Schlüsselwörter
(Deutsch)
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TP0081;F-Elektrizitätstechnologien & -anwendung
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Kurzbeschreibung
(Deutsch)
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Energieeffiziente Lifte im Wohnbereich (Projektname: Neptun)
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Publikationen / Ergebnisse
(Deutsch)
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Der Elektrizitätsverbrauch von Aufzugs-Antrieben ist ein bedeutender Anteil vom Energieverbrauch in der Haustechnik. Heute verwendet man in der Aufzugstechnik vorwiegend klassische U-Umrichter. Frühere Arbeiten zeigen, dass in diesem Gebiet ein grosses Energie-Sparpotential vorliegt, da diese Systeme Bremsenergie vernichten anstatt rekuperieren (30% bis 40% vom gesamten Energieverbrauch) und relativ grossen Standby-Verbrauch haben (bis 75% vom gesamten Energieverbrauch) Systembedingt ist ein U-Umrichter nicht geeignet ohne die Verwendung eines Rückspeisemoduls die Bremsenergie ins AC-Netz zurückzuspeisen (wesentlich höhere Systemkosten, erhöhter Standby-Verbrauch.) Ziel unseres Projekts ist, einen neuen I-Umrichter zu entwickeln, welcher, dank unserem patentierten Kommutierungsverfahren und seiner Topologie, frei vom oben erwähnten Nachteil ist, jedoch die gewünschten Vorteile (Rückspeisung, Standby) vollständig verwirklicht. Zudem soll er industrietauglich sein, mit vergleichbaren oder tieferen Entstehungskosten als die heute verwendeten Systeme. Wir haben zwei Prototypen entwickelt und gebaut welche beweisen, dass wir unsere Ziele erreichen können.
Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
Econodrives GmbH
Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Kanyo,Paul
Bolla,Mario
Zugehörige Dokumente
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Schlussbericht
(Deutsch)
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Der Elekrizitätsverbrauch von Aufzugs-Antrieben ist ein bedeutender Anteil vom Energieverbrauch in der Haustechnik. Heute verwendet man in der Aufzugstechnik vorwiegend klassische U-Umrichter.
Frühere Arbeiten zeigen, dass in diesem Gebiet ein grosses Energie-Sparpotential vorliegt, da diese Systeme
- die Bremsenergie vernichten anstatt rekuperieren (30% bis 40% vom gesamten motorischen Energieverbrauch)
- relativ grossen Standby-Verbrauch haben (bis 75% vom gesamten Energieverbrauch)
Systembedingt ist ein U-Umrichter nicht geeignet ohne die Verwendung eines Rückspeisemoduls die Bremsenergie ins AC-Netz zurückzuspeisen (wesentlich höhere Systemkosten, erhöhter Standby- Verbrauch.) Bei einem U-Umrichter ist es problematisch die Standby-Leistung mit kompletter Abschaltung zwischen zwei Fahrten zu reduzieren, da der Umrichter, auch in stromlosem Zustand, relativ viel Energie in die Zwischenkreis-Kondensatoren speichert.
Von der Fachliteratur sind grundsätzlich zwei Umrichter-Topologien bekannt, welche ins AC-Netz zurückspeisen können und in stromlosem Zustand keine Energie speichern:
- der Matrix Umrichter
- der klassische I-Umrichter
Trotz grossen Anstrengungen konnte sich der Matrix Umrichter bis heute nicht durchsetzen. Gründe dafür sind die erheblichen technischen Schwierigkeiten und der sehr hohe Preis.
Im klassischen I-Umrichter sind die Kommutierungs-Kondensatoren an die Streuinduktivität vom verwendeten Motor angepasst. Deshalb ist es sehr problematisch, verschiedene Motoren mit verschiedenen Streuinduktivitäten anzutreiben.
Ziel des Projekts ist es, einen neuen I-Umrichter zu entwickeln, welcher, dank dem zur Patentierung angemeldeten Kommutierungsverfahren und seiner Topologie, frei vom oben erwähnten Nachteil ist, jedoch die gewünschten Vorteile (Rückspeisung, Standby) vollständig verwirklicht. Zudem soll er industrietauglich sein, mit vergleichbaren oder tieferen Entstehungskosten als die heute verwendeten Systeme.
Es wurden zwei Prototypen entwickelt und gebaut, welche beweisen, dass die Ziele erreicht werden können.
Die Laborversuche wurden mit einem Fahrmotor von der Swiss Traction AG (Serie Zefir) durchgeführt. Für den Feldtest in unserer Liftversuchsanlage haben wir einen Motor von Ziehl-Abegg AG (Serie Zetatop) verwendet.
Die Messergebnisse erfüllen die Erwartungen bezüglich Rückspeisung und Standby-Leistung:
- Der Umrichter ist voll rückspeisefähig und benötigt somit keinen Bremswiderstand.
- Zwischen zwei Fahrten können wir das Netz vollständig und wiederholt abschalten, somit arbeitet unser System ohne Standby-Energie
Die Industrialisierung wurde gestartet, die Typenprüfungen und das Redesign für die Seriefertigung sind in Arbeit. Als nächste Schritte werden die Seriepreise kalkuliert und die Herstellung der Null-Serie gestartet. Die Fertigung wird durch die Firma telma ag sichergestellt. Die Firma Mefortis AG ist der Erstkunde für die Null-Serie.
Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
Econodrives GmbH
Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Kanyo,Paul
Bolla,Mario
Zugehörige Dokumente
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Schlussbericht
(Englisch)
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The electricity consumption of elevator drives is an important portion of the energy consumption in the building services. Today in use are predominantly classical voltage type converters in the elevator technology.
Earlier works show that a large energy savings potential is possible in this area, because these systems do:
- destroy the brake energy instead of recuperate it (30% to 40% of entire motor energy consumption)
- have a large standby consumption (up to 75% of entire energy consumption)
Due to the system-topology a voltage type converter isn’t suitable to recuperate the brake energy into the AC network without the use of a module for recuperation (substantially higher system costs, increased standby consumption).
In the case of a voltage type converter it is difficult to reduce the standby power consumption with complete disconnection between two running cycles, because the converter, also in stop condition, stores much energy in the intermediate circuit condensators.
From the technical literature, two converter topologies are well-known, which are able to recuperate into an AC network and store no energy in stop condition:
- the matrix converter
- the classical current type converter
Despite large efforts the matrix converter could not become generally accepted until today.
Reasons for it are the considerable technical difficulties and the very high price.
In the classical current type converter the commutations condensers are adapted to the stray inductance of the used electromotor. Therefore it is very problematic to drive different engines with different stray inductances.
The purpose of our project is to develop a new current type converter, which, owing to our patent pending commutation procedures and topology, is free of the disadvantage mentioned above, however completely realizes the desired advantages (recuperation, standby). In addition it is industrial suited with comparable or deeper costs than the systems used today.
We developed and built two prototypes, which proves that we could reach our aims.
For the Laboratory tests we applied a driving motor from Swiss Traction AG (Series Zefir). For the measurements under real circumstances in our lift test equipment we used a motor from Ziehl-Abegg AG (Series Zetatop).
The tests confirmed our expectations concerning recuperation and standby energy consumption.
- Our system recuperates the brake energy, we don’t need any brake resistor.
- Between two running cycles the power supply can be disconnected completely and repeatedly, as a consequence the system works with no standby energy.
The industrialization has been started, the type tests and the redesign for the series manufacturing is in progress. Next steps are calculation of series-costs and the production of the pre-production. The manufacturing is guaranteed by the company telma ag. The company Mefortis AG is the first customer for the pre-production.
Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
Econodrives GmbH
Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Kanyo,Paul
Bolla,Mario
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Schlussbericht
(Französisch)
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La consommation d'électricité des commandes d'élévateur est une part importante de la consommation d'énergie dans la technique domestique. Aujourd'hui, on utilise des convertisseurs voltage de fréquence classiques en domaine de la technique d'ascenseur.
D'anciens travaux montrent un grand potentiel d'économie d'énergie dans ce secteur. Voici les raisons suivantes:
- au lieu d’une récupération de l'énergie de freinage celle-ci est détruite (30% à 40% de la consommation d’énergie motrice totale est concernée)
- la consommation standby considérable se monte jusqu’à 75 % du total d’énergie
Le système approprié suppose que le convertisseur voltage de fréquence est utilisé avec un module rapatrié afin d’alimenter le réseau en courant donné par l’énergie de freinage (résultats : frais du système essentiels et consommation du standby élevés)A l’aide d’un convertisseur voltage de fréquence il est difficile de réduire la puissance standby avec une déconnexion complète entre deux tours. Dans ce cas le convertisseur, même en position sans courant, accumule relativement beaucoup d’énergie aux condensateurs du circuit intermédiaire.
De la littérature spécialisée nous savons qu’en principe deux mutateurs en topologie sont connus. Les deux peuvent alimentés d’énergie au réseau AC et, en état sans courant, n’accumule pas d’énergie. Ce sont :
- Le convertisseur matrice
- Le convertisseur courant classique
Malgré de grands efforts le convertisseur matrice ne s’impose pas jusqu’à ce jour pour des raisons de difficultés techniques considérables et des prix très élevés.
En convertisseur courant classique les condensateurs commutés sont adaptés à l’inductance de dispersion du moteur utilisé. Par conséquent, il est très difficile d’animer différents moteurs avec différentes inductances de dispersion.
But de notre projet est de développer un convertisseur courant, qui, grâce à notre méthode de commutés brevet deposé et sa topologie et libre des désavantages mentionnés ci-dessus, permettant totalement les avantages désirés : récupération et standby. En outre il doit être standard of the art, convenir aux exigence industrielles, aux coûts comparables ou même favorables quant aux systèmes actuellement utilisés sur le marché.
Nous venons de développer et construire deux prototypes, affirmant que nos buts sont atteignables.
Nos essais de laboratoire ont été faits avec un moteur de traction de la série Zefir de la société Swiss Traction AG. Pour les tests sur site nous avons utilisé un moteur de Ziehl-Abegg AG, série Zetatop.Les résultats obtenus assument nos estimations concernant la récupération et la performance
standby, donc :
- notre convertisseur permet une récupération absolue et ne requérit pas de résistance de freinage.
- entre deux tours le réseau peut être coupé complètement et répété. Par conséquent, notre système marche sans l’énergie de standby.
L’industrialisation initiale est mise en place et l’homologation y compris le redesign et la fabrication en série sont en vigueur. Comme prochaines étapes nous devons commencer avec la fabrication de la présérie et la calculation du produit de série. La fabrication est assurée par la société telma ag. Comme premier client de notre présérie la société Mefortis AG est choisie.
Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
Econodrives GmbH
Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Kanyo,Paul
Bolla,Mario
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