在提高能量回饋系統(tǒng)在電梯節(jié)能的直流電壓的利用率，減少回饋電能對電網(wǎng)的污染，回饋能量的逆變采用SVPWM技術(shù)分析了電梯節(jié)能逆變系統(tǒng)的組成及工作原理，并對該逆變節(jié)能控制系統(tǒng)進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)研究。結(jié)果表明：該系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理，在電梯節(jié)能能量回饋系統(tǒng)中采用SVPWM技術(shù)，既能提高能量回饋逆變電路對直流電壓的利用率，又能減少逆變電能總諧波失真。 

　　電梯節(jié)能能量回饋系統(tǒng)的作用就是將儲存在變頻器直流側(cè)電容中的電能及時(shí)逆變?yōu)榻涣麟姡⒒仞伣o電網(wǎng)，從而達(dá)到節(jié)能的目的。對于直流電能到交流電能的逆變目前已經(jīng)有一些成熟的技術(shù)在電梯節(jié)能控制系統(tǒng)的逆變技術(shù)應(yīng)用中取得較好效果的還不多，本文分析了SVPWM方法在電梯節(jié)能能量逆變器中的應(yīng)用。采用變頻調(diào)速的電梯要求電機(jī)四象限運(yùn)行，當(dāng)電梯快速制動(dòng)以及電梯上行時(shí)，電梯的驅(qū)動(dòng)電機(jī)處于再生發(fā)電狀態(tài)，產(chǎn)生的再生電能傳輸?shù)阶冾l器的直流側(cè)濾波電容上，產(chǎn)生泵升電壓，嚴(yán)重威脅系統(tǒng)的工作安全。目前，控制泵升電壓的普遍方法是：通過在直流母線上接一個(gè)能耗電阻，將能量釋放。這種方法由于電梯在工作中制動(dòng)頻繁并帶位勢負(fù)載運(yùn)行，一方面造成能量嚴(yán)重浪費(fèi)；另一方面電阻發(fā)熱，使得環(huán)境溫度升高，影響系統(tǒng)工作的可靠性。 

電梯電能回饋裝置

　　能量回饋控制系統(tǒng)組成及工作原理 

　　（一）、能量回饋系統(tǒng)組成 

　　電梯節(jié)能能量回饋的本質(zhì)是將直流電能轉(zhuǎn)換為交流電能的有源逆變，其目的是將電動(dòng)機(jī)在發(fā)電狀態(tài)下產(chǎn)生的直流電能回饋到交流電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能并盡量避免對電網(wǎng)的污染。電梯直流電能逆變回饋過程中，系統(tǒng)要求在相位、電壓、電流等方面應(yīng)滿足的控制條件。逆變過程必須與電網(wǎng)相位保持同步關(guān)系；當(dāng)直流母線電壓超過設(shè)定值時(shí)，才啟動(dòng)逆變裝置進(jìn)行能量回饋；逆變電流必須滿足回饋功率的要求，但不大于逆變電路所允許的最大電流；應(yīng)盡量減少逆變過程對電網(wǎng)的污染。根據(jù)以上要求，本文設(shè)計(jì)了一種利用單片機(jī)為控制核心的電梯節(jié)能能量逆變系統(tǒng)。系統(tǒng)中的功率電路采用新型功率器件IPM （智能功率模塊）。IPM內(nèi)部集成了高速、低耗的IGBT（絕緣門雙極晶體管）和優(yōu)化的門極驅(qū)動(dòng)及過流、短路、欠壓和過熱保護(hù)電路，它提高了逆變電路的性能和工作可靠性，降低了系統(tǒng)成本，縮短了產(chǎn)品開發(fā)周期。為保證系統(tǒng)安全工作，逆變回饋控制系統(tǒng)中還設(shè)置了過流、過壓、等多種保護(hù)功能。只要任何一種保護(hù)起作用，都將封鎖逆變控制信號的輸出，及時(shí)對IPM驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行封鎖，保護(hù)IPM模塊及其他電路不致?lián)p壞，提高能量回饋系統(tǒng)的安全性。 

　　（二）、工作原理 

　　當(dāng)電梯上升負(fù)載較輕或快速制動(dòng)時(shí)，電梯由于系統(tǒng)配重使電梯的驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作于發(fā)電狀態(tài)，此時(shí)能同時(shí)連接在能量回饋系統(tǒng)與三相交流電網(wǎng)之間的高頻磁芯扼流電抗器將吸收直流母線電壓和電網(wǎng)線電壓的差值，以減小對電網(wǎng)電壓的影響。隨著這部分能量的釋放，當(dāng)直流母線電壓回落到設(shè)定值后，逆變電路停止工作。量的傳輸反向，由電機(jī)將機(jī)械能反傳給變頻器。這部分能量將累積在濾波電容上，產(chǎn)生泵升電壓，濾波電容兩端電壓即直流母線電壓升高到超過電網(wǎng)線電壓峰值后，整流橋反向阻斷。當(dāng)直流母線電壓繼續(xù)升高，超過啟動(dòng)有源逆變電路的工作電壓時(shí)，逆變電路開始工作，將直流母線上的能量逆變回饋電網(wǎng)。 

電梯節(jié)能改造方案

　　能量回饋逆變控制電路及控制方法 

　　（一）、功率逆變電路設(shè)計(jì) 

　　功率逆變器選用的是三菱公司生產(chǎn)的IPM模塊PM150RSE120，其內(nèi)部原理電路如圖2虛線框內(nèi)電路所示。其中電壓Ud為電梯變頻器濾波電容即直流母線側(cè)的直流電壓， L1、L2、L3為高頻磁芯扼流電抗器，電感值均為5 mH。大功率開關(guān)管T1～T6是IGBT晶體管。經(jīng)過三相逆變電路輸出的三相交流電能直接回饋三相交流電網(wǎng)。 

　　（二）、控制方法 

　　控制方法的優(yōu)劣直接影響逆變系統(tǒng)的性能，為了使電梯節(jié)能能量逆變器的節(jié)能效果顯著，且減少逆變電能對電網(wǎng)造成的沖擊，采用的控制方法應(yīng)使直流電壓利用率越高越好，逆變電能的總諧波失真越小越好。本設(shè)計(jì)采用了三相變頻技術(shù)中的SVPWM技術(shù)，是一種較新的且應(yīng)用廣泛的PWM技術(shù)。經(jīng)過仿真表明這種逆變控制方法能使該系統(tǒng)能夠達(dá)到較好的逆變效果。 

　　（一）、控制算法仿真模型 

　　采用Matlab的Simulink模塊組成仿真模型對能量逆變系統(tǒng)進(jìn)行仿真，根據(jù)SVPWM方法的原理，構(gòu)造SVPWM算法的仿真模型，如圖3所示。實(shí)現(xiàn)SVPWM算法的基本步驟為：首先，通過3/2變換將三相A-B-C平面坐標(biāo)系下的電壓變換到兩相A-B靜止坐標(biāo)系下；其次，根據(jù)A-B坐標(biāo)系下的電壓判斷參考電壓矢量Uref所在的扇區(qū)；再次，確定了Uref所在的扇區(qū)，計(jì)算Uref所在扇區(qū)的相鄰兩電壓矢量的作用時(shí)間。最后，已知各個(gè)矢量在不同扇區(qū)的作用時(shí)間，根據(jù)SVPWM的開關(guān)模式，計(jì)算A、B、C三相相應(yīng)的開關(guān)切換點(diǎn)。根據(jù)SVPWM算法的仿真模型得出SVPWM三相相電壓調(diào)制波。將調(diào)制波與一定頻率和幅值的三角載波比較，當(dāng)與三角載波的值相等時(shí)，得到A、B、C三相電壓相應(yīng)的開關(guān)切換點(diǎn)，控制逆變電路大功率開關(guān)管的通斷，改變PWM波形的狀態(tài)。由此可見， SVPWM相電壓調(diào)制波呈馬鞍形，從而使SVPWM方法的直流電壓利用率提高，線性工作范圍增大。