基于超级电容的电梯制动能量回收存储系统的研究与设计

发布时间：2021-01-16 02:58

　　随着国家节能减排政策的不断落实,推进我国电梯节能工作,提高电梯节能水平,已成为摆在政府和电梯企业面前急需解决的重要问题。由于超级电容在储能方面具有充放电速度快和功率密度大等诸多优点,对在电梯节能系统中采用超级电容作为储能装置进行研究具有重要意义。本文在此背景下,设计了基于超级电容的电梯制动能量回收存储系统,并对其中关键部分双向DC/DC变换器的设计与控制进行了深入的研究。本文首先对基于超级电容的电梯制动能量回收存储系统进行了整体设计,并对系统中各部分的重要作用进行了分析。在对隔离型双向DC/DC变换器和非隔离型双向DC/DC变换器进行了性能与优缺点的研究后,完成了对双向DC/DC变换器的选型。在系统参数匹配方面,分析了电梯的典型运行工况。根据电梯的运行特点,对超级电容的容量进行了管理,总结了超级电容的参数匹配方法,并按照设计好的匹配方法对超级电容进行了参数设计,完成成本分析。接下来,对双向DC/DC变换器的降压工作模式和升压工作模式进行了详细分析与理论研宄。在理论研究的基础上,分别对双向DC/DC变换器的降压工作模式和升压工作模式进行了参数计算。在控制方案方面,介绍了数据驱动控制理论与... 

【文章来源】：东北大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：112 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景和意义
    1.2 电梯回馈能量利用技术研究现状
        1.2.1 电梯回馈能量分析
        1.2.2 再生能量回馈电网技术
        1.2.3 再生能量回收存储再利用技术
    1.3 超级电容的研究现状及应用
        1.3.1 超级电容的研究现状
        1.3.2 超级电容储能系统的特点
        1.3.3 超级电容在电梯节能系统中的应用
    1.4 本文主要研究内容和章节安排
第2章 电梯制动能量回收存储系统总体设计
    2.1 系统整体结构组成
    2.2 系统的功能设计
    2.3 双向DC/DC变换器设计
        2.3.1 双向DC/DC变换器介绍
        2.3.2 隔离型双向DC/DC变换器
        2.3.3 非隔离型双向DC/DC变换器
        2.3.4 双向DC/DC变换器的选择
    2.4 本章小结
第3章 超级电容参数匹配设计与建模
    3.1 电梯运行工况分析
    3.2 超级电容参数匹配计算
        3.2.1 电梯再生发电状态回馈能量计算
        3.2.2 超级电容容量分配
        3.2.3 超级电容参数匹配方法
        3.2.4 超级电容参数计算
    3.3 超级电容建模研究
        3.3.1 拜德极化电池模型
        3.3.2 传输线模型
        3.3.3 梯形模型
        3.3.4 集总参数电路模型
        3.3.5 超级电容模型的选择
    3.4 本章小结
第4章 双向DC/DC变换器模态分析与参数设计
    4.1 降压工作模式原理分析
        4.1.1 降压工作模式原理
        4.1.2 降压工作模式基本关系式
        4.1.3 降压工作模式的临界条件和临界电感
        4.1.4 稳态输出电压脉动量
    4.2 升压工作模式原理分析
        4.2.1 升压工作模式原理
        4.2.2 升压工作模式基本关系式
        4.2.3 升压工作模式的临界条件和临界电感
        4.2.4 稳态输出电压脉动量
    4.3 双向DC/DC变换器参数计算
        4.3.1 降压工作模式参数计算
        4.3.2 升压工作模式参数计算
        4.3.3 双向DC/DC变换器参数综合选取
    4.4 本章小结
第5章 基于数据驱动控制的双向DC/DC变换器控制方案与仿真
    5.1 数据驱动控制理论与方法分析
    5.2 双向DC/DC变换器控制方案原理
    5.3 双向DC/DC变换器控制器参数整定方法及仿真
        5.3.1 控制器参数整定方法
        5.3.2 双向DC/DC变换器控制器参数整定仿真
    5.4 双向DC/DC变换器控制器参数寻优算法设计及仿真
        5.4.1 粒子群优化算法
        5.4.2 ITAE性能指标的引入
        5.4.3 控制器参数优化过程设计
        5.4.4 双向DC/DC变换器控制器参数优化仿真
    5.5 系统整体仿真研究
        5.5.1 系统关键部分内部仿真结构
        5.5.2 系统典型运行工况仿真
        5.5.3 超级电容充放电仿真
    5.6 本章小结
第6章 电梯制动能量回收存储系统的实现
    6.1 系统硬件整体设计
    6.2 电源电路设计
    6.3 弱电控制电路设计
        6.3.1 核心控制芯片及其外围电路设计
        6.3.2 IGBT驱动及其保护电路
        6.3.3 信号采集电路
        6.3.4 风扇和继电器驱动电路
    6.4 强电电路设计
    6.5 系统软件控制设计
        6.5.1 主程序设计
        6.5.2 中断程序设计
        6.5.3 变换器工作模式决策程序设计
        6.5.4 控制程序设计
    6.6 实验结果分析
    6.7 本章小结
第7章 总结与展望
    7.1 总结
    7.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间取得的成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]蓄电池供电下的永磁同步电机能量重复利用系统研究[J]. 刘小俊.  电工技术. 2020(17)
[2]面向节能电梯的超级电容充放电控制方法[J]. 王嘉祥.  中国电梯. 2018(11)



本文编号：2980025