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电梯能量回馈技术及应用

作　者: 申瑞
导　师: 张自强
学　校: 上海师范大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 能量回馈系统 PWM ATmega128 MATLAB
分类号: TU857
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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引　用: 2次
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内容摘要

本文针对能源紧缺,电梯节能的迫切需要,基于技术创新,节能环保的设计思想,在现有逆变技术的基础上,本课题设计了以AVR单片机为核心的电梯能量回馈系统。该系统可以将变频器直流侧电容中储存的直流电逆变为交流电,并回送给电网,从而既达到了节能的目的,又无耗电发热大功率电阻,大大改善了系统的运行环境。本文设计的电梯能量回馈系统主要由硬件电路和控制软件实现。硬件电路主要包括功率逆变电路,并网同步电路,电压、电流检测控制电路,主控制电路和逻辑保护控制电路。功率逆变电路采用先进的IPM智能模块,外加隔离接口电路;并网同步电路使三相电压型逆变电路中的每个开关器件工作120°,逆变电路中任何时候只有两只开关器件工作,工作安全可靠,实现逆变输出电压与电网电压同步。本课题中设计了由滞环比较电路组成电压、电流检测电路,控制简单、准确,实现系统的欠压、过压及过流保护。主控制电路的核心是ATmega128单片,主要利用单片机丰富的外部中断源,具有预分频器和比较功能的16位定时/计数器。一方面根据控制算法产生高精度的PWM波;另一方面根据并网同步信号和IPM故障信号控制整个能量回馈过程安全、有效地进行。本课题设计了由可编程逻辑器件CPLD实现的保护控制电路,将并网同步信号、电流、电压控制信号、IPM故障信号以及单片机输出的驱动信号进行逻辑运算,保证逆变过程顺利进行。CPLD可将系统中所有的逻辑运算集成在一起,以减少系统延时,方便系统设计。本文在逆变控制技术的基础上,提出了一种新的基于调制函数的SVPWM算法。该算法在电梯能量控制系统中具有直流电压利用率高,逆变输出波形谐波含量少,计算简单等优点。本文的硬件电路设计和软件算法实现,首先通过相应的软件进行仿真分析,然后制作系统实验电路,搭建实验平台,最后进行软、硬件调试,并给出一些主要实验波形,取得了较好的成果。实验结果表明,设计的硬件电路可靠,软件实现了预定的各种功能。电梯能量回馈系统能安全、有效地回馈能量,并且逆变输出波形的谐波含量较少,对电网的谐波污染和无功污染减少。

全文目录

摘要  7-8
Abstract  8-12
第一章绪论  12-16
  1.1 电梯节能技术的发展  12-13
  1.2 逆变技术的发展  13
  1.3 电梯能量回馈系统的研究现状  13-14
  1.4 本课题研究的意义和主要内容  14-16
第二章电梯能量回馈原理及系统控制方案设计  16-20
  2.1 电梯工作原理  16-17
  2.2 能量回馈原理及系统设计方案  17-18
  2.3 本章小结  18-20
第三章电梯能量回馈系统硬件设计  20-42
  3.1 功率逆变电路  20-22
  3.2 并网同步电路  22-25
  3.3 电压检测控制电路  25-27
    3.3.1 直流母线电压检测  25-26
    3.3.2 电压滞环跟踪电路  26-27
  3.4 电流检测控制电路  27-30
    3.4.1 直流母线电流检测  28-29
    3.4.2 电流滞环电路  29-30
  3.5 主控制电路  30-37
    3.5.1 控制芯片介绍  30-32
    3.5.2 控制芯片设计  32-37
  3.6 逻辑保护控制电路  37-41
    3.6.1 可编程逻辑器件MAX70005  38-39
    3.6.2 逻辑保护电路设计  39-41
  3.7 本章小结  41-42
第四章电梯能量回馈系统软件设计  42-61
  4.1 逆变电路控制算法设计  42-56
    4.1.1 常用逆变控制技术  42-48
    4.1.2 SPWM 技术采样算法  48-53
    4.1.3 基于调制函数的SVPWM 算法研究  53-56
  4.2 软件设计流程  56-58
  4.3 参数计算及仿真结果  58-60
    4.3.1 参数计算  58-59
    4.3.2 仿真结果  59-60
  4.4 本章小结  60-61
第五章电梯能量回馈系统仿真与实现  61-75
  5.1 能量回馈系统仿真分析  61-70
    5.1.1 系统建模  61-63
    5.1.2 系统仿真分析  63-70
  5.2 能量回馈系统实验及分析  70-74
  5.3 本章小结  74-75
第六章总结与展望  75-76
  6.1 总结  75
  6.2 展望  75-76
致谢  76-77
参考文献  77-80
附录  80-82
攻读学位期间取得的研究成果  82

电梯能量回馈技术及应用

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