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

1、自21世紀(jì)開始，中國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展使得人們對(duì)生活質(zhì)量的要求不斷提高、對(duì)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(zhǎng)潛力不斷增加。然而，與之不符的是電梯的先進(jìn)驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)目前主要掌握在韓國(guó)人以及美國(guó)人手里。鑒于上述原因，迅速發(fā)展國(guó)人自己的電梯先進(jìn)驅(qū)動(dòng)技術(shù)對(duì)于越來(lái)越大的電梯應(yīng)用市場(chǎng)已是當(dāng)務(wù)之急。同時(shí)，在中國(guó)電梯大保有量和增長(zhǎng)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(duì)于降低能源消耗、減

2、少碳排放量、保持經(jīng)濟(jì)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(jí)電容模塊的饋能型電梯驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和電梯試驗(yàn)塔的硬件平臺(tái)上，對(duì)該系統(tǒng)的若干關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)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(dòng)系統(tǒng)采用多模塊集成的驅(qū)動(dòng)和控制方案，所以對(duì)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(duì)于此，本文提出并實(shí)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?fù)湓趥鹘y(tǒng)雙管正激變換電路的基礎(chǔ)上，增加了一個(gè)電容鉗位型磁復(fù)位電路和一個(gè)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(shí)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(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，該變換器的性能遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)變換器效率，滿足了饋能型電梯驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)對(duì)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(dòng)時(shí)受到電機(jī)編碼器低速下強(qiáng)非線性特點(diǎn)的影響，采用傳統(tǒng)控制器會(huì)發(fā)生較大的遛坡，甚至在某些情況下會(huì)出現(xiàn)由極限環(huán)引起的抖動(dòng)而無(wú)法控制轎廂靜止。針對(duì)該問題，本文建立了電梯系統(tǒng)啟動(dòng)摩擦力模型，提出了參數(shù)隨電梯速度動(dòng)態(tài)調(diào)整的非線性控制器，并通過(guò)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(dòng)非線性控制器具有超調(diào)量小、調(diào)整時(shí)間短、遛坡距離短的優(yōu)點(diǎn);并且因?yàn)榭刂屏厥沁B續(xù)變化的，使得乘客舒適度體驗(yàn)會(huì)更加優(yōu)異

5、。
　　再次，當(dāng)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)電能質(zhì)量較差時(shí)，電梯網(wǎng)側(cè)變流器有可能因無(wú)法快速與電網(wǎng)實(shí)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(guò)增加一個(gè)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(hào)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(shí)間;同時(shí)通過(guò)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(duì)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(shí)驗(yàn)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(dòng)功率的影響，而電梯的運(yùn)行功率具有間歇性、波動(dòng)性的特點(diǎn)，對(duì)電網(wǎng)質(zhì)量產(chǎn)生嚴(yán)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