基于模糊控制的具有超级电容的节能电梯的控制策略的研究

发布时间：2017-10-04 11:17

  本文关键词：基于模糊控制的具有超级电容的节能电梯的控制策略的研究

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【摘要】：随着我国城市化发展迅速,电能紧缺的问题日趋严重,电力资源紧缺是制约着我国国民经济迅速发展的最主要因素。据相关统计显示,建筑物是所有能耗群体中消耗能量最大的,而建筑物所耗能量的25%是由电梯产生的。据国内相关部门统计数据显示,到近期为止,国内正在使用的电梯数量约为210万台,而且正以每年20%的速度快速增长。目前电梯节能技术的主要难题是如何利用电梯电机在发电状态时回馈到直流母线的电能。在再生能源利用方面,本文提出在整流器与逆变器之间的直流母线上并联超级电容的方法,利用超级电容的高比功率和储能的特点,来吸收由电机回馈回来的能量。在需要用电时,超级电容可以及时的像电梯和辅助装置供电,实现能量回馈的循环利用。首先对电梯节能技术进行了深入分析,在此基础上设计了基于超级电容存储电梯再生能量的节能方案。对超级电容容量特性、容量偏差对储能性能影响的特性进行了深入研究。设计了整流器后串联Buck电路再并联超级电容的电路结构,根据电梯实际的运行情况,制定了合理的控制策略,并且在Matlab/Simulink仿真平台搭建了系统模型并运行。本文以负载电流、超级电容的SOC(State Of Charge,剩余电量)为输入变量,以Buck电路变换器中功率开关器件的占空比为控制对象,设计了模糊逻辑控制器,并根据不同的情况下能量的分配情况制定了模糊逻辑规则。研究结果表明,运用模糊控制可以合理的分配系统的能量,节能电梯由于超级电容的引用大大提高了回馈能量的利用率,并且可以迅速的吸收回馈的能量,减少了电网用电,达到了节能的效果,整个系统具有较好的技术性能和经济实用性。
【关键词】：超级电容 节能电梯 Buck变换器 能量回馈 模糊控制
【学位授予单位】：天津理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TU857;TM46
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-14
• 1.1 研究背景及意义10
• 1.2 国内外节能电梯的发展概况10-12
• 1.2.1 电梯节能技术在国外的发展现状10-11
• 1.2.2 电梯节能技术在国内的发展现状11
• 1.2.3 超级电容的发展现状11-12
• 1.3 节能电梯发展所存在的问题12
• 1.4 本文研究的主要内容及章节安排12-14
• 第二章 节能电梯核心部件分析14-19
• 2.1 电梯储能装置的性能指标14
• 2.2 上桥臂并联电容的结构整流器的设计14-16
• 2.2.1 工作原理14-15
• 2.2.2 参数设计15
• 2.2.3 两种整流器的比较15-16
• 2.3 超级电容特性分析16-18
• 2.3.1 超级电容的结构及工作原理16-17
• 2.3.2 超级电容的充放电特性17-18
• 2.4 Buck变换器分析18
• 2.4.1 Buck变换器在节能电梯中的应用18
• 2.4.2 Buck变换器的原理18
• 2.5 本章小结18-19
• 第三章 超级电容节能电梯的主电路设计19-33
• 3.1 系统的拓扑结构19-20
• 3.2 系统建模20-28
• 3.2.1 电梯运行特性的分析20-22
• 3.2.2 电梯运行典型工况分析22-24
• 3.2.3 电梯反馈能量的计算24-27
• 3.2.4 超级电容模型27
• 3.2.5 模糊控制器模型27
• 3.2.6 超级电容储能系统主电路模型27-28
• 3.3 系统工作模式分析以及电路参数设计28-32
• 3.3.1 电梯电机在电动状态时电路工作情况28-29
• 3.3.2 Buck变换器连续导电时的参数计算29-30
• 3.3.3 电梯电机在制动回馈状态时电路工作情况30-31
• 3.3.4 Buck变换器电感电流不连续导电模式的参数计算31-32
• 3.4 本章小结32-33
• 第四章 超级电容节能系统控制器的设计33-37
• 4.1 模糊逻辑控制器简介33
• 4.1.1 模糊逻辑控制原理33
• 4.1.2 模糊逻辑控制器的基本结构33
• 4.2 模糊逻辑控制器的设计33-36
• 4.2.1 模糊逻辑控制器的模糊语言变量的设计34
• 4.2.2 模糊语言变量的隶属度函数设计34-35
• 4.2.3 模糊规则的制定35-36
• 4.3 本章小结36-37
• 第五章 系统仿真运行的结果与分析37-48
• 5.1 超级电容SOC高时的运行结果分析37-40
• 5.1.1 轻载上行，轻载下行的运行结果分析37-38
• 5.1.2 轻载上行，重载下行的运行结果分析38-39
• 5.1.3 重载上行，轻载下行的运行结果分析39
• 5.1.4 重载上行，重载下行的运行结果分析39-40
• 5.2 超级电容SOC较高时的运行结果分析40-43
• 5.2.1 轻载上行，轻载下行的运行结果分析40-41
• 5.2.2 轻载上行，重载下行的运行结果分析41-42
• 5.2.3 重载上行，轻载下行的运行结果分析42-43
• 5.2.4 重载上行，重载下行的运行结果分析43
• 5.3 超级电容SOC不高时的运行结果分析43-47
• 5.3.1 轻载上行，轻载下行的运行结果分析43-44
• 5.3.2 轻载上行，重载下行的运行结果分析44-45
• 5.3.3 重载上行，轻载下行的运行结果分析45-46
• 5.3.4 重载上行，重载下行的运行结果分析46-47
• 5.4 本章小结47-48
• 第六章总结与展望48-50
• 6.1 全文工作总结48-49
• 6.2 未来工作展望49-50
• 参考文献50-53
• 发表论文和科研情况说明53-54
• 致谢54-55

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前7条

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中国硕士学位论文全文数据库 前2条

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本文编号：970348