帶超級電容模塊的饋能型電梯驅(qū)動系統(tǒng)若干關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、自21世紀(jì)開始，中國經(jīng)濟的飛速發(fā)展使得人們對生活質(zhì)量的要求不斷提高、對生產(chǎn)效率的追求不斷加深，電梯系統(tǒng)普遍出現(xiàn)在了高層建筑物和大型現(xiàn)代化工廠里，其保有量和增長潛力不斷增加。然而，與之不符的是電梯的先進驅(qū)動控制技術(shù)目前主要掌握在韓國人以及美國人手里。鑒于上述原因，迅速發(fā)展國人自己的電梯先進驅(qū)動技術(shù)對于越來越大的電梯應(yīng)用市場已是當(dāng)務(wù)之急。同時，在中國電梯大保有量和增長量的基礎(chǔ)上，深入地研究電梯系統(tǒng)的節(jié)能技術(shù)，在現(xiàn)有環(huán)境下對于降低能源消耗、減

2、少碳排放量、保持經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展同樣有著極其重要的戰(zhàn)略意義。本文在基于帶超級電容模塊的饋能型電梯驅(qū)動系統(tǒng)和電梯試驗塔的硬件平臺上，對該系統(tǒng)的若干關(guān)鍵技術(shù)進行了深入的分析和研究。
　　首先，由于本文所提的饋能型電梯驅(qū)動系統(tǒng)采用多模塊集成的驅(qū)動和控制方案，所以對輔助電源提出了有別于其他系統(tǒng)的多輸出、寬輸入、中等功率、高效率等要求。針對于此，本文提出并實現(xiàn)了具有寬范圍輸入、主開關(guān)管和副邊二極管全軟開關(guān)的新型雙管正激電路作為基于直流母線分布

3、式電源的前端變換器。該拓撲在傳統(tǒng)雙管正激變換電路的基礎(chǔ)上，增加了一個電容鉗位型磁復(fù)位電路和一個諧振型輔助電路后，不僅使電路占空比突破了傳統(tǒng)雙管正激50％的限制，而且使得輸入電壓變化在200～400V的寬范圍時依然能夠?qū)崿F(xiàn)全軟開關(guān)，從而大幅提高了傳統(tǒng)雙管正激電路的效率。最終實驗結(jié)果證明，該變換器的性能遠高于傳統(tǒng)變換器效率，滿足了饋能型電梯驅(qū)動系統(tǒng)對輔助電源的需求，并且該電路的高效率特性使其具有較好的大功率應(yīng)用前景。
　　其次，電梯啟

4、動時受到電機編碼器低速下強非線性特點的影響，采用傳統(tǒng)控制器會發(fā)生較大的遛坡，甚至在某些情況下會出現(xiàn)由極限環(huán)引起的抖動而無法控制轎廂靜止。針對該問題，本文建立了電梯系統(tǒng)啟動摩擦力模型，提出了參數(shù)隨電梯速度動態(tài)調(diào)整的非線性控制器，并通過李雅普諾夫方法證明了所提控制方法的全局收斂性。相比PI控制器和其他控制方法，本文提出的電梯啟動非線性控制器具有超調(diào)量小、調(diào)整時間短、遛坡距離短的優(yōu)點;并且因為控制力矩是連續(xù)變化的，使得乘客舒適度體驗會更加優(yōu)異

5、。
　　再次，當(dāng)工業(yè)現(xiàn)場電能質(zhì)量較差時，電梯網(wǎng)側(cè)變流器有可能因無法快速與電網(wǎng)實現(xiàn)同步而導(dǎo)致其不能正常工作。為了提高網(wǎng)側(cè)變流器與電網(wǎng)的同步速度，本文在傳統(tǒng)SOGI-FLL電網(wǎng)同步方法的基礎(chǔ)上，首次提出通過增加一個輸入端口而構(gòu)建出全新的雙輸入二階廣義積分正弦信號發(fā)生器模塊(DISOGI-FLLQSG)。該方法突破了傳統(tǒng)方法收斂速度的固有限制，大幅縮短了收斂時間;同時通過李雅普諾夫方法證明了該系統(tǒng)的穩(wěn)定性和更快的收斂速率。以該模塊為基礎(chǔ)

6、，將其分別應(yīng)用在了電梯三相電網(wǎng)電壓和單相電網(wǎng)同步中，并針對低頻諧波使用了多模塊交叉反饋去耦合的方法消除干擾。相比傳統(tǒng)方法可以更加迅速地獲得電網(wǎng)基波以及各次諧波的幅值、相位、頻率信息。最后的仿真和實驗證明了，本章所提方法比傳統(tǒng)方法的同步速度提高了一倍以上。
　　最后，現(xiàn)有研究表明電網(wǎng)最易受到0.01～1Hz波動功率的影響，而電梯的運行功率具有間歇性、波動性的特點，對電網(wǎng)質(zhì)量產(chǎn)生嚴重影響。本文以提高電梯網(wǎng)側(cè)電能質(zhì)量為目標(biāo)，建立了電梯系