Asansör enerji tasarrufu ekipmanı tedarikçileri, çevre bilincinin sürekli artmasıyla birlikte enerji tasarrufu ve çevre korumanın Çin tarafından savunulan, pratik öneme sahip temel bir ulusal politika haline geldiğini hatırlatıyor. Günümüzün giderek daha rekabetçi asansör sektöründe, yeni teknolojilerin benimsenmesi, daha yüksek hızlar ve daha ağır yükler, ürün avantajlarını öne çıkaran en önemli unsurlardır. Ancak, asansörlerin kullanıma alındıktan sonraki ekonomik ve çevresel faydalarının da asansör satın alırken dikkate alınması gereken faktörler olduğu inkar edilemez.
1、 Asansörlerin Temel Yapısı ve Çalışma Durumu
1. Asansörün temel yapısı
Günümüzde asansörler temel olarak çekiş makinesi sistemleri, kılavuz sistemleri, kabin sistemleri ve kapı sistemlerinden oluşmaktadır. Ağırlık denge sistemi, elektrikli tahrik sistemi, elektrik kontrol sistemi, güvenlik koruma sistemi vb. bileşenlerden oluşur. Bu parçalar sırasıyla binanın kuyusuna ve makine dairesine monte edilir. Genellikle çelik tel halatlı iletim kullanılır; çelik tel halat çekiş tekerleğinin etrafına sarılır ve kabin ile karşı ağırlığı her iki ucundan birbirine bağlar. Çekiş makinesi, kabini kaldırıp indirmek için çekiş tekerleğini çalıştırır.
2. Asansör çalışma durumunun analizi:
Asansör yukarı doğru çalışırken enerji tüketir, yüksek bir yerden aşağı inerken ise enerji salar. Asansördeki çekiş makinesi tarafından çekilen yük, yolcu kabini ve karşı ağırlıktan oluşur. Sürükleme yükünü dengelemek için, ikisi ancak kabin yükü kabinin nominal yükünün %50'sine eklendiğinde dengelenir (örneğin 1050 kg yük taşıyan bir yolcu asansöründe yaklaşık 7 yolcu vardır). Bu hareket enerji tüketiminin tepe noktasını değiştirse de, ortalama enerji tüketimini değiştiremez. Gerçek kullanımda, karşı ağırlık ağırlığının oluşma sıklığı nispeten düşüktür, çünkü kabinin ağırlığı artı yolcuların ağırlığı tam olarak karşı ağırlığın ağırlığına eşittir. Bu nedenle asansörlerin çalışma durumu temelde dengesiz bir durumdadır ve çok sayıda yolcu varken kabinin inmesi ve az sayıda veya hiç yolcu yokken tekrar yükselmesi çok olasıdır. İlk durum, yolcuların kütle çekim potansiyel enerjisinin serbest kaldığı ve ikinci durum, karşı ağırlığın kütle çekim potansiyel enerjisinin serbest kaldığı durumlarda meydana gelirse, potansiyel yükün etkisiyle hız, senkron hızdan daha yüksek olur; yani n>no olduğunda, kayma hızı s=(no - n)/no<0 olduğunda, rotor kaynaklı elektromotor kuvveti tersine döner, stator sargısı şebekeye elektrik enerjisi geri besler ve T yönü hız yönünün tersi olur. Motor sadece elektrik enerjisini geri beslemekle kalmaz, aynı zamanda şaft üzerinde mekanik frenleme torku da üretir. Cümle şöyledir: Ancak, asansörün frekans konvertörünün AC/DC doğrultucu devresinin geri döndürülemezliği nedeniyle, üretilen elektrik şebekeye geri beslenemez ve bu da ana devre kapasitörünün her iki ucundaki voltajın artmasına ve "pompalama voltajı" oluşmasına neden olur. Genellikle, değişken frekanslı asansörler, kapasitörlerde depolanan elektrik enerjisini tüketmek ve kapasitör aşırı voltajını önlemek için dirençler kullanır. Asansörün çalışması sırasında, bu dirençler büyük miktarda ısı yayar (yüzey sıcaklığı 100°C'nin üzerindedir) ve bu israf edilen enerji, asansörün toplam elektrik tüketiminin %25 ila %45'ini oluşturur. Dirençlerin enerji tüketimi, sistemin verimliliğini düşürmekle kalmaz, aynı zamanda makine dairesi havasındaki toz akışını hızlandıran, statik elektriği emen ve asansör kontrol panosu çevresindeki ortamı büyük ölçüde etkileyen büyük miktarda ısı üretir. Aynı zamanda, sıcaklık artışı asansörün orijinal bileşenlerinin hizmet ömrünü önemli ölçüde kısaltacak ve bileşenlerin eskimesi ve arızalanması devam edecektir. Bilgisayar odasının sıcaklığını oda sıcaklığına düşürmek ve yüksek sıcaklıklardan kaynaklanan asansör arızalarını önlemek için,Kullanıcıların büyük egzoz hacimli klimalar veya fanlar kurması gerekir; asansör gücü yüksek makine dairelerinde, genellikle birden fazla klima ve fanın aynı anda çalıştırılması gerekir. Asansörleri ve klimaları en çok enerji tüketen "elektrikli kaplanlar" haline getirin.
2、 Asansör enerji geri bildirim cihazının çalışma prensibi
Asansörlerde enerji tasarrufu sağlamanın anahtarı, güç üretimi sırasında çekiş makinesi tarafından üretilen elektrik enerjisinden yararlanmaktır. Fren direnci tarafından üretilen enerji daha sonra ters çevirme yoluyla AC gücüne dönüştürülür, diğer elektrikli ekipmanlara verilir veya elektrik şebekesine geri beslenir. Genel enerji ters çevirme verimliliği yaklaşık %85'tir ve yukarıda belirtilen fren direncinin enerji tüketimi, asansörün toplam elektrik tüketiminin %25 ila %45'ini oluşturur. Kat daha yüksekse veya asansör daha hızlıysa, elektrik enerjisinin geri besleme etkisi daha belirgin olacaktır. Enerji geri besleme sisteminin ana devre yapısı esas olarak filtreleme kapasitörleri, üç IGBT tam köprü, seri endüktörler ve çevresel devrelerden oluşur. Asansör enerji geri besleme sisteminin giriş ucu, asansör frekans dönüştürücüsünün DC bara tarafına, çıkış ucu ise şebeke tarafına bağlanır. Asansör çekiş makinesi elektrik modunda çalışırken, enerji geri besleme sisteminin tüm anahtarları kapalı durumdadır. Çekiş makinesi güç üretim modunda çalışırken, frekans konvertörünün DC bara tarafındaki pompa voltajı artar ve diğer ters çevirme koşullarını karşılar. Ardından enerji geri besleme sistemi çalışmaya başlar. DC'deki mevcut enerji şebekeye geri beslendikçe, DC bara voltajı ayarlanan değere düşene kadar azalır ve sistem çalışmayı durdurur.
DC elektrik enerjisini AC elektrik enerjisine dönüştüren aktif invertör, asansör enerji geri beslemesinin özünü oluşturur. Amaç, çekiş makinesinin güç üretimi sırasında ürettiği elektrik enerjisini invertör aracılığıyla geri beslemek, böylece enerji tasarrufu sağlamak ve invertör çıkışının elektrik şebekesinde neden olduğu kirliliği önlemektir. Dolayısıyla, çekiş makinesi güç üretimi tarafından üretilen enerji geri beslemesi sürecinde faz, voltaj ve akım açısından dört kontrol koşulunun karşılanması gerekir:
a) Sistem rastgele başlatılamaz. İnvertör cihazı yalnızca DC bara gerilimi ayarlanan değeri aştığında başlayacak ve enerji geri beslemesi sağlayacaktır;
b) İnverter akımı, geri besleme gücü talebini karşılamalı ve inverter devresinin izin verdiği maksimum akımı aşamaz;
c) İnverter prosesinin şebeke fazı ile senkronize olması ve şebekeye enerji geri beslemesinin şebekenin yüksek gerilim ucunda olması gerekmektedir;
d) İnverter prosesinden kaynaklanan elektrik şebekesi kirliliğini mümkün olduğunca en aza indirmek.
3、 Asansör Enerji Geri Bildirim Sisteminin Donanım Tasarımı
1. Güç çevirici devresi
Güç çevirici devresinde, asansör çekiş makinesinin güç üretim durumunda çalışması sırasında asansör frekans dönüştürücüsünün DC bara tarafında depolanan doğru akım, anahtarın açma/kapama kontrolüyle alternatif akıma dönüştürülür. Asansör enerji geri besleme sisteminin ana devresi olan güç çevirici, farklı invertör devre sınıflandırmalarına göre farklı yapılara sahiptir. Anahtarın açma/kapama kontrolüyle, çekiş makinesinin güç üretim durumunda çalışması sırasında asansör frekans dönüştürücüsünün DC bara tarafında depolanan DC güç, AC güce dönüştürülür. Bir devrede, aynı köprü kolundaki üst ve alt anahtarlar aynı anda iletimde bulunamaz ve her bir elemanın iletim süresi ve süresi invertör kontrol algoritmasına göre kontrol edilir.
2. Şebeke senkronizasyon devresi
Faz senkronizasyon kontrolü, asansörün DC barasındaki enerjiyi güç şebekesine etkili bir şekilde geri besleyip besleyemeyeceğinde önemli bir rol oynar. Şebeke senkronizasyon devresi, şebeke hattı voltaj senkronizasyonunu benimser ve komütasyon sırasında ölü bölge etkilerini önlemek için anahtarlar aynı köprü kolunda 120 derece açıyla çalıştırılır. Şebeke senkronizasyon sinyali ile güç şebekesinin sıfır geçiş sinyali arasındaki mantıksal ilişki bir karşılaştırıcı aracılığıyla elde edilir ve her bir anahtarlama cihazının şebeke senkronizasyon sinyali ile güç şebekesi voltajı arasındaki ilişki Multisim simülasyonu aracılığıyla elde edilir. Her bir anahtarın 120 derecelik bir çalışma açısı vardır ve sırayla 60 derece aralıklıdır. Herhangi bir anda, invertör köprüsündeki yalnızca iki anahtar borusu iletkendir ve bu da güvenli ve güvenilir bir çalışma sağlar. Ayrıca, her iki anahtar da güç şebekesi hattının en yüksek voltaj aralığında çalışarak yüksek invertör verimliliği sağlar.
3. Gerilim algılama kontrol devresi
Asansör frekans konvertörünün DC bara tarafındaki yüksek voltaj nedeniyle, gerilim bölme işlemi için önce dirençler kullanılması, ardından Hall gerilim sensörleri aracılığıyla bara geriliminin izole edilip azaltılması ve düşük gerilim sinyaline dönüştürülmesi gerekir. Gerilim algılama kontrol devresinde, karşılaştırıcıya pozitif geri besleme ekleyen ve karşılaştırıcı için üst ve alt eşik değerleri olmak üzere iki karşılaştırma değeri sağlayan histerezis izleme karşılaştırma kontrol yöntemi benimsenmiştir. Donanım devreleri tarafından uygulanan kontrol hem hızlı hem de hassastır. Gerilim algılama kontrol devresi, gerilim sinyali üzerinde parazit sinyallerinin anlık olarak üst üste binmesini ve karşılaştırıcının çıkış durumunun sallanmasını önlemekle kalmaz, aynı zamanda enerji geri besleme sisteminin çok sık açılıp kapanmasını da önler.
4. Akım algılama kontrol devresi
Enerji geri beslemesi sürecinde, akım güç gereksinimlerini karşılamalı ve şebekeye geri beslenen güç, çekiş makinesi üretim durumundayken maksimum güce eşit veya daha büyük olmalıdır, aksi takdirde DC barasındaki gerilim düşüşü artmaya devam edecektir. Güç şebekesinin gerilimi sabit olduğunda, sistemin enerji geri besleme gücü geri besleme akımı tarafından belirlenir. Ayrıca, geri besleme akımı, invertör güç anahtarı cihazının nominal aralığı içinde sınırlandırılmalıdır. Dahası, güç şebekesi ile invertör arasındaki reaktans şok bobini, reaktör hacmini en aza indirirken büyük akımların geçmesine izin verir. Bu nedenle, enerji geri beslemesini sağlamak için reaktörün endüktansı küçük bir değerde olmalıdır. Akım değişim hızı çok hızlıdır. Akım histerezis kontrolünün eş zamanlı olarak kullanılması, geri besleme akımını etkili bir şekilde kontrol edebilir ve aşırı akım kazalarını önleyebilir.
5. Ana kontrol devresi
Asansör enerji geri besleme sisteminin merkezi işlem birimi, tüm sistemin çalışmasını kontrol etmek için kullanılan ana kontrol devresidir. Ana kontrol devresi, kontrol algoritmalarına dayalı yüksek hassasiyetli PWM dalgaları üreten bir mikrodenetleyici ve çevre devrelerinden oluşur. Öte yandan, şebeke senkronizasyon sinyaline dayalı IPM arıza kontrolü, tüm enerji geri besleme sürecinin güvenli ve etkili bir şekilde uygulanmasını sağlar.
6. Mantık koruma kontrol devresi
Şebeke bağlantısı için senkronizasyon sinyali, gerilim ve akım için kontrol sinyalleri, IPM hata sinyali ve ana kontrol devresinden çıkan sürücü sinyali, mantıksal işlem için mantık koruma kontrol devresinden geçmeli ve son olarak geri besleme sürecini kontrol etmek üzere güç invertör devresine gönderilmelidir. Bu şekilde, invertörden gelen AC güç çıkışının şebekeyle senkronize olması sağlanabilir ve ayrıca devrede aşırı akım, aşırı gerilim, düşük gerilim ve IPM hataları olması durumunda sürücü sinyali bloke edilerek enerji geri besleme süreci durdurulabilir.
Asansör enerji geri besleme sistemi, çekiş makinesi üretim durumundayken çalışmaya başladığı için hizmet ömrü asansörünkinden daha uzundur. Buradan, asansör enerji geri besleme sistemlerinin prensipleri, enerji tasarrufu etkileri ve performansı açısından uygulanmasının, günümüzün giderek azalan enerji ortamında güçlü bir şekilde teşvik edilmeye değer olduğu görülebilir. Bu, yalnızca sağlıklı ve iyi bir yeşil enerji tasarrufu ortamı yaratmakla kalmaz, aynı zamanda ülkenin ve hükümetin enerji tasarrufu ve tüketim azaltımı çağrısına ve enerji tasarrufu odaklı bir toplumun inşasına da yanıt vererek ülkenin enerji tasarrufu ve emisyon azaltma çabalarına katkıda bulunur.