基于超級電容的電梯節(jié)能技術研究與實現

【摘要】：電梯是現代建筑中的耗能大戶。傳統的電梯通常將電梯制動能量通過能耗電阻消耗,造成大量能量的浪費。電梯節(jié)能系統可以對電梯制動產生的能量進行有效回收利用,減少能源消耗。具有廣闊的社會和經濟效益。 本課題研究并設計了基于超級電容的電梯節(jié)能與控制系統,其中超級電容用于將電梯再生能量進行存儲和再利用。 首先對電梯節(jié)能技術進行了深入分析,在此基礎上設計了基于超級電容存儲電梯再生能量的節(jié)能方案。對超級電容容量特性、容量偏差對儲能性能影響的特性進行了深入研究。對電梯節(jié)能系統進行了總體方案和結構設計,包括電梯節(jié)能系統總體結構、硬件系統和軟件系統三個方面,進行了核心器件的計算、選型,包括超級電容、雙向直流變換器等的選型與設計,同時對實際電梯實驗平臺的能量再生情況進行了計算和分析。進一步,分析了雙向直流變換器的控制方法和原理,提出了雙閉環(huán)控制的方案。 完成了硬件系統電路設計,主要包括超級電容均壓電路、開關管尖峰吸收電路、開關管驅動電路、硬件保護電路、信號采樣電路、信號調理以及通信與顯示電路的設計和關鍵器件的選型。 完成了節(jié)能系統軟件開發(fā)、設計,進行了控制算法實現。詳細介紹了主程序和各子程序的思路和流程,完成了軟件的編寫和調試。 最后,結合實際電梯控制系統實驗平臺,完成了電梯節(jié)能系統與電梯驅動控制系統的聯調,實驗表明本課題設計開發(fā)的控制器能夠穩(wěn)定地完成對超級電容儲能裝置的充放電操作,有效地通過超級電容實現能量回收,并完成了回收能量的二次使用。 【關鍵詞】：電梯 超級電容 雙向直流變換器 能量回收 TMS320F2812
【學位授予單位】：南京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：TP273;TM92
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 1 緒論9-15
• 1.1 課題研究背景和意義9
• 1.2 電梯節(jié)能技術發(fā)展現狀9-11
• 1.3 超級電容概述11-13
• 1.3.1 超級電容及其儲能特點11-12
• 1.3.2 超級電容應用研究12-13
• 1.4 論文主要研究內容13-15
• 2 電梯節(jié)能系統總體方案設計15-36
• 2.1 電梯節(jié)能系統總體設計15-17
• 2.1.1 電梯節(jié)能系統功能要求15
• 2.1.2 超級電容儲能系統結構組成與工作原理15-17
• 2.2 雙向直流變換器設計17-23
• 2.2.1 隔離與非隔離雙向DC-DC變換器18
• 2.2.2 非隔離型雙向DC-DC變換器工作狀態(tài)分析18-21
• 2.2.3 雙向半橋式Buck/Boost變換器分析與設計21-23
• 2.3 超級電容組選型與設計23-28
• 2.3.1 電梯工作狀態(tài)分析23-24
• 2.3.2 電梯回饋能量計算24-26
• 2.3.3 存儲再生能量所需超級電容容量26-28
• 2.4 關鍵器件選型28-35
• 2.4.1 大功率開關管的選型28-29
• 2.4.2 功率儲能電感分析與設計29-32
• 2.4.3 主控制器選型32
• 2.4.4 電流傳感器選型32-33
• 2.4.5 電壓傳感器選型33-35
• 2.5 本章小結35-36
• 3 硬件電路設計36-62
• 3.1 電梯節(jié)能裝置硬件結構圖36-37
• 3.2 電源系統37-40
• 3.2.1 系統總電源37
• 3.2.2 ±15V電源37-38
• 3.2.3 ±12V電源38-39
• 3.2.4 +5V電源39
• 3.2.5 +5VA/+3.3V電源39
• 3.2.6 +3.3V/+1.8V電源39-40
• 3.3 弱電控制系統40-52
• 3.3.1 DSP核心控制電路設計40-43
• 3.3.2 霍爾傳感器采樣電路43-44
• 3.3.3 信號調理電路44-45
• 3.3.4 5V基準電壓45-46
• 3.3.5 邏輯保護電路46-48
• 3.3.6 驅動電路48-50
• 3.3.7 滯環(huán)比較電路50-51
• 3.3.8 LCD顯示電路51-52
• 3.4 強電電路52-61
• 3.4.1 開關管浪涌電壓吸收電路52-56
• 3.4.2 雙向DC-DC變流器設計56-57
• 3.4.3 超級電容均壓電路57-61
• 3.5 本章小結61-62
• 4 控制算法與軟件設計62-73
• 4.1 節(jié)能控制算法設計62-63
• 4.2 控制器設計63-65
• 4.2.1 雙向DC-DC變流器Buck工作模式控制原理圖64
• 4.2.2 BOOST工作模式控制原理圖64-65
• 4.3 系統軟件設計65-72
• 4.3.1 程序設計總體組成65
• 4.3.2 系統軟件運行流程圖65-67
• 4.3.3 子程序設計67-72
• 4.4 本章小結72-73
• 5 系統實驗與效率驗證73-83
• 5.1 電梯節(jié)能系統實驗總體設計73-75
• 5.2 超級電容充電實驗75-77
• 5.3 超級電容放電實驗77-80
• 5.4 電機節(jié)能效率驗證80-83
• 總結與展望83-84
• 致謝84-85
• 參考文獻85-88
• 附錄A88-89
• 附錄B89-91

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