【正文】 n 來截取 ()dhn， 即： ( ) ( ) ( )dh n w n h n? (322) 因而，窗口函數(shù)序列的形狀及長度選擇很關(guān)鍵 [24]。 圖 36 四象限功率示意圖 Schematic diagram of fourquadrant power (6)視在功率、功率因數(shù)、相角測量 第三章 電梯循環(huán)周期內(nèi)電能測量 23 基于上述測量的有功功率和無功功率，通過開方、除法等運算就可以得到這些參數(shù)。 圖 37 移相濾波器的幅相 特性 Amplitude and phase characteristics of the phase shift filter 華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 24 本章小結(jié) 本章主要介紹了電梯 循環(huán)周期內(nèi)的電能計量的原理， 特別強調(diào)了電梯系統(tǒng)的非正弦、非線性負載系統(tǒng)所采用的電能測量方法 ，以及利用 TI DSP 中自帶的 FIR 濾波器函數(shù)庫設(shè)計高通數(shù)字濾波器。另外由于相電壓是交流信號，在運算放大器 3 的同相輸入端疊加了 + 的偏壓，使輸入到 DSP 的信號inV 為正且變化范圍是 0~3V。 （ 6）電梯能效測量儀根據(jù)空載和 20%載荷兩次的測量數(shù)據(jù)，計算出基于噸千米 ?耗電量的電梯能源利用效率指標(biāo)并自動生成檢測報告。測量帶寬主要受到數(shù)字移相濾波器的帶寬限制，所以無功功率的測量也可高達 21 次諧波 [25]。 (5)四象限功率測量 有功功率既有輸入也有輸出的。 圖 34 FIR 濾波器結(jié)構(gòu)圖 The structure of FIR fliter FIR 濾波器的設(shè)計方法有窗函數(shù)設(shè)計法和頻率采樣設(shè)計法。并由電梯能效測量儀測量得到該過程電梯能耗與電梯 “名義 ”加載工作量。電梯單次運行系統(tǒng)勢能變換包括轎廂和對重的勢能變換，若以單 次 測量數(shù)據(jù)計算電梯輸出機械能，必須知道轎廂和對重的質(zhì)量差或轎廂及對重的質(zhì)量才能計算出單次電梯運行所輸出的有效載荷機械能。 根據(jù)公式 26 計算電梯運送 M? 所產(chǎn)生的有效機械能 W? ： T1 20% 0 M | |dtW W W V? ? ? ? ?? (26) 根據(jù)公式 27 計算電梯輸送有效載荷所相應(yīng)消耗的電能 CE ： 華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 14 1 20%CE E E?? (27) 最后，由按照公式 Q=W? / CE ，得到電梯產(chǎn)生單位有效機械能所相應(yīng)消耗的電能，Q 作為電梯能效。 圖 21 電梯輸入輸出系統(tǒng)功能圖 Functions diagram of elevator inputoutput system 但是由于電梯還有特殊性，即電梯是位能負載，單獨看電梯的一個運行片段，存在沒有輸入電能，驅(qū)動電機處于發(fā)電狀態(tài)，電梯運行的情況。 1 2 m a x, 3600FmFa Z k k h PE v? ? ? ?? ? (23) 其中： ,FaE ：電梯轎廂運行每年消耗的能量 (kWh/year)； FZ ：電梯每年行程循環(huán) 數(shù)； 1k ：電梯平均載荷因數(shù)（技術(shù)因數(shù)），曳引式 （帶能量回饋的 ），液壓電梯（不帶對重） ； 2k ：井道高度因數(shù)，兩層電梯為 1，其他為 ； maxh ：井道的最大高度 (m)； mP ：電機的額定輸出功率 (kW)； v ：速度 (m/s)； 該電梯能效 評價方法雖然考慮了電梯的配置情況，也考慮了電梯客流情況，但是，華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 10 在電梯能耗的計算過程中，電梯的客流情況通常是假設(shè)的，并且與實際情況差別較大。他通過對安裝在相似場所（醫(yī)院）的不同額定載荷和額定速度的電梯進行能耗測量，計算平均 每次啟動的能耗值。 第二章 電梯能效評價方法 7 (1) 固定行程和速度下的電梯能耗 Schroeder 以固定行程 (10m)和速度 ()下的電梯能耗作為電梯能效的評價參數(shù)[10]。 電梯能效測量儀 與現(xiàn)有電能計量工具對比： (1) 普通電能表 由于現(xiàn)在普通的電能計量表的精度為 度，而在我們采用的電梯能效測量方法中，由于 測量方法簡便， 測量時間較短，電梯消耗的電能在測量流程中平均消耗電能不到 度電， 并 且，普通的電能計量表在電梯采用電能回饋單元時無法計量，因此， 普通電能表無法滿足我們項目需求， 我們有必要開發(fā)一種能夠 滿足 測量電梯能效的電能計量軟件和儀器 。對電梯的全面檢測多達 90 多項，定期檢查也有 50 多項，但其中沒有一項與電梯節(jié)能有關(guān)。作為全球最大的電梯市場， 20xx 年，我國電梯產(chǎn)量保持繼續(xù)增長，全年電梯產(chǎn)量達到華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 2 萬臺，同比增長約 5%。我國能源資源偏少，與人口比例不相稱，我國人口占世界人口的 21%，而煤炭儲量占世界 11%，石油儲量占世界的 %，天然氣儲量僅占世界的 %。 55 提高電梯能效的途徑 25 浮動中性點法三相電壓信號處理 Energy measurement。 采用高速數(shù)字信號處理器 TMS320F2808 作為核心處理單元，數(shù)字信號處理器以20kHz采樣頻率處理輸入的電壓、電流 信號，并對相關(guān)信號進行基于有限沖激響應(yīng)帶通濾波算法的數(shù)字濾波處理，濾除電梯現(xiàn)場對測 量信號的低頻和高頻干擾，保證測量信號的精度。 1 課題的研究意義 34 第五章 DSP 軟件設(shè)計及實現(xiàn) 據(jù)統(tǒng)計，電梯在使用過程中所消耗的能量一般占整個建筑總能耗的 5~15%[6]。這主要原因有電梯相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的缺位。 影響電梯能效的因素是多方面的，電梯運行速度、運行載荷不同，其能效也不同，即電梯能效本質(zhì)是隨電梯運行條件而變化的。 電梯能效測量對測量儀器的分辨率和精度提出了較高要求，如果讓電梯按測試運行工作圖譜往返多次運行，必然加長了測試時間、增加了測試成本，對在用電梯的業(yè)主造成不必要的經(jīng)濟損失，所以測試時最好減少電梯運行次數(shù)，減少運行次數(shù)的前提是必須有測量精度作保證。該方法認為電梯的轎廂質(zhì)量和行程是影響電梯能效評價的主要因數(shù)。同時，在能耗計算的過程中沒有考慮電梯運行時的載荷情況和運行方向。從社會經(jīng)濟學(xué) 的角度出發(fā)，電梯能效指標(biāo)就是對電梯的能源利用效率做出評價，根據(jù)系統(tǒng)評價的基本方法 ——成本效益法，選擇電梯運送有效載荷所作的機械功作為成本效益法中的系統(tǒng)產(chǎn)出效益，電梯運送有效載荷所需要的電力能耗作為成本，確定電梯能效評價指標(biāo)。 V （ 米 / 秒 ）t ( 秒 )底 層 頂 層中 間 層中 間 層 底 層 圖 23 電梯工作原理的簡化模型圖 Simplified model of the lift works plan 然后，根據(jù)空載狀態(tài)下的電梯三 相電流、 三相電 壓，計算上述電梯空載運行過程，電梯所總共消耗的電能 1E 。本設(shè)計電梯能效測量第二章 電梯能效評價方法 15 儀工作采樣頻率為 20kHz，在測量精度上能達到要求。并由電梯能效測量儀測量得到該過程電梯能耗與電梯 “名義 ”空載工作量。它的單位脈沖響應(yīng) ()hn 是一個有限長序列。由于電流、電壓采樣速率為 20kHz，根據(jù)采樣定理可知電流、電壓采樣數(shù)據(jù)中可包含較高次的諧波信息，所以依據(jù) 公式01P = ( ) ( )N Nn U n I n? ??計算得到的有功功率也至少包含相應(yīng)得高次諧波信息。 各相的有功功率是通過對去直流分量后的電流、電壓信號進行乘法、加法、數(shù)字濾波等一系列數(shù)字信號處理后得到的。 （ 3）在電梯曳引輪側(cè)面上沿圓周均勻分布貼 8 片磁鋼 片，電磁感應(yīng)傳感器則安裝在具有三自由度的支架上，電磁感應(yīng)器垂直于曳引輪側(cè)面，且與磁鋼片間隙為 3mm5mm為宜。 華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 28 三相電流信號處理 電梯控制柜的三相輸入電流是能效儀的主要測量信號之一，它是電能計量與電能質(zhì)量分析的基礎(chǔ)，所以電流檢測電路的設(shè)計十分關(guān)鍵。三相電壓、三相電流的數(shù)字化采樣頻率 20kHz，這樣不僅保證有功電能與無功電能的測量精度，同時實現(xiàn)滿足 IEC6100047/20xx標(biāo)準(zhǔn)的諧波分析。 如圖 33 所示，其中數(shù)字高通濾波器，是用于濾除電流、電壓采樣數(shù)據(jù)中的直流分量。 第三步， ezfir 濾波器生成濾波器系數(shù)，高通濾波器頻率響應(yīng)如圖 35 所示。所以，傳統(tǒng)的正弦系統(tǒng)的 功率計算 方法不適用與該系統(tǒng)。因此，本測量方法屏蔽額電梯提升高度對電梯能效測量結(jié)果的影響，使運行于不同高度建筑物中的電梯能效具有可對比性。即以前后兩次輸送載荷的質(zhì)量差作為計算基礎(chǔ)，有別于以電梯額定載荷的不同百分比質(zhì)量絕對值作為衡量電梯所作機械能的方法。因為 “ dt??距 離 速 度 ”，所以測量曳引輪旋轉(zhuǎn)速度，對其積分，就能準(zhǔn)確計算出轎廂移動距離。電梯能耗與質(zhì)量和行程之積的比值，沒有考慮到客流情況的影響，該方法只能說明電梯在某個特定情況下的能效情況。以 TP為基礎(chǔ)對電梯每天的能耗情況進行估算，這種方法被稱作利用圖表和經(jīng)驗的計算方法。但是文章中的典 型平均能耗的結(jié)論是在電梯的平衡系數(shù)為 的情況下得出的，而通常電梯的平衡系數(shù)可以在 ～ 之間變化；同時，對于固定行程，電梯的載荷情況不一定是對稱的。 M? 是電梯空載與 20%額定載荷的質(zhì)量差， 空載電能與 20%載荷電能的差對應(yīng)了運送 M? 載荷所消耗的電能，即以前后兩次輸送載荷的質(zhì)量差作為計算基礎(chǔ)，有別于以電梯額定載荷的不同百分比質(zhì)量絕對值作為衡量電梯所作機械能的方法。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 電梯能效的評價是指對不同類型的電梯能源效率進行合理的比較分析，設(shè)置能效評價參數(shù)是電梯能效評價的主要方法和途徑。 課題的研究意義 中國電梯協(xié)會提供的信息顯示， 20xx 年 全國在用電梯總保有量已達到 100 萬臺，位居世界 首位 ，并以每年 10 萬臺左右裝機量高速增長。電力短缺對人們的生產(chǎn)和生活的影響日益嚴重。 16 全程空載標(biāo)準(zhǔn)工作圖譜循環(huán)運行模式 6 基于差額質(zhì)量速度積分的電梯能效評價方法 3 課題主要研究和開發(fā)內(nèi)容 DSPbased software development of elevators’ energy efficiency measures A Dissertation Submitted for the Degree of Master Candidate： Supervisor： Prof. Xiao Bing South China University of Technology Guangzhou, China 華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 基于 DSP 的電梯能效測 量 軟件開發(fā) I 摘 要 電梯是與人類日常生活緊密相關(guān)的交通工具，并且隨著電梯數(shù)量的急劇增加，巨大的電梯能耗已經(jīng)引起社會和政府職能部門的密切關(guān)注。 11 基于差額質(zhì)量速度積分的電梯能效測量方法的特點 63 攻讀碩士學(xué)位期 間取得的研究成果 20xx 年北京奧運會期間，全國缺電 情況更為嚴重，很多企業(yè)為了避開用電高峰期，縮短或者調(diào)整生產(chǎn)作業(yè)的時間。 20xx 年 ，美國能源效率經(jīng)濟委員會（ ACEEE）組織了包括工業(yè)電梯、能源咨詢、自然資源管理和建筑工程的專家研究起草了一篇《提高電梯能耗效率的途徑》的文章，載入了 ACEEE 的白皮書系列中，為美國電梯工業(yè)的節(jié)能研究