大功率电梯驱动器

所讨论的用于高峰值电流要求的再生驱动器

就输入电梯系统的能量和返回的势能而言，更高的速度固有地带来更高的功率。 随着高层和超高层建筑应用数量的增加以及更高的速度变得更加频繁并推动新的界限，原始设备制造商将需要在这些相应的高功率范围内提供服务于电梯市场的设备。

作为工业驱动器制造商，KEB America, Inc. 不仅活跃于电梯市场，还为塑料机械、高速压缩机和鼓风机以及碎纸机等应用提供逆变器。 这些应用通常需要高功率的驱动器，范围从 200 到 800 kW。 但是，简单地将电源硬件与其他行业重叠并不一定会成为适合电梯应用的解决方案，因为需求是不同的。

通常，其他高功率驱动应用不需要高峰值电流，因为它们是适合安装在远程或工业环境中的设备的低但可听的输出开关频率（例如 2 kHz）下的恒定运行应用。 此外，低开关频率最大限度地减少了散热，从而减少了驱动器及其外壳的尺寸。 相反，与标称额定电机电流相比，电梯应用所需的驱动器需要高峰值电流，并且接近可听频谱限制（例如，8-10 kHz）的开关频率通常是可以接受的。

电梯应用相对较高的峰值电流要求是基于典型的加速和减速率。 当指定的楼层到楼层时间需要更激进的速度曲线时，过载要求会被推得更高。

高层和高速电梯应用在更高的标称和峰值功率需求方面的区别可以通过动能、功率和扭矩等式来举例说明。 线性动能方程为 KELINEAR = ½ mv2，其中 m = 质量，v = 速度。 这表明质量和加速它所需的能量之间存在线性关系。 除了电梯的给定负载能力之外，还有来自绳索、移动电缆等的额外质量，与上升成正比。 因此，独立于电梯负载能力，随着上升的增加，系统质量将增加，因此所需的能量和功率增加。 在高速方面，如果这是通过提高电机速度来实现的，那么方程 Power ≈ (Torque x RPM)/5,252 表明对于基于速度的给定滑轮直径和基于负载的给定扭矩要求，作为电机速度增加，所需的电机功率也会增加。 另一方面，如果通过增加滑轮直径来实现高速，则公式 Torque = Force X Radius 表明来自更高所需扭矩的所需功率也将增加。

虽然可以简单地加大驱动器的尺寸以满足峰值电机要求，但更好的解决方案是使用符合电机额定值的标称驱动器额定值，以最大限度地减少物理尺寸和成本，同时根据应用的要求也具有高峰值电流.

从现有其他行业应用开发的各种大功率硬件，并考虑到电梯市场的需求，KEB已经开始提供满足高速和高层电梯应用的大功率需求的设计解决方案。 最终的解决方案是额定功率为 5 hp 的 F250 型号电梯驱动器，额定电流为 332 A（480 V 电源）或 370 A（400 V 电源），30 秒。 740 A 的额定峰值电流和高达 8kHz 的输出开关频率。 此外，当线路再生或有源前端单元通过直流总线连接为驱动器供电时，设计变体通过消除冗余输入整流器和制动晶体管来优化成本。

高功率线路再生系统

随着大功率进入系统，在大修工况下会产生相应的高功率再生。 鉴于高层应用几乎肯定是无齿轮的，该系统在捕获再生能量方面非常有效。 系统可以将此能量再生回主线，供其他负载消耗（从而降低系统总运营成本）。

在考虑电梯应用的线路再生时，有以下三种选择：

1. 带有换向扼流圈 (<50% THDi) 的线路再生单元
2. 带有无源谐波滤波器的线路再生单元 (<8% THDi)
3. 有源前端系统 (<5% THDi)

每种线路再生选项在谐波电流失真缓解和功率因数校正方面都具有不断提高的性能，尽管价格会有所提高。 所需的系统类型可能取决于满足特定电气和电子工程师协会标准 519 谐波失真限制的需要、降低建筑物功耗作为满足建筑物绿色认证或长期投资回报考虑的一部分。

与逆变器应用一样，KEB 已经基于其他全球应用（例如起重机应用和存储和检索系统）开发了与电梯应用相关的大功率再生解决方案。 每种线路再生技术对应的大功率解决方案包括：

• 模块化 R6 型号尺寸，包括 150 马力装置，额定值为 184 V 时 480 A 或 221 V 和 400 A 峰值时的 331 A，也可以并联以增加容量
• 谐波滤波器高达 400 HP，额定电流为 400A，480V，包括在专用 NEMA 外壳中的设计
• H6 型主动前端单元，最高 250 马力。

应用系统

KEB 有机会在 8-mps（接近 1,600-fpm）的电梯上测试这些高功率解决方案之一。 KEB 提供的组件包括一个 250 马力的 F5 电梯驱动器、一个 250 马力的 H6 有源前端和一个 EMC 高频噪声滤波器。 此外，我们有机会参观工地。 虽然你的作者以前没有接触过这么大功率的设备，但是在启动和调整电梯时，和他在北美熟悉的用户界面、参数和控制性能是一样的，只是在一个更高的功率和更快的规模。