电梯控制、驱动与能量回馈一体化系统的研究与应用

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随着现代化生产规模的不断扩大和人们生活水平的不断提高,电梯作为人们生活的重要组成部分,越来越受到大家的关注。与早期电梯相比,现在的电梯虽然已作出许多节能改动并取得一定效果,例如将电梯驱动主机改为永磁同步电机、加装能量回馈装置等,但仍然存在诸多问题,例如电梯成本高、能耗高、控制复杂、系统反应较慢等。针对这种情况,本文介绍了一种电梯控制、驱动和能量回馈一体化系统。本系统采用双PWM控制,驱动电机为永磁同步电机,制动方式为能量回馈。电梯主控板采用32位ARM CPU+32位DSP CPU+FPGA结构,两CPU通过并行通讯高速交换数据,通过CAN总线和呼梯工作站以及轿顶工作站串行交换信息。本文所作的主要工作概括如下:首先,本文介绍了整个电梯一体化系统方案的设计原理及结构;其次,详细介绍了一体化系统中驱动控制模块的设计思想及工作原理,其中重点阐述了一体化系统中PWM整流器模块的设计思想及工作原理。主要包括回馈制动的原理、PWM整流器的数学建模、电压空间矢量控制技术。在这部分的最后还简单介绍了PWM逆变器控制模块的设计原理;第三,研究了PWM整流器的控制策略。PWM整流器主要采用电压外环、电流内环的双闭环控制结构,电压外环和电流内环均采用PI控制器。为改善控制性能,本部分还设计了一种模糊PID控制器,用于替代电压环中的传统PI控制器,并对其进行了仿真实验;最后在MATLAB/SIMULINK环境下对工作在逆变状态下的PWM整流器,即工作在能量回馈状态下的PWM整流器进行了仿真分析。仿真数据表明一体化系统的输出电流功率因数约为1,谐波畸变率很小,可最大程度的降低电梯系统对电网的谐波干扰。电梯控制、驱动和能量回馈一体化系统,没有使用制动电阻,可进一步节省电能;改善了系统运行环境,可靠性更高;省去了昂贵的高耗能制冷装置,降低了生产成本,节能效果良好。
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