太陽能與超級電容的新型節(jié)能電梯控制器研究

蔡俊翔

摘要： 現(xiàn)代社會(huì)極為注重生態(tài)節(jié)能環(huán)保，強(qiáng)調(diào)各領(lǐng)域都應(yīng)做好節(jié)能設(shè)計(jì)，應(yīng)改變傳統(tǒng)較為粗礦的能源使用方式。在此環(huán)境中，電梯能耗控制開始得到高度重視，各種新型節(jié)能電梯控制器開始出現(xiàn)，太陽與超級電容新型節(jié)能控制器開始得到使用。本文將以超級電容介紹為切入點(diǎn)，對太陽能和超級電容節(jié)能電梯控制器展開深層次研究，期望能夠?yàn)楝F(xiàn)代電梯節(jié)能控制提供一些理論方面參考。

關(guān)鍵詞： 設(shè)計(jì)框架;超級電容;電梯;控制器;節(jié)能;太陽能

在建筑物中，電梯能源消耗占比極大，是僅次于空調(diào)的大能耗設(shè)備。傳統(tǒng)電梯在運(yùn)動(dòng)過程中，由機(jī)械能生成的電能再生能量，會(huì)以發(fā)熱形式浪費(fèi)掉，而在運(yùn)用電梯節(jié)能技術(shù)之后，此部分能量會(huì)被儲(chǔ)備再利用，能夠作為備用電源供電梯緊急情況下使用，所以對電梯節(jié)能控制技術(shù)展開研究極為必要。在對新型節(jié)能控制器展開研究之前，首選應(yīng)對超級電容基本內(nèi)容展開分析。

超級電容

超級電容

超級電容（如圖1所示）是運(yùn)用極化電解質(zhì)進(jìn)行能量儲(chǔ)存的電化學(xué)元件，與傳統(tǒng)化學(xué)電源并不相同，其是介于電池與傳統(tǒng)電容器間的，具有特殊性能的電源。在具體應(yīng)用時(shí)，會(huì)通過對雙電層以及氧化還原贗電容電荷的運(yùn)用，展開電能存儲(chǔ)【1】。由于在儲(chǔ)能過程中，其并不會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，整體儲(chǔ)能過程屬于可逆狀態(tài)，所以超級電容器可以反復(fù)進(jìn)行充電與放電操作，操作次數(shù)可達(dá)數(shù)十萬次。

根據(jù)實(shí)踐應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，超級電容應(yīng)用具有多項(xiàng)優(yōu)勢：①溫度適應(yīng)能力較強(qiáng)，對使用環(huán)境要求相對較低，能夠在–40℃到700℃溫度環(huán)境中進(jìn)行使用;②功率密度較大，可以實(shí)現(xiàn)大電流充放電;③重放電速度較快，可在數(shù)秒或幾分鐘內(nèi)完成充電任務(wù)，不需要在充電方面耗費(fèi)大量時(shí)間，而這也是其作為動(dòng)力裝置得到廣泛推廣的主要原因之一;④材質(zhì)安全無污染，屬于環(huán)境友好型材料，不具備重金屬以及有毒物質(zhì)，也不會(huì)像化學(xué)電池一樣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，符合現(xiàn)代環(huán)保理念【2】。

新型節(jié)能控制器

本文所提及的新型節(jié)能控制器，是太陽能與超級電容有機(jī)結(jié)合的產(chǎn)物，會(huì)通過太陽能展開電池補(bǔ)給，具備良好的節(jié)能效果，可為電梯綠色化運(yùn)行提供可靠電力能源方面保障。與傳統(tǒng)電梯運(yùn)行能耗模式有所不同，太陽能超級電容供電電梯運(yùn)行，具有能源消耗低、運(yùn)行穩(wěn)定性不受影響等方面優(yōu)勢，節(jié)能、環(huán)保效果更加理想，可實(shí)現(xiàn)對傳統(tǒng)電梯的有效節(jié)能改造。

太陽能和超級電容電梯節(jié)能控制器

在此將從節(jié)能控制器設(shè)計(jì)層面入手，對控制器相關(guān)情況展開深層次探究。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)特點(diǎn)與功能

按照電梯能耗以及運(yùn)行特點(diǎn)，結(jié)合太陽能以及超級電容節(jié)能控制器功能需求，提出節(jié)能控制器系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要具備以下幾方面功能與特點(diǎn)：①做好太陽能能源使用，確保其可以被順利引入到電梯控制系統(tǒng)之中;②為避免不必要浪費(fèi)，在進(jìn)行節(jié)能改造過程中，應(yīng)盡量保持電梯原有供電系統(tǒng)，減少不必要開支;③對現(xiàn)有已經(jīng)投入運(yùn)行電梯展開改造，減少整體建筑物能源消耗;④超級電容充電次數(shù)可以達(dá)到50萬次，能夠?yàn)殡娙蓍L時(shí)間使用打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，且不需要大規(guī)模維護(hù)，維護(hù)成本投入相對較低;⑤能夠?qū)崿F(xiàn)對電梯制動(dòng)能量的充分回收與再利用，可以為電梯運(yùn)轉(zhuǎn)提供足夠動(dòng)力支持;⑥電源可隨意進(jìn)行切換，在太陽能電板無法發(fā)揮作用時(shí)，能夠自動(dòng)切換到電網(wǎng)供電模式，保證電梯運(yùn)行持續(xù)性，避免出現(xiàn)中斷問題;⑦節(jié)約不可再生能源，減少相關(guān)能源浪費(fèi)，在理論層面上，應(yīng)達(dá)到100%節(jié)能效果【3】。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)框架

按照設(shè)計(jì)要求，系統(tǒng)是運(yùn)用超級電容代替?zhèn)鹘y(tǒng)蓄電池進(jìn)行電梯動(dòng)力補(bǔ)給的。通過對超級電容的運(yùn)用，不僅可以達(dá)到快速放電效果，同時(shí)還可實(shí)現(xiàn)對電容的反復(fù)運(yùn)用，可有效避免因蓄電池反復(fù)過沖所造成的蓄電池使用期限較短問題，有效降低系統(tǒng)維護(hù)成本以及運(yùn)營投入數(shù)額。

系統(tǒng)框架主要包括電子開關(guān)、DC/DC轉(zhuǎn)換模塊、預(yù)充板、控制板、輔助電源、輔助觸點(diǎn)、逆變模塊、主控制板、顯示板模塊以及太陽能充電器等幾部分內(nèi)容所組成。在進(jìn)行框架設(shè)計(jì)過程中，會(huì)以IGBT為基礎(chǔ)展開雙向DC/DC變換器技術(shù)分析，進(jìn)而達(dá)到電流雙向流動(dòng)控制目標(biāo)。

電梯在正常工作狀態(tài)中，主要有耗能、發(fā)電兩種狀態(tài)。當(dāng)其處于發(fā)電狀態(tài)時(shí)，會(huì)通過對超級電容的運(yùn)用，展開能量存儲(chǔ);而在電梯處于耗電狀態(tài)中時(shí)，會(huì)對超級電容內(nèi)儲(chǔ)存能量展開利用，將能量轉(zhuǎn)換為直流600V電壓，同時(shí)會(huì)運(yùn)用DC/AC逆變電路，將直流電轉(zhuǎn)換為380V交流電，為電梯提供電力能源。在系統(tǒng)中，主控制板主要負(fù)責(zé)各模塊協(xié)調(diào)與控制，而顯示面板用于系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)顯示，是保證人機(jī)交互質(zhì)量的重要模塊。

結(jié)束語

通過本文對超級電容以及太陽能超級電容節(jié)能控制器相關(guān)內(nèi)容的論述，使我們對超級電容與相關(guān)知識(shí)有了更加深層次的了解。鑒于電梯節(jié)能對建筑能耗控制以及電梯綠色化發(fā)展所起到的重要作用，技術(shù)人員需要進(jìn)一步加快對電梯節(jié)能控制裝置的研究力度，要充分利用太陽能以及超級電容各項(xiàng)優(yōu)勢，做好節(jié)能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與運(yùn)用，確?？刂蒲b置可以被合理運(yùn)用到電梯設(shè)備之中，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對電梯運(yùn)行能量的充分回收，保證電梯能源使用合理性。

參考文獻(xiàn)

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