エレベーターエネルギーフィードバック計測ソリューション

エレベーターは典型的な位置エネルギー負荷です。以下の 3 つの特定の動作条件下では、エレベータ巻上機 (モータ) は電力消費状態から発電機状態に変化し、回生電気エネルギーを生成します。

• 重荷重下降移動： 車の重量がカウンターウェイトを超え、重力によって車が下に引っ張られ、モーターが回転して発電します。
• 軽荷重・空荷重上昇移動： 車体よりも重いカウンターウェイトが車体を上方に引っ張り、同様にモーターを逆回転させて発電します。
• 減速ブレーキ: エレベーターは目標階に到達する前に停止するまで減速し、膨大な機械的運動エネルギーを放出します。

図1：エレベーターの発生条件の模式図

エレベーターの使用頻度に基づいて、エネルギー フィードバック デバイスを追加すると、エレベーター 1 台あたりの平均節電率が 30% になり、ピーク時では 40% 以上に達します。これは、エレベーターの容積が大きい現代の建物のエネルギー効率にとって非常に重要です。

I. エネルギー回収の原理

従来のエレベータをそのまま使用すると、発生した電気エネルギーによって周波数変換器の DC バス電圧が上昇します。システムはこのエネルギーを制動抵抗器を介して熱として放散することしかできません。これによりエネルギーが消費されるだけでなく、機械室の温度が上昇し、図 2 に示すように機器の動作に影響を及ぼします。

エネルギー フィードバック デバイスを追加した後のエネルギー回収は、主に次の手順で構成されます。

• エネルギーの獲得: エレベータによって生成された交流電力は、まず周波数変換器によって直流電力に整流され、直流回路のコンデンサに蓄えられます。
• インテリジェントな反転: DC バス電圧が設定されたしきい値を超えると、エネルギー フィードバック デバイス (コア コンポーネントには IGBT フルブリッジ インバータと DSP マイクロプロセッサが含まれます) が制動抵抗器よりも前に作動し、DC を低圧グリッドと同じ周波数、位相、電圧を持つ三相 AC 電力に変換します。
• 浄化とフィードバック: 反転された出力電流は、建物の AC 電力網に安全に送り返される前に、フィルタ リアクトルなどのコンポーネントを通じて浄化されて高調波汚染が除去されます。

図 2: エレベーターのエネルギー回収の概念図

II.関連する標準要件

エレベーターのエネルギー フィードバック技術に特化した国家規格は、技術要件、試験方法、安全性能を規制することを目的としています。これは、定格電圧 AC 400 V 以下の TN-S システムに接続された、制御不能な整流を備えた可変周波数速度制御エレベーターに適用されます。この規格では、厳密なパフォーマンス指標が指定されています。

• 効率のグレーディング: 負荷に応じて3つのレベルに分かれています。効率 25% 負荷で 85% 以上、50% 負荷で 90% 以上、100% 負荷で 95% 以上。
• 電力品質 (高調波制限): フィードバック電流の全高調波歪み (THDi) は 5% を超えてはならず、奇数および偶数の高調波成分には明示的な制限が設けられています。
• 力率: 出力電力が定格電力の50%に等しい場合、0.90以上。
• 安全性と保護: デバイスは、単独運転防止、過電圧、不足電圧、短絡、開回路、系統周波数異常保護などの包括的な保護を備えている必要があります。

この規格では、変換効率を計算するためのDC側（入力）とAC側（出力）の同期計測に高精度双方向電力量計を使用するなど、テストプラットフォームの構造、テスト条件、測定方法が規定されています。

Ⅲ．エレベーターのエネルギーフィードバック計測選択スキーム

実際の改造プロジェクトでは、効率と電力品質を検証するために、AC 側と DC 側の両方にメーターを配置する必要があります。

AC系統接続側（統計的なエネルギー消費量とフィードバック量）

• アプリケーション: エレベーターの配電キャビネットの 3 相 380V 入力またはフィードバック グリッド接続ポイント。
• 目的: グリッドからの総消費量とグリッドにフィードバックされる回生エネルギーを計算し、総合的な省エネ効果を評価します。

有線ネットワーク方式 (エンジニアリング標準):

推奨モデル： DTSD1352 三相レールエネルギーメーター .

特長: 三相 4 線式、0.5S クラス 4 象限双方向計量をサポートし、外部分割コア変流器 (CT) と組み合わせて、新しい住宅用または商業用エレベーターの一括改修に最適です。

図 3: DTSD1352 三相 AC レールエネルギーメーター

ワイヤレス IoT スキーム (困難な配線用):

推奨モデル： ADW300 シリーズワイヤレスIoTエネルギーメーター .

機能: オプションの 4G/WiFi モジュール、TCP 双方向透過伝送のネイティブ サポート。データはプラットフォームに直接アップロードされるため、古い住宅地やエレベーターが点在する場所に適しています。

図 4: ADW300 三相 AC IoT エネルギー メーター

DC フィードバック バス側 (正確な回生 DC メータリング)

• アプリケーション: エネルギー フィードバック デバイス内の DC バス側 (例: DC540V/750V バス)。
• 目的: コンバータの効率を単独で測定するか、エレベーターのエネルギー貯蔵システム (スーパーキャパシタ/リチウム電池) と組み合わせて、DC 回生充電/放電プロセスを正確に測定します。

推奨モデル： DJSF1352-RN 双方向 DC レール エネルギー メーター .

特徴: 電圧範囲 DC 0 ～ 1000 V、75 mV シャントまたは 0 ～ 20 mA/0 ～ 5 V/0 ～ 10 V ホール センサーをサポート、デュアル DC 入力可能、精度 0.5 または 1 クラス。

図 5: DJSF1352-RN DC エネルギー メーターとホール センサー

データ取得スキーム

推奨モデル: ANet-1E2SM-4G または AWT100-4G .

特徴: 標準プロトコル (Modbus-RTU など) を使用した RS485 経由のフィールドデバイスのダウンストリーム取得、4G/WiFi またはイーサネット経由のアップストリーム無線通信、レール取り付け。

図 6: ANet-1E2SM-4G および AWT100-4G データ収集スキーム

IV.エレベーターエネルギーフィードバック管理システムソリューション

IoT エネルギー プラットフォームは、マルチプロトコル アクセスと複数端末アクセスをサポートする独自開発の SaaS クラウド プラットフォームで、エネルギー監視、効率分析、電力品質分析、アラーム管理、レポート生成を提供し、エレベーター エネルギー フィードバックのリモート視覚管理とインテリジェント分析を実現します。ユーザーはインストール後、アプリからQRコードをスキャンすることでデータのデバッグを完了し、モバイルまたはPCのWEB端末を利用して必要なデータサービスを取得できます。詳細については、次の URL を参照してください。 エネルギーIoTクラウドプラットフォーム .

図 7: IoT エネルギー クラウド プラットフォーム

エレベーターエネルギーフィードバック装置選定表

製品イメージ	名前	モデル	機能	アプリケーション
	三相 ACエネルギーメーター	DTSD352	三相 current, voltage, time-of-use energy, positive/negative energy statistics, multi-rate settings, precision 0.5S, RS485 interface.	エレベーター分配入力またはフィードバック ポイント
	多機能メーター	ADW300	三相 electrical parameters, time-of-use energy, split-core CT, hot-swappable, RS485, 4G wireless. Precision 0.5S class.	エレベーター分配入力またはフィードバック ポイント
	DCエネルギーメーター	DJSF1352-RN	DC 電圧、電流、電力、正/負のエネルギー、ホール センサーのサポート。	エレベーターコンバータDC出力
	ホールセンサー	AHKC-EKA	DC 0 ～ (5 ～ 500)A の電流測定、DC 4 ～ 20mA 出力。	マッチングDC電力量計
	スマートゲートウェイ	ANet-2E4SM	組み込み Linux、ネットワーク ソケット サポート、データ圧縮、AES/MD5 セキュリティ、プロトコル サポート: Modbus、ModbusTCP、DL/T645、101、103、104。	アクレル-EIOT またはサードパーティのプラットフォームに適応可能
	無線ルーター	AWT100-4G	データ収集と 4G アップリンク、透過的な送信。	アクレル-EIOT またはサードパーティのプラットフォームに適応可能
	エネルギーIoTクラウドプラットフォーム	Acrel-EIOT	データ収集、データ分析、障害警告、データレポート、設備資産管理などの機能を備えています。試運転のためのAPPベースのQRコードスキャンをサポートしており、基本的に試運転不要の操作を実現できます。	導入オプションには、プライベート クラウド導入、パブリック クラウド導入、データ ホスティング サービスが含まれます。