电梯能量回馈装置及其瞬态过程研究

发布时间：2017-08-04 21:24

  本文关键词：电梯能量回馈装置及其瞬态过程研究

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【摘要】：电梯作为现在城市生活的重要设备,广泛应用于现代生活中。电梯的电动机工作于制动状态时,因机械能转换为电能会产生较大的制动能量。传统的解决办法是采用电阻将这部分能量消耗掉,电阻消耗能量主要是通过散热方式。这种能量消耗一方面会引起电梯控制室温度过高,严重影响电梯控制器的安全可靠运行,另一方面会造成能量的浪费。因此通过外加电梯能量回馈装置,将制动时产生的能量回馈至电网,从而避免上述问题的发生。本文构建了能量回馈低压实验装置,采用DSP处理器TMS320F2812作为低压三相电网控制器,同样应用另一片TMS320F2812作为能量回馈装置主控制器,并对能量回馈装置在SVPWM调制下的电压波形进行了分析。论文完成的主要工作及结果如下:(1)对三相电压型PWM整流器的工作原理进行了分析,建立了PWM整流器在dq坐标系下的数学模型。对控制回路电压调节器和电流调节器进行了详细设计,并建立了在MATLAB仿真软件中的仿真模型。(2)应用MATLAB仿真软件搭建了仿真平台,实现了能量回馈装置的单位功率因数控制。并满足了回馈电流THD5%的指标。通过优化PI调节器的参数,最终实现了回馈瞬态过程较短(三个电网周期),电流无明显超调(20%)。(3)对能量回馈装置实验平台进行了详细设计,包括三相低压电网电路、PWM主电路参数、辅助供电电路、控制电路、采样电路、滤波电路、信号调理电路以及保护电路,并详细给出了电路元件参数。(4)使用DSP处理器TMS320F2812在CCS6.0编程环境下完成软件编程,主要包括主程序、ADC采样子程序、SVPWM子程序以及保护中断子程序等。(5)通过实验得到良好的三相低压电网电压波形,满足低压网侧电网的要求。此外,在SVPWM调制方式下得到了回馈装置的电压波形。相电压为马鞍波形,通过FFT分析其主要成分是50Hz基波和三次谐波。仿真及实验结果表明,电梯能量回馈装置采用SVPWM调制方法可以提高直流母线电压利用率;合理选择滤波电感可提高回馈电流THD指标;优化调节器参数,可改善瞬态过程指标。
【关键词】：PWM整流器 能量回馈 瞬态过程 SVPWM
【学位授予单位】：西安石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU857
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 绪论8-13
• 1.1 引言8
• 1.2 交流传动系统的制动技术8-9
• 1.3 能量回馈制动技术的研究背景9-10
• 1.4 PWM整流器概述10-11
• 1.5 电梯能量回馈系统发展现状及其研究意义11-12
• 1.6 论文主要结构12-13
• 第二章 电梯能量回馈装置原理及其建模13-25
• 2.1 电梯能量回馈装置拓扑结构13
• 2.2 三相电压型PWM整流器工作原理13-15
• 2.3 PWM整流器的数学模型15-19
• 2.3.1 应用开关函数描述的PWM整流器一般数学模型15
• 2.3.2 三相PWM整流器的dq模型15-19
• 2.4 控制回路设计19-23
• 2.4.1 电流内环设计19-21
• 2.4.2 电压外环控制系统设计21-23
• 2.5 电压空间矢量PWM（SVPWM）控制技术23-24
• 本章小结24-25
• 第三章 能量回馈系统仿真25-31
• 3.1 仿真软件简介25
• 3.2 仿真系统各功能子模块25-27
• 3.2.1 系统仿真模型结构图25-26
• 3.2.2 锁相环仿真结构图26
• 3.2.3 电压外环仿真图26
• 3.2.4 电流内环解耦仿真图26-27
• 3.3 系统仿真结果及波形分析27-30
• 本章小结30-31
• 第四章 能量回馈装置实验平台及系统硬件设计31-51
• 4.1 三相低压电网电路31-34
• 4.1.1 三相低压电网结构功能31-32
• 4.1.2 逆变器拓扑选择32-33
• 4.1.3 滤波器设计33-34
• 4.2 PWM整流器主电路参数设计34-37
• 4.2.1 功率器件的选型34
• 4.2.2 交流侧电感设计34-36
• 4.2.3 直流侧电容的设计36-37
• 4.3 辅助供电电路设计37-39
• 4.3.1 反激开关电源概述37-38
• 4.3.2 反激开关电源工作原理38-39
• 4.4 控制电路设计39-44
• 4.4.1 TMS320F2812简介39-40
• 4.4.2 电源电路的设计40-41
• 4.4.3 复位及JTAG接口电路41
• 4.4.4 隔离驱动电路设计41-44
• 4.5 采样电路44-46
• 4.6 滤波器设计46-47
• 4.7 信号调理电路47-48
• 4.7.1 直流电压采样47-48
• 4.7.2 交流电压采样48
• 4.8 保护电路设计48-49
• 本章小结49-51
• 第五章 能量回馈装置系统软件设计51-55
• 5.1 控制系统整体框图51
• 5.2 主程序设计51-52
• 5.3 AD采样中断子程序52-53
• 5.4 SVPWM调制子程序53-54
• 5.5 保护中断子程序54
• 本章小结54-55
• 第六章 实验结果及分析55-59
• 6.1 三相低压电网波形分析55-57
• 6.2 能量回馈装置波形分析57-59
• 第七章 总结与展望59-60
• 致谢60-61
• 参考文献61-64
• 攻读硕士学位期间发表的论文和获奖成果64-65

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本文编号：621788