第４２卷第８期

２００６年８月

机械工程学报

ｖ０１．４２

Ｎｏ．８

ＣＨＩＮＥＳＥ

ＪＯＩ瓜ＮＡＩ．ＯＦ

ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ

ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ

Ａｕｇ．

２００６

变频驱动液压电梯系统能耗特性半

徐兵

张斌

林建杰

（浙江大学流体传动及控制国家重点实验室杭州

３

１００２７）

摘要：阐明了应用变频驱动技术是液压电梯的重要发展方向，是解决液压电梯的高能耗问题的有效途径。分析了

变频驱动液压电梯节能原理，对变频调速液压动力系统主要环节的功率消耗特性进行了试验研究。与传统的阀控

系统作对比，同样工况下，采用变频驱动的液压电梯系统能够提高效率、降低能量消耗，具有显著的节能效果。

在其他液压提升机械中也有广泛的应用前景。

关键词：变频驱动液压电梯能耗

中图分类号：ＴＨｌ３７

限制了任何降低轿厢重量的技术努力。

Ｏ前言

如何降低液压电梯的能量消耗及其导致的液压

油温升高一直是液压电梯控制系统的主要难题。随

着交流电动机的变频调速ｍｒｉａｂｌｅ

ｖｏｎａｇｅ ｖａｒｉａｂｌｅ

毹ｑｕｅｎｃｙ，、，、厂、，Ｆ）技术的成熟及其在众多工业领域

的广泛应用，这项技术也引起了液压传动领域的一

些专家的注意，开始考虑将电动机的变频调速应用

于液压动力系统，并最早以液压电梯为应用对象展

开研究。因为利用变频调速技术通过改变电动机转

速来实现液压动力系统的容积调速，不仅可以使液

压电梯获得更优良的无级调速性能，而且可以简化

液压回路，减少液压系统的能量损失。

１９８４年日本的三菱公司首先对变频调速技术

在液压电梯上的应用进行了原理性研究［１。２Ｊ。这在当

时的液压容积调速技术原理上是一个突破。其研究

的技术方案可归结为：电动机轴转速反馈、轿厢速

度直接反馈结合，重点研究应用在液压电梯中的专

用逆变器控制技术；轿厢振动抑制控制方法；流量

泄漏补偿控制校正、无低速段的电梯轿厢直接停靠

层站技术等。

瑞士的Ｂｅｍｇｅｒ公司研究了一种变频和阀控技

术相结合液压电梯控制系统１３Ｊ。其技术新点是以高

品质的动态双向流量传感器作为反馈元器件来实现

闭环控制。电梯的上行过程采用标准变频驱动液压

系统控制，而在下降的起始加速段和减速停层段采

用比例电磁阀控制，其他阶段仍采用变频驱动液压

系统控制。但此技术中的电子比例阀不仅加工工艺

复杂，而且对于系统下行回路的最低压力有要求，

＋国家“十五”科技攻关计划（２００２ＢＡ２０８８０２）和国家自然科学基金

（５０３０５０３２）资助项目。２００５０９２４收到初稿，２００６０４２８收到修改稿

国内的变频驱动液压技术的研究也一直与液压

电梯密不可分，浙江大学流体传动及控制国家重点

实验室于２０世纪９０年代初就开展了对变频驱动液

压电梯控制系统的研究。首先研究了变频一阀控相

结合的控制系统【４】。在此基础上，采用轿厢速度直

接反馈方案，在上、下行程都为变频容积调速的全

程闭环ｗⅦ液压电梯控制系统方面取得技术突

破，并针对大闭环变频控制系统存在的惯性大、系

统响应慢、死区及非线性问题，对多种智能控制算

法在变频驱动液压电梯上的应用进行了研究，获得

了良好的控制性能１５Ｊ。为了对变频驱动的液压电

梯系统的节能效果进行量化分析，进一步对其进

行了能耗特性研究，分析这种系统中各主要环节

的能量消耗、系统的总效率，在能量消耗上与普

通的阀控液压电梯的异同点。这为进一步降低变

频驱动液压电梯能量消耗的研究奠定了基础，也为

日后的液压电梯系统节能的深入研究提供了数据

参考。

ｌ

变频驱动液压电梯的节能原理

图１是变频驱动液压电梯控制系统原理图。电

梯上行工况，变频器从电网输入能量，按照单片机

控制器给定的期望转速驱动电动机并带动定量泵转

动，泵输出的流量与电动机的转速成正比，并与电

梯轿厢速度相匹配，无溢流损失。

普通的阀控液压电梯其电动机以恒转速驱动定

量泵转动，输出的液压油流量恒定。电梯轿厢的上

行的运行速度通过节流阀调节进入液压缸的液压油

流量实现。多余的流量溢流回油箱。由此造成很大

的溢流节流损失，这部分溢流节流损失大部分转化

为液压油的热能。

　

　

万方数据