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电梯能量回馈控制器设计研究

作　者: 邢海青
导　师: 万健如
学　校: 天津大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 变频调速能量回馈传感器 DSP 智能功率模块
分类号: TM571
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 172次
引　用: 1次
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内容摘要

随着交流调速技术的不断发展,基于交-直-交变频调速技术的电梯产品,已成为目前市场上的主流。这种调速技术存在如下缺点:功率因数低、网侧谐波污染严重、无法实现能量的再生利用。采用直流侧外接有源逆变器的方法将再生能量及时可靠的回馈到电网里,可以有效的实现电梯的节能降耗。电梯节能技术的采用,有助于缓解电力紧张局势,具有可观的经济效益和重要的社会意义。本文首先对能量回馈技术进行了概述,介绍了我国和世界能量回馈技术发展状况及技术发展趋势,建立了三相PWM变换器数学模型,分析和研究了三相电压型PWM变换器的工作原理及其控制策略。研究了空间矢量算法,采用了一种预分解矩阵的快速算法,避免了非线性算法,节省了DSP的资源;在两相静止坐标系下,研究了逆变器的预测电流控制,将预测电流控制算法和预分解SVPWM算法结合,实现了DSP全数字控制的快速控制,对提高功率因数和减小装置体积重量有重要意义;在两相静止坐标系下控制量是正弦的,系统是有静差的,直流侧电压也是有纹波的,故文中在同步旋转坐标系下研究了无电网电压控制策略,采用了基于无电网电压传感器的直接电流解耦控制算法。本文在MATLAB仿真软件的运行环境下,建立了系统仿真模型,基于该仿真系统,对所述的无电网电压传感器的直接电流解耦控制算法的合理性进行了验证,仿真结果证明了该方案的正确性。同时,本文采用TI公司出品的控制芯片TMS320LF2407A DSP作为控制系统的核心处理单元,采用智能功率模块作为系统的功率开关元件,组成了控制系统的硬件平台,构成了一套完整的能量回馈控制系统,并对本文提出的控制策略进行了实验研究。实验结果表明,基于无电压传感器的直接电流解耦控制策略具有良好的并网效果,具有较大的实际应用价值。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章绪论  8-13
  1.1 引言  8
  1.2 国内外电梯能量回馈技术研究现状  8-10
  1.3 通用变频器在应用中存在的问题  10
  1.4 发电系统并网标准  10-12
  1.5 本文研究的主要内容  12-13
第二章逆变器结构模型及矢量控制  13-31
  2.1 能量回馈制动原理  13-14
    2.1.1 能耗制动方式  13-14
    2.1.2 回馈电网制动方式  14
  2.2 逆变电路的分类  14-15
  2.3 逆变器的结构及工作原理  15-17
  2.4 逆变器数学模型  17-21
    2.4.1 三相静止坐标系下的数学模型  18-20
    2.4.2 两相α-β静止坐标系下的数学模型  20-21
    2.4.3 同步旋转d-q 坐标系下的数学模型  21
  2.5 逆变器的空间矢量调制策略  21-29
    2.5.1 电压空间矢量脉宽调制  22-28
    2.5.2 预分解矩阵法确定开关通断时间  28-29
  2.6 本章小结  29-31
第三章逆变器控制策略  31-42
  3.1 逆变器控制策略方法选择  31-37
    3.1.1 预测电流控制  32-34
    3.1.2 旋转坐标系下的直接电流解耦控制  34-35
    3.1.3 无电压传感器控制  35-37
  3.2 逆变器双闭环设计  37-39
    3.2.1 电流环设计  37-38
    3.2.2 电压环设计  38-39
  3.3 仿真结果分析  39-41
  3.4 本章小结  41-42
第四章硬软件设计与实验结果分析  42-53
  4.1 硬件设计  42-49
    4.1.1 主回路设计  43-45
    4.1.2 控制及辅助电路设计  45-49
  4.2 软件设计  49-51
    4.2.1 主程序设计  49-50
    4.2.2 子程序的设计  50-51
  4.3 实验结果与分析  51-53
    4.3.1 实验装置  51
    4.3.2 实验结果分析  51-53
第五章结束语  53-54
参考文献  54-57
发表论文和科研情况说明  57-58
致谢  58

电梯能量回馈控制器设计研究

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