【摘要】：自21世紀開始,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。 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-FLL QSG)。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),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,建立了電梯系統(tǒng)周期運行的功率模型,并以此為基礎(chǔ)通過系統(tǒng)各模塊的協(xié)調(diào)運行實現(xiàn)了系統(tǒng)網(wǎng)側(cè)恒功率運行,消除了網(wǎng)側(cè)的功率波動、提高了電網(wǎng)電能質(zhì)量、大幅降低了變流器功率等級。同時,為了使功率模型更加精確,以超級電容器端壓為參考誤差信號,通過增加系統(tǒng)參數(shù)的在線估計器,使得超級電容器端壓在周期運行前后保持一致。實驗表明,與傳統(tǒng)的電梯能量回收系統(tǒng)相比,本章提出的恒功率控制方案使得電網(wǎng)功率在0.01-1Hz范圍內(nèi)的波動減小了75%。
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【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TU857

【參考文獻】

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本文編號：2385942