Giải pháp đo phản hồi năng lượng thang máy

Thang máy là tải năng lượng tiềm năng điển hình. Trong ba điều kiện làm việc cụ thể sau đây, máy kéo thang máy (động cơ) chuyển từ trạng thái tiêu thụ điện năng sang trạng thái máy phát điện, tạo ra năng lượng điện tái tạo.

• Hành trình đi xuống của tải nặng: Trọng lượng của ô tô vượt quá đối trọng, trọng lực kéo ô tô xuống phía dưới và động cơ được dẫn động để quay và tạo ra công suất.
• Hành trình đi lên của tải nhẹ/tải rỗng: Đối trọng nặng hơn ô tô, kéo ô tô lên trên và động cơ cũng được dẫn động lùi tương tự để tạo ra công suất.
• Phanh giảm tốc: Thang máy giảm tốc cho đến khi dừng lại trước khi đến tầng mục tiêu, giải phóng động năng cơ học cực lớn.

Hình 1: Sơ đồ các điều kiện tạo thang máy

Dựa trên tần suất sử dụng thang máy, việc bổ sung thiết bị phản hồi năng lượng sẽ mang lại tỷ lệ tiết kiệm điện trung bình là 30% cho mỗi thang máy, với mức cao nhất đạt trên 40%, điều này có tầm quan trọng đặc biệt đối với hiệu quả sử dụng năng lượng trong các tòa nhà hiện đại có số lượng thang máy lớn.

I. Nguyên tắc phục hồi năng lượng

Trong thang máy thông thường không được sửa đổi, năng lượng điện được tạo ra làm cho điện áp bus DC của bộ biến tần tăng lên. Hệ thống chỉ có thể tiêu tán năng lượng này dưới dạng nhiệt thông qua một điện trở hãm, điều này không chỉ tiêu tốn năng lượng mà còn làm tăng nhiệt độ phòng máy, ảnh hưởng đến hoạt động của thiết bị, như trong Hình 2.

Sau khi thêm thiết bị phản hồi năng lượng, quá trình phục hồi năng lượng chủ yếu bao gồm các bước sau:

• Thu năng lượng: Nguồn điện xoay chiều do thang máy tạo ra trước tiên được chỉnh lưu thành nguồn DC bằng bộ biến tần và được lưu trữ trong tụ điện mạch DC.
• Đảo ngược thông minh: Khi điện áp bus DC vượt quá ngưỡng cài đặt, thiết bị phản hồi năng lượng (các thành phần cốt lõi bao gồm biến tần toàn cầu IGBT và bộ vi xử lý DSP) sẽ kích hoạt trước điện trở hãm, chuyển đổi DC thành nguồn điện xoay chiều ba pha có cùng tần số, pha và điện áp như lưới điện hạ thế.
• Thanh lọc và phản hồi: Dòng điện đầu ra đảo ngược được tinh chế thông qua các bộ phận như lò phản ứng lọc để loại bỏ ô nhiễm sóng hài trước khi được đưa trở lại lưới điện xoay chiều của tòa nhà một cách an toàn.

Hình 2: Sơ đồ thu hồi năng lượng thang máy

II. Yêu cầu tiêu chuẩn liên quan

Tiêu chuẩn quốc gia dành riêng cho công nghệ phản hồi năng lượng của thang máy nhằm mục đích điều chỉnh các yêu cầu kỹ thuật, phương pháp thử nghiệm và hiệu suất an toàn. Tiêu chuẩn này áp dụng cho thang máy được điều khiển tốc độ với tần số thay đổi có chỉnh lưu không điều khiển được nối với hệ thống TN-S có điện áp định mức AC 400V trở xuống. Tiêu chuẩn chỉ định các chỉ số hiệu suất nghiêm ngặt:

• Phân loại hiệu quả: Chia thành ba cấp độ dựa trên tải; hiệu suất ≥85% ở mức tải 25%, ≥90% ở mức tải 50% và ≥95% ở mức tải 100%.
• Chất lượng điện năng (Giới hạn sóng hài): Tổng độ méo hài (THDi) của dòng phản hồi không được vượt quá 5%, với các giới hạn rõ ràng cho nội dung hài lẻ và chẵn.
• Hệ số công suất: Không nhỏ hơn 0,90 khi công suất ra bằng 50% công suất định mức.
• An toàn và bảo vệ: Thiết bị phải có tính năng bảo vệ toàn diện, bao gồm chống đảo, quá điện áp, thấp áp, ngắn mạch, hở mạch và bảo vệ bất thường tần số lưới.

Tiêu chuẩn này quy định cụ thể cấu trúc nền tảng thử nghiệm, điều kiện thử nghiệm và phương pháp đo, chẳng hạn như sử dụng máy đo năng lượng hai chiều có độ chính xác cao để đo đồng bộ ở phía DC (đầu vào) và phía AC (đầu ra) để tính toán hiệu suất chuyển đổi.

III. Sơ đồ lựa chọn đo lường phản hồi năng lượng của thang máy

Trong các dự án sửa đổi thực tế, đồng hồ đo phải được triển khai ở cả hai phía AC và DC để xác minh hiệu suất và chất lượng điện.

Phía kết nối lưới AC (Mức tiêu thụ năng lượng thống kê và lượng phản hồi)

• ứng dụng: Tủ phân phối điện thang máy 3 pha 380V đầu vào hoặc điểm đấu nối lưới phản hồi.
• Mục đích: Tính toán tổng mức tiêu thụ từ lưới điện và năng lượng tái tạo được đưa trở lại lưới điện để đánh giá mức tăng tiết kiệm năng lượng toàn diện.

Sơ đồ mạng có dây (Tiêu chuẩn kỹ thuật):

Mô hình được đề xuất: DTSD1352 Máy đo năng lượng đường sắt ba pha .

Tính năng: Hỗ trợ đo sáng hai chiều ba pha bốn dây, bốn góc phần tư lớp 0,5S, kết hợp với máy biến dòng lõi chia (CT) bên ngoài, lý tưởng để trang bị thêm hàng loạt trong thang máy dân dụng hoặc thương mại mới.

Hình 3: Đồng hồ đo năng lượng đường ray AC ba pha DTSD1352

Sơ đồ IoT không dây (Đối với hệ thống cáp khó):

Mô hình được đề xuất: ADW300 máy đo năng lượng IoT không dây loạt .

Các tính năng: Các mô-đun 4G/WiFi tùy chọn, hỗ trợ riêng cho truyền dẫn trong suốt hai chiều TCP. Dữ liệu tải trực tiếp lên nền tảng, phù hợp với khu dân cư cũ hoặc thang máy rải rác.

Hình 4: Máy đo năng lượng AC IoT ba pha ADW300

Phía bus phản hồi DC (Đo sáng DC tái tạo chính xác)

• ứng dụng: Phía bus DC bên trong thiết bị phản hồi năng lượng (ví dụ: bus DC540V/750V).
• Mục đích: Đo hiệu suất của bộ chuyển đổi một cách độc lập hoặc khi kết hợp với hệ thống lưu trữ năng lượng thang máy (siêu tụ điện/pin lithium), đo chính xác quá trình sạc/xả tái tạo DC.

Mô hình được đề xuất: DJSF1352-RN Máy đo năng lượng đường sắt DC hai chiều .

Đặc điểm: Phạm vi điện áp DC 0-1000V, hỗ trợ shunt 75mV hoặc cảm biến Hall 0-20mA/0-5V/0-10V, có khả năng đầu vào DC kép, độ chính xác 0,5 hoặc 1 lớp.

Hình 5: Máy đo năng lượng DC và cảm biến Hall DJSF1352-RN

Đề án thu thập dữ liệu

Các mô hình được đề xuất: ANet-1E2SM-4G hoặc AWT100-4G .

Tính năng: Thu thập các thiết bị hiện trường xuôi dòng qua RS485 bằng cách sử dụng các giao thức chuẩn (ví dụ: Modbus-RTU), giao tiếp không dây ngược dòng qua 4G/WiFi hoặc Ethernet, gắn đường ray.

Hình 6: Sơ đồ thu thập dữ liệu ANet-1E2SM-4G và AWT100-4G

IV. Giải pháp hệ thống quản lý phản hồi năng lượng thang máy

Nền tảng năng lượng IoT là nền tảng đám mây SaaS được phát triển độc lập hỗ trợ truy cập đa giao thức và truy cập đa thiết bị đầu cuối, cung cấp giám sát năng lượng, phân tích hiệu quả, phân tích chất lượng điện, quản lý cảnh báo và tạo báo cáo, đạt được khả năng quản lý trực quan từ xa và phân tích thông minh về phản hồi năng lượng của thang máy. Người dùng có thể hoàn tất việc gỡ lỗi dữ liệu bằng cách quét mã QR qua Ứng dụng sau khi cài đặt, sử dụng thiết bị đầu cuối WEB di động hoặc PC để nhận các dịch vụ dữ liệu cần thiết. Thêm thông tin có sẵn tại Nền tảng đám mây IoT năng lượng .

Hình 7: Nền tảng đám mây năng lượng IoT

Bảng lựa chọn thiết bị phản hồi năng lượng thang máy

Hình ảnh sản phẩm	Tên	người mẫu	chức năng	ứng dụng
	Ba pha Đồng hồ đo năng lượng AC	DTSD352	Ba pha current, voltage, time-of-use energy, positive/negative energy statistics, multi-rate settings, precision 0.5S, RS485 interface.	Đầu vào phân phối thang máy hoặc điểm phản hồi
	Máy đo đa năng	ADW300	Ba pha electrical parameters, time-of-use energy, split-core CT, hot-swappable, RS485, 4G wireless. Precision 0.5S class.	Đầu vào phân phối thang máy hoặc điểm phản hồi
	Đồng hồ đo năng lượng DC	DJSF1352-RN	Điện áp DC, dòng điện, nguồn, năng lượng dương/âm, hỗ trợ cảm biến Hall.	Đầu ra DC chuyển đổi thang máy
	Cảm biến Hall	AHKC-EKA	DC 0-(5-500)Đo dòng điện, đầu ra DC 4-20mA.	Đồng hồ đo năng lượng DC phù hợp
	Cổng thông minh	ANet-2E4SM	Embedded Linux, hỗ trợ socket mạng, nén dữ liệu, bảo mật AES/MD5, hỗ trợ giao thức: Modbus, ModbusTCP, DL/T645, 101, 103, 104.	Thích ứng với nền tảng Acrel-EIOT hoặc bên thứ ba
	Bộ định tuyến không dây	AWT100-4G	Thu thập dữ liệu và đường lên 4G, truyền tải trong suốt.	Thích ứng với nền tảng Acrel-EIOT hoặc bên thứ ba
	Nền tảng đám mây IoT năng lượng	Acrel-EIOT	Nó có các chức năng như thu thập dữ liệu, phân tích dữ liệu, cảnh báo lỗi, báo cáo dữ liệu và quản lý tài sản thiết bị. Nó hỗ trợ quét mã QR dựa trên APP để chạy thử, về cơ bản có thể đạt được hoạt động mà không cần chạy thử.	Các tùy chọn triển khai bao gồm triển khai đám mây riêng, triển khai đám mây công cộng và dịch vụ lưu trữ dữ liệu.