Hissien energiansäästölaitteiden toimittajat muistuttavat, että ympäristötietoisuuden jatkuvan parantamisen myötä energiansäästöstä ja ympäristönsuojelusta on tullut Kiinan ajama perustavanlaatuinen kansallinen politiikka, jolla on käytännön merkitystä. Nykypäivän yhä kilpailukykyisemmässä hissiteollisuudessa uusien teknologioiden käyttöönotto, nopeammat nopeudet ja raskaammat kuormat ovat näkyvimpiä tuoteetuja korostavia näkökohtia. On kuitenkin kiistatonta, että hissien taloudelliset ja ympäristöhyödyt käyttöönoton jälkeen ovat myös tekijöitä, jotka on otettava huomioon hissejä ostettaessa.
1. Hissien perusrakenne ja toimintatila
1. Hissin perusrakenne
Nykyään hissit koostuvat pääasiassa vetokonejärjestelmistä, ohjausjärjestelmistä, korijärjestelmistä ja ovijärjestelmistä. Ne koostuvat painontasausjärjestelmästä, sähköisestä käyttöjärjestelmästä, sähköisestä ohjausjärjestelmästä, turvajärjestelmästä jne. Nämä osat asennetaan rakennuksen kuiluun ja konehuoneeseen. Yleensä käytetään teräsköysivoimansiirtoa, jossa teräsköysi kiertyy vetopyörän ympärille ja yhdistää korin ja vastapainon molemmista päistä. Vetokone käyttää vetopyörää korin nostamiseksi ja laskemiseksi.
2. Hissin toimintatilan analysointi:
Kun hissi kulkee ylöspäin, se kuluttaa energiaa, ja kun hissi laskeutuu korkealta, se vapauttaa energiaa. Hissin vetolaitteen vetävä kuorma koostuu henkilöautosta ja vastapainosta. Vetokuorman tasapainottamiseksi ne tasapainottuvat vasta, kun korin kuorma lisätään 50 prosenttiin korin nimelliskuormasta (esimerkiksi 1050 kg:n kuormalla varustetussa henkilöhississä on noin 7 matkustajaa). Vaikka tämä muutos muuttaa energiankulutuksen huippupistettä, se ei voi muuttaa keskimääräistä energiankulutusta. Käytännössä vastapainon painon esiintymistiheys on suhteellisen alhainen, koska korin ja matkustajien painon summa on täsmälleen yhtä suuri kuin vastapainon paino. Hissin käyttötila on siis pohjimmiltaan epätasapainossa, ja on myös hyvin todennäköistä, että kori laskee, kun matkustajia on paljon, ja nousee uudelleen, kun matkustajia on vähän tai ei ollenkaan. Jos ensimmäinen tilanne syntyy, kun matkustajien gravitaatiopotentiaalienergia vapautuu, ja toinen tilanne syntyy, kun vastapainon gravitaatiopotentiaalienergia vapautuu, potentiaalikuorman vaikutuksesta nopeus on suurempi kuin synkroninen nopeus, eli kun n > no, luistonopeus s = (no - n) / no < 0, roottorin indusoima sähkömotorinen voima kääntyy, staattorikäämi syöttää sähköenergiaa takaisin verkkoon ja T-suunta on vastakkainen nopeuden suuntaan nähden. Moottori ei ainoastaan syötä sähköenergiaa takaisin, vaan myös tuottaa mekaanisen jarrutusmomentin akselille. Lause on:. Hissin taajuusmuuttajan AC/DC-tasasuuntauspiirin peruuttamattomuuden vuoksi tuotettua sähköä ei kuitenkaan voida syöttää takaisin verkkoon, mikä johtaa jännitteen nousuun pääpiirin kondensaattorin molemmissa päissä ja "pumppausjännitteen" syntymiseen. Yleensä muuttuvataajuiset hissit käyttävät vastuksia kuluttamaan varastoitua sähköenergiaa kondensaattoreihin kondensaattorin ylijännitteen estämiseksi. Hissin käytön aikana nämä vastukset tuottavat suuren määrän lämpöä (pintalämpötilan ollessa yli 100 ℃), ja tämä hukkaan heitetty energia muodostaa 25–45 % hissin kokonaissähkönkulutuksesta. Vastusten energiankulutus ei ainoastaan vähennä järjestelmän hyötysuhdetta, vaan myös tuottaa suuren määrän lämpöä, joka kiihdyttää pölyn virtausta konehuoneen ilmassa, imee staattista sähköä ja vaikuttaa merkittävästi hissin ohjauskaapin ympäristöön. Samalla lämpötilan nousu lyhentää merkittävästi hissin alkuperäisten komponenttien käyttöikää, ja komponenttien ikääntyminen ja vikaantuminen jatkuvat. Tietokonehuoneen lämpötilan laskemiseksi huoneenlämpöiseksi ja korkeiden lämpötilojen aiheuttamien hissin toimintahäiriöiden estämiseksi,käyttäjien on asennettava ilmastointilaitteita tai tuulettimia, joilla on suuri poistoilmamäärä; Konehuoneissa, joissa on suuri hissiteho, useita ilmastointilaitteita ja tuulettimia on usein käynnistettävä samanaikaisesti. Tämä tekee hisseistä ja ilmastoinnista energiaa kuluttavimmat "sähkötiikerit".
2. Hissin energian takaisinkytkentälaitteen toimintaperiaate
Hissien energiansäästössä on tärkeää hyödyntää vetokoneen sähköntuotannon aikana tuottamaa sähköenergiaa. Jarrutusvastuksen tuottama energia muunnetaan sitten takaisin vaihtovirraksi inversion avulla, syötetään muille sähkölaitteille tai syötetään takaisin sähköverkkoon. Yleinen energian inversion hyötysuhde on noin 85 %, ja edellä mainitun jarrutusvastuksen energiankulutus on 25–45 % hissin kokonaissähkönkulutuksesta. Jos kerros on korkeampi tai hissin nopeus on suurempi, sähköenergian takaisinkytkentävaikutus on selvempi. Energian takaisinkytkentäjärjestelmän pääpiirirakenne koostuu pääasiassa suodatuskondensaattoreista, kolmesta IGBT-täyssillasta, sarjainduktoreista ja oheispiireistä. Hissin energian takaisinkytkentäjärjestelmän tulopää on kytketty hissin taajuusmuuttajan tasavirtakiskon puolelle ja lähtöpää on kytketty verkkoon. Kun hissin vetokone toimii sähkötilassa, kaikki energian takaisinkytkentäjärjestelmän kytkimet ovat pois päältä. Kun vetokone toimii sähköntuotantotilassa, taajuusmuuttajan tasavirtakiskon puolen pumpun jännite kasvaa ja täyttää muut inversioehdot. Tämän jälkeen energian takaisinkytkentäjärjestelmä alkaa toimia. Kun tasavirtalähteen nykyinen energia syötetään takaisin verkkoon, tasavirtakiskon jännite laskee, kunnes se putoaa takaisin asetettuun arvoon, ja järjestelmä lakkaa toimimasta.
Aktiivinen invertteri, joka muuntaa tasasähköenergian vaihtosähköenergiaksi, on hissin energian takaisinkytkennän ydin. Sen tarkoituksena on palauttaa vetolaitteen sähköntuotannon aikana tuottama sähköenergia invertterin kautta, mikä säästää energiaa ja estää invertterin lähdön aiheuttaman sähköverkon saastumisen. Vetolaitteen sähköntuotannon energian takaisinkytkennässä on siis täytettävä neljä ohjausehtoa vaiheen, jännitteen ja virran suhteen:
a) Järjestelmää ei voi käynnistää vahingossa. Invertterilaite käynnistyy ja antaa energian takaisinkytkentää vain, kun tasavirtaväylän jännite ylittää asetetun arvon.
b) Invertterin virran on vastattava takaisinkytkentätehon kysyntää, eikä se saa ylittää invertteripiirin sallimaa enimmäisvirtaa;
c) Invertteriprosessi on synkronoitava sähköverkon vaiheen kanssa, ja energian takaisinsyötön sähköverkkoon tulee tapahtua sähköverkon korkeajännitepäässä;
d) Minimoi invertteriprosessin aiheuttama sähköverkon saastuminen mahdollisimman paljon.
3. Hissin energianpalautejärjestelmän laitteistosuunnittelu
1. Invertteripiiri
Tehoinvertteripiirissä hissin taajuusmuuttajan tasavirtakiskon puolelle varastoitu tasavirta hissin vetokoneen käytön aikana sähköntuotantotilassa muunnetaan kytkimen päälle/pois-kytkentää ohjaamalla vaihtovirraksi. Se on hissin energian takaisinkytkentäjärjestelmän pääpiiri, jolla on erilaisia rakenteita invertteripiirien eri luokkien mukaan. Ohjaamalla kytkimen päälle/pois-kytkentää hissin taajuusmuuttajan tasavirtakiskon puolelle varastoitu tasavirta vetokoneen käytön aikana sähköntuotantotilassa muunnetaan vaihtovirraksi. Piirissä saman sillanvarren ylempi ja alempi kytkin eivät voi johtaa samanaikaisesti, ja kunkin elementin johtamisaikaa ja kestoa ohjataan invertterin ohjausalgoritmin mukaisesti.
2. Ruudukon synkronointipiiri
Vaiheen synkronoinnin ohjauksella on keskeinen rooli siinä, pystyykö hissi tehokkaasti palauttamaan tasavirtaväylän energian sähköverkkoon. Verkkosynkronointipiiri käyttää verkkojännitteen synkronointia, ja kommutoinnin aikana esiintyvien kuolleiden alueiden vaikutusten välttämiseksi kytkimiä käytetään 120 asteen kulmassa samassa sillanvarressa. Verkkosynkronointisignaalin ja sähköverkon nollakohtasignaalin välinen looginen suhde saadaan komparaattorin avulla, ja kunkin kytkinlaitteen verkkosynkronointisignaalin ja sähköverkon jännitteen välinen suhde saadaan Multisim-simulaatiolla. Jokaisella kytkimellä on 120 asteen toimintakulma ja ne ovat 60 asteen välein peräkkäin. Invertterisillassa on vain kaksi kytkinputkea kerrallaan johtavia, mikä varmistaa turvallisen ja luotettavan toiminnan. Lisäksi kukin kaksi kytkintä toimii sähköverkon korkeimmalla jännitealueella, mikä johtaa invertterin korkeaan hyötysuhteeseen.
3. Jännitteen tunnistusohjauspiiri
Hissin taajuusmuuttajan tasavirtaväylän puolella olevan korkean jännitteen vuoksi on ensin käytettävä vastuksia jännitteen jakamiseen ja sitten eristettävä ja pienennettävä väyläjännitettä Hall-jänniteantureiden avulla ja muunnettava se matalajännitesignaaliksi. Jännitteentunnistuksen ohjauspiirissä käytetään hystereesiseurantaan perustuvaa vertailuohjausmenetelmää, joka lisää positiivista takaisinkytkentää komparaattorin perusteella ja antaa komparaattorille kaksi vertailuarvoa, nimittäin ylä- ja alaraja-arvon. Laitteistopiirien avulla toteutettu ohjaus on sekä nopeaa että tarkkaa. Jännitteentunnistuksen ohjauspiiri voi paitsi estää häiriösignaalien välittömän päällekkäisyyden jännitesignaalissa, mikä aiheuttaa komparaattorin lähtötilan tärinää, myös estää energian takaisinkytkentäjärjestelmän liian usein käynnistymisen ja sulkeutumisen.
4. Virran havaitsemisen ohjauspiiri
Energian takaisinkytkentäprosessissa virran on täytettävä tehovaatimuksensa, ja verkkoon takaisin syötettävän tehon on oltava suurempi tai yhtä suuri kuin vetolaitteen maksimiteho generaattoritilassa, muuten jännitehäviö tasavirtakiskoon jatkaa nousuaan. Kun sähköverkon jännite on vakio, järjestelmän energian takaisinkytkentäteho määräytyy takaisinkytkentävirran perusteella. Lisäksi takaisinkytkentävirta on rajoitettava invertterin tehokytkimen nimellisalueelle. Lisäksi sähköverkon ja invertterin välinen reaktanssikuristin sallii suurten virtojen kulkemisen ja minimoi reaktorin tilavuuden. Siksi reaktorin induktanssin on oltava pieni, jotta energian takaisinkytkentä voidaan varmistaa. Virranmuutosnopeus on erittäin nopea. Samanaikainen virtahystereesisäätö voi tehokkaasti ohjata takaisinkytkentävirtaa ja estää ylivirtaonnettomuuksia.
5. Pääohjauspiiri
Hissin energian takaisinkytkentäjärjestelmän keskusyksikkö on pääohjauspiiri, jota käytetään koko järjestelmän toiminnan ohjaamiseen. Pääohjauspiiri koostuu mikrokontrollerista ja oheispiireistä, jotka tuottavat säätöalgoritmien perusteella erittäin tarkkoja PWM-aaltoja. Toisaalta IPM-vikaohjaus varmistaa verkon synkronointisignaalin perusteella koko energian takaisinkytkentäprosessin turvallisen ja tehokkaan toteutuksen.
6. Logiikkasuojauksen ohjauspiiri
Verkkoyhteyden synkronointisignaalin, jännitteen ja virran ohjaussignaalien, IPM-vikasignaalin ja pääohjauspiiristä tulevan käyttösignaalin on kaikkien kuljettava loogisen suojausohjauspiirin läpi loogista toimintaa varten ja lopuksi lähetettävä invertteripiiriin takaisinkytkentäprosessin ohjaamiseksi. Tällä tavoin voidaan varmistaa, että invertterin vaihtovirtalähtö on synkronoitu verkon kanssa, ja estää käyttösignaali piirin ylivirta-, ylijännite-, alijännite- ja IPM-vikojen sattuessa, mikä pysäyttää energian takaisinkytkentäprosessin.
Koska hissin energianpalautusjärjestelmä käynnistyy vasta vetolaitteen ollessa generaattoritilassa, sen käyttöikä on pidempi kuin hissin. Tästä voidaan nähdä, että hissin energianpalautusjärjestelmien soveltamista periaatteiden, energiansäästövaikutusten ja suorituskyvyn kannalta kannattaa voimakkaasti edistää nykyisessä yhä niukemmassa energiaympäristössä. Tämä ei ainoastaan luo terveellistä ja hyvää vihreää energiansäästöympäristöä, vaan vastaa myös maan ja hallituksen vaatimuksiin energiansäästöstä ja kulutuksen vähentämisestä sekä säästökeskeisen yhteiskunnan rakentamisesta, mikä edistää maan energiansäästö- ja päästövähennyspyrkimyksiä.