源被利用的目的，有效避免了电能浪费，当被连接电梯出现故障或因停电被迫停止运作时，只需要将相应的断路器或电容器断开即可，并不会影响其他与共用直流母线相连接的电梯的正常工作，整个系统稳定、可靠，通过其工作原理可以看出此系统构成简单，并不需要高额的成本，而且维修难度低[3]。
以同一地域存在两台电梯的情况为例，如图1所示，在两台电梯中的直流侧支线（13、23）被变频器（12、22）中容电器速溶保险管（14、24）直接连接到公共直流母线（3），形成可以起到新生电能有效利用的节能系统，可以发现当电梯工作时，如果1号电梯处于空载上升或者重载下降的情况，其电机（15）就会处于再生发电制动状态，机械能转化成电能，新生电能会被处于（12）位置的变频器直接传输至此号电梯的电梯控制系统的直流侧，而电流在直流侧并不会直接储存，而是通过容电器速溶管（14）被直接传输反馈到共用直流母线中；同理，当2号电梯处于此种状态，其运行中电机所产生的电能也会以相应的路径传输至共用电流母线中。当1号电梯处于此种状态，但2号电梯处于相反的载重上升或载轻下降情况时，就需要消耗部分电能，这时2号电梯的电机就会将1号电梯反馈给共用直流母线的电能根据实际进行消耗，当共用直流母线所能提供的电能不能满足2号电梯工作需要时，其会继续向公共电网索求电能，从而实现持续作业；当两台电梯的运作状态逆转时，此系统仍然可以实现节能控制，所以此系统具有持续作业的特性。
另外，当两台电梯处于同一运作状态的情况下，会出现同时耗电或同时发电的状态，同时耗电与传统电梯正常耗电状态类似，所以不进行详细分析，都会向供电电网索取电能，当两台电梯同时发电时，由于共用直流母线不具备储存电能的能力，所以不可能同时接受两台电梯反馈的电能，需要借助与变换器并联的制动电阻将部分电能转化成热能进行损耗，所以当两台电梯同时发电时，现有的节能控制系统并不能理想的进行电能利用。当两台电梯中有一台电梯发生故障被迫停止运作时，就需要将相应的断路器断开，例如1号电梯停止运作，就需要将处于11号位置的断路器断开即可，由于此系统并不支持电梯自己产生的电能供自己利用，所以当发生此种情况时，2号电梯在运行的过程中产生的电能就需要借助制动电阻的损耗，以免其产生的电能对乘坐电梯的人或电梯自身正常运行构成威胁；当电梯在运作的过程中出现了接地或者短路的问题，系统中的电容器设备就会自行断开，使相应电梯被迫停止工作，而另一台电梯会自动将产生的电能传输到制动电阻进行消耗，不会因为一台电梯的故障而影响到另一台电梯的正常工作[4]。
图 1 共用直流母线电梯节能控制系统工作原理
结论：通过上述分析可以发现共用直流母线电梯节能控制系统在满载电梯上应用效果更为理想，近年来随着经济的发展，公共场合电梯使用率逐渐增加，而且电梯运行基本都呈现多台共同运作的满载状态，所以将此系统应用于电梯效果非常明显，另外，此系统不仅可以直接应用于新电梯中，而且可以对传统电梯进行改造，改造过程简便快速，所以非常具有实际意义，应该得到有效推广。
参考文献：
[1]申瑞，张自强，董燕，叶立.电梯节能能量回馈控制系统设计[J].河南科技大学学报（自然科学版），2010，02（01）：27-30.
[2]张松，夏林.基于CC-Link IE的群组电梯节能控制系统研究[J].现代建筑电气，2010，03（11）：50-54.
[3]李继方，汤天浩，姚刚.多电机共直流母线交流传动节能系统结构研究[J].电气传动，2011，01（07）：8-12.
关键词：共用直流母线；节能控制系统；电梯
前言：电梯属于负载提升设备，在不同的运行状态，电梯与电能的关系并不一致，例如电梯在载重上升或载轻下降的过程中为保证速度不变和电梯内“物品”不受损，需要消耗电能；在载轻上升、载重下降的过程中为转化自然力需释放部分电能，而传统的电梯系统只注重对电能的消耗而忽视对产生电能的利用，造成了能源浪费，近年来随着电梯使用的普及，电梯节能成为人们关注的问题。
一、电梯消耗电能的过程
电梯在工作中处于上下运行的状态，而分别又会出现空梯、部分负载和满梯的情况，在满载上升和空载下降的过程中电机会消耗最多的电能，而满载下降和空载上升过程中电机在工作的同时会释放电能，处于再生发电制动状态，目前电梯设计为追求电梯使用者的舒适度和满意度，推广使用变频器控制电梯，取代了传统的交流调压调速电梯，但并未改善对新生电能未有效利用的问题，电梯所产生的电能仍要通过六个逆变器的续流二极管进入电梯变频器的直流回路，致使处于中间回路起到储存电能作用的电容器的电压被迫上升，如果现实中电机一直处于发电状态，就会导致变频器中的电能得不到及时转化，对变频器造成直接损坏，影响电梯使用质量，为提升变频器的使用寿命，设计者在电容器并联位置加置了制动电阻，希望通过电阻消耗将电能转化成热能，但可以发现在此控制过程中并未对电能进行任何有效利用，仍处于完全浪费的状态[1]。
二、共用直流母线的电梯节能控制系统
随着经济的发展，电梯的应用范围逐渐广泛，甚至同一地点可能需要两台或两台以上的电梯共同工作才可能满足实际需求，这为电梯节能提供了新的方向，电梯设计者尝试将多台电梯在运行中所产生的电能转化到某一台电梯的共用直流母线上，实现多台电梯产生的能源被一台电梯集中消耗，达到能源利用的目的，称之为共用直流母线的电梯节能控制系统[2]。目前此系统主要由起到保护作用的断路器、控制负载的接触器、将交流电转化成直流电的整流器、将直流电转变成交流电的逆变器、保证电路安全的容电器以及电梯电机共同组成，其工作原理是利用接触器将同一地域内多台运行电梯的控制系统中存在的直流侧连接到共用直流母线，使之成为一个具有连接关系的整体，这样就可以实现被连接的多台电梯中只要出现发电现象，新产生的电能就可以通过逆变器反馈传输到共用直流母线，而与共用直流母线相连接的其他电梯在消耗电能的过程中就可以对这部分新产生的电能加以利用，从而达到能源被利用的目的，有效避免了电能浪费，当被连接电梯出现故障或因停电被迫停止运作时，只需要将相应的断路器或电容器断开即可，并不会影响其他与共用直流母线相连接的电梯的正常工作，整个系统稳定、可靠，通过其工作原理可以看出此系统构成简单，并不需要高额的成本，而且维修难度低[3]。
以同一地域存在两台电梯的情况为例，如图1所示，在两台电梯中的直流侧支线（13、23）被变频器（12、22）中容电器速溶保险管（14、24）直接连接到公共直流母线（3），形成可以起到新生电能有效利用的节能系统，可以发现当电梯工作时，如果1号电梯处于空载上升或者重载下降的情况，其电机（15）就会处于再生发电制动状态，机械能转化成电能，新生电能会被处于（12）位置的变频器直接传输至此号电梯的电梯控制系统的直流侧，而电流在直流侧并不会直接储存，而是通过容电器速溶管（14）被直接传输反馈到共用直流母线中；同理，当2号电梯处于此种状态，其运行中电机所产生的电能也会以相应的路径传输至共用电流母线中。当1号电梯处于此种状态，但2号电梯处于相反的载重上升或载轻下降情况时，就需要消耗部分电能，这时2号电梯的电机就会将1号电梯反馈给共用直流母线的电能根据实际进行消耗，当共用直流母线所能提供的电能不能满足2号电梯工作需要时，其会继续向公共电网索求电能，从而实现持续作业；当两台电梯的运作状态逆转时，此系统仍然可以实现节能控制，所以此系统具有持续作业的特性。
另外，当两台电梯处于同一运作状态的情况下，会出现同时耗电或同时发电的状态，同时耗电与传统电梯正常耗电状态类似，所以不进行详细分析，都会向供电电网索取电能，当两台电梯同时发电时，由于共用直流母线不具备储存电能的能力，所以不可能同时接受两台电梯反馈的电能，需要借助与变换器并联的制动电阻将部分电能转化成热能进行损耗，所以当两台电梯同时发电时，现有的节能控制系统并不能理想的进行电能利用。当两台电梯中有一台电梯发生故障被迫停止运作时，就需要将相应的断路器断开，例如1号电梯停止运作，就需要将处于11号位置的断路器断开即可，由于此系统并不支持电梯自己产生的电能供自己利用，所以当发生此种情况时，2号电梯在运行的过程中产生的电能就需要借助制动电阻的损耗，以免其产生的电能对乘坐电梯的人或电梯自身正常运行构成威胁；当电梯在运作的过程中出现了接地或者短路的问题，系统中的电容器设备就会自行断开，使相应电梯被迫停止工作，而另一台电梯会自动将产生的电能传输到制动电阻进行消耗，不会因为一台电梯的故障而影响到另一台电梯的正常工作[4]。
图 1 共用直流母线电梯节能控制系统工作原理
结论：通过上述分析可以发现共用直流母线电梯节能控制系统在满载电梯上应用效果更为理想，近年来随着经济的发展，公共场合电梯使用率逐渐增加，而且电梯运行基本都呈现多台共同运作的满载状态，所以将此系统应用于电梯效果非常明显，另外，此系统不仅可以直接应用于新电梯中，而且可以对传统电梯进行改造，改造过程简便快速，所以非常具有实际意义，应该得到有效推广。
参考文献：
[1]申瑞，张自强，董燕，叶立.电梯节能能量回馈控制系统设计[J].河南科技大学学报（自然科学版），2010，02（01）：27-30.
[2]张松，夏林.基于CC-Link IE的群组电梯节能控制系统研究[J].现代建筑电气，2010，03（11）：50-54.
[3]李继方，汤天浩，姚刚.多电机共直流母线交流传动节能系统结构研究[J].电气传动，2011，01（07）：8-12.