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变频驱动及速度控制技术在液压电梯中的应用

作　者: 肖仑
导　师: 王伟；黄维纲
学　校: 上海交通大学
专　业: 控制工程
关键词: 液压电梯启动控制直接停靠变频驱动
分类号: TU857
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

液压电梯由于其运行噪声低、占用土建面积小等优势,具有广阔的市场前景。目前,液压电梯大多采用阀控调速技术,此类型液压电梯运行舒适感较差、系统能耗较大。本论文基于某新型变频驱动液压电梯的研制过程,探讨了液压电梯启动、制动平层速度控制方法及变频驱动的实现方法,以达到提高液压电梯的舒适度,降低能耗的目的。电梯起制动性能是考核电梯的运行舒适度的重要指标,液压电梯的起制动速度控制问题是该电梯研制的难点。本文首先从影响液压电梯启动速度的泄漏量、压力平衡两大要素入手,详细分析了影响液压系统泄漏量的主要因素,提出了通过电梯运行自动辨识泄漏量并进行补偿的方法。同时,讨论了以增加蓄能器及动态调整压力闭环时间的手段,实现液压系统压力快速平衡的方法。在泄漏量自动补偿及压力快速平衡的基础上,给出了优化的液压电梯启动控制步骤。在电梯制动平层方面,较传统液压电梯的爬行停止方法,本文研究了利用轿厢限速器编码器直接反馈电梯运行距离及速度,软件自动计算减速点及减速距离,实现无爬行段的直接停层方案。进一步探讨了,液压电梯直接停层末段产生速度偏差时的修正办法。电梯的实际运行效果验证了启动及制动停层速度控制方法的有效性。本文的另一个重点是液压电梯中变频驱动技术的应用。通过变压变频技术调节液压泵驱动电机的转速,控制液压系统的流量,驱动液压电梯运行。由于减少了液压系统的溢流损失,该方法有效降低了液压电梯的能耗。本文给出了电梯变频驱动环节的软件结构。分析了油温及流速对理想力矩的影响,提出了具有油温及流速前馈控制的变频驱动速度环结构。详细介绍了矢量控制变频调速的原理,说明了变频驱动电流环中各模块的结构及功能。对于批量生产的电机参数不一致导致控制性能变差问题,本文提出了通过电梯运行自动辨识参数的解决办法,同样通过样梯实际运行验证了该方法的有效性。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-10
第一章绪论  10-19
  1.1 液压电梯市场概况  10-12
  1.2 液压电梯控制技术  12-14
    1.2.1 阀控液压电梯控制技术  12-13
    1.2.2 容积调速（变频驱动）液压电梯控制技术  13-14
  1.3 变频调速液压电梯优势  14-15
  1.4 变频液压电梯技术研究现状  15-18
    1.4.1 日本三菱变频液压电梯  15-16
    1.4.2 瑞士柏林格变频液压电梯  16-17
    1.4.3 浙江大学轿厢速度直接反馈变频液压电梯  17-18
  1.5 本课题的主要研究内容和意义  18
  1.6 本章小结  18-19
第二章某型变频液压电梯原理  19-26
  2.1 某型变频液压电梯系统结构及原理  19-22
    2.1.1 某型变频液压电梯系统框图  19-20
    2.1.2 液压系统主要部件功能  20-21
    2.1.3 电梯运行过程  21-22
  2.2 电气硬件系统结构  22-24
    2.2.1 电气硬件系统框图  22-23
    2.2.2 电气主要部件功能  23-24
  2.3 电气软件系统结构  24-25
    2.3.1 软件系统框图  24
    2.3.2 各部分功能  24-25
  2.4 本章小结  25-26
第三章速度控制环节的研究  26-45
  3.1 引言  26
  3.2 启动速度控制  26-34
    3.2.1 泄漏量的补偿  26-31
      3.2.1.1 泄漏量的自动辨识  27-28
      3.2.1.2 泄漏量的辨识原理  28-29
      3.2.1.3 泄漏量的补偿基准  29-31
      3.2.1.4 泄漏量的补偿方法  31
    3.2.2 压力平衡  31-33
      3.2.2.1 蓄能器的使用  32
      3.2.2.2 压力闭环时间调整  32-33
    3.2.3 启动步骤  33-34
  3.3 制动停层时的速度控制  34-43
    3.3.1 普通液压电梯的停止方法  34-36
    3.3.2 速度闭环直接停靠方法的研究  36-43
      3.3.2.1 速度闭环直接停靠原理  36-39
      3.3.2.2 平层位置的速度校正  39-43
  3.4 样梯运行效果  43-44
  3.5 本章小结  44-45
第四章变频驱动环节的设计  45-65
  4.1 引言  45
  4.2 变频驱动软件框架  45-46
  4.3 速度环的设计  46-49
    4.3.1 油温及流速的影响  46-48
      4.3.1.1 流速对理想力矩的影响  47
      4.3.1.2 油温对理想力矩的影响  47-48
    4.3.2 速度环结构  48-49
      4.3.2.1 前馈控制原理  48-49
      4.3.2.2 速度环结构  49
  4.4 电流环的设计  49-64
    4.4.1 矢量控制原理  49-53
    4.4.2 异步电动机的多变量数学模型  53-57
    4.4.3 异步电动机在二相旋转轴系上的方程  57-58
    4.4.4 电流环的结构  58-64
  4.5 本章小结  64-65
第五章电动机参数的自动辨识  65-70
  5.1 引言  65
  5.2 电动机参数辨识方法  65-68
  5.3 电动机参数辨识结果  68-69
  5.4 本章小结  69-70
第六章总结与展望  70-72
  6.1 本文总结  70-71
  6.2 研究展望  71-72
参考文献  72-75
致谢  75-76
攻读学位期间发表的学术论文目录  76-78

变频驱动及速度控制技术在液压电梯中的应用

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