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回馈装置变换成电能（再生电能）并回馈给交流电网，再生运行或供附近其他用电设备使用，

使电机拖动系统在单位时间内消耗电网电能下降,从而达到节约电能的目的

[3]

。本课题通过第

二类途径实现电梯节能目标，采用超级电容作为直流储能环节。 

1  电梯能量回馈技术与其特点分析 

驱动系统是电梯技术中典型的运动控制系统，它控制电梯的起动、加速、恒速运行以及

减速等运动方式。目前驱动系统采用的成熟变频调速技术淘汰了各类交流双速驱动系统、取

代了直流无齿轮驱动，不仅使电梯的运行性能更加优越，同时也有效节约了电能。如何提高

驱动系统的效率已经成为电梯驱动特性应用研究的一个重要方向

[4]

。 

电梯系统在轻载上行（载重量不足额定值的一半）和重载下行（载重量超过额定值的一

半时）两种状态运行时，曳引机作为发电机运行，此时发出了再生电能。作为客用电梯，在

每天的正常运行中上述情况频繁发生，电梯中的能量回馈装置便有了可观的回馈电能用来回

收。一般来说，电梯额定速度越快、提升高度越高，节能效果越显著，收回成本也越早，反

之则节能效果不明显，收回成本时间较长，因此在低速电梯中应用较少。对于采用交直交变

频器的单个电梯而言，能量回馈系统主要分为以下几种结构： 

1.1  采用逆变器将再生能量回馈到电网 

此结构如图 1-1 (a)所示，当曳引机处于电动状态时，它与传统的交直交变频器工作方

式相同；当曳引机处于发电状态时，通过左侧的逆变器将电梯再生能量回馈到电网。 

由于逆变 PWM 的脉宽调制，回馈的能量中其电流谐波畸变率约在 5%~7%之间。这些

高次谐波对电网及其用电设备都有不可忽视的影响，从而产生对电源、环境的电磁干扰（如

增加电机铁损、铜耗，提高电机温度等）

[5]

。能量回馈型节能电梯已有较为成熟的技术，但

因其价格因素以及对电网的影响，推广尚有一定难度。 

1.2  采用电池吸收回馈能量 

电池组通过双向 DC-DC 与变频器的直流母线连接，如图 1-1 (b)所示。当曳引机处于电

动状态时，电池进行恒流放电；当曳引机处于发电状态并且直流母线电压超过某一预设值时，

电池开始充电并且充电电流可以根据曳引机回馈功率进行控制。该方案可回收能量有限，并

且电池需要按期更换，虽理论上存在可行性，但应用并不广泛。 

首先，电梯在正常运行中会频繁产生回馈能量，电池需要频繁深度充放电，因此将严

重影响化学电池的寿命；其次，化学电池其充放电效率低，影响节能效果；再次，电梯运行

中曳引机需求的峰值功率需要由电池提供一部分，回馈的电功率由电池全部吸收，但电池的

比功率有限无法满足。 

1.3  超级电容器与直流母线直接相连吸收回馈能量 

        超级电容器直接与变频器的直流母线连接，如图 1-1 (c)所示。当曳引机处于电动状态时，

超级电容按照其功率需求进行放电；当曳引机处于发电状态时，超级电容按照其回馈功率进

行充电。 

变频器直流母线电压在 513 -539 V 之间变化，而超级电容的单体电压在 2-3V 之间，此

结构会导致串联单体数量过多，成本高昂。直流母线可以看做电压源，其与超级电容器连接

构成一阶 RC 电路，不论母线电压在哪个范围波动，超级电容的充放电效率始终为 50%。