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电梯是一种以电机为动力的垂直升降机,装有箱状吊舱,用于多层建筑乘人或载运货物。由于电梯用曳引机处于四象限工作状态,因此曳引机在运行过程中存在两种工作方式,电动机方式和发电机方式。当曳引机处于发电状态时,回馈的能量使得变频器直流母线电压升高,通常的处理方法是使用制动电阻将母线大电容中的电量消耗掉,于是便有了可观的裕量用来节能。 由于超级电容具有高功率密度、长充放电循环寿命、充放电时间短、高可靠性等优点,在分析了目前的电梯能量回馈技术与其特点后,采用超级电容通过双向DC-DC与直流母线连接这种结构作为电梯能量回馈系统结构。此结构可以充分发挥超级电容的比功率高的优势。在满足吸收电梯回馈能量前提下进行了超级电容的计算,选用100只Maxwell公司的BCAP2000单体串联。 通过分析国内车用复合电源和国外相似类型的电梯节能系统的控制策略可以得到本系统的具体控制方法。当曳引机处于电动状态时,若直流母线电压低于530V或者整流器输出电流超过1A,并且此时超级电容电压高于135V,超级电容通过双向DC-DC进行恒流放电;当曳引机处于发电状态时,若直流母线电压超过阈值,并且此时超级电容未充满电,直流母线通过双向DC-DC对超级电容进行恒流转恒压充电。 针对电梯节能系统的工作特点,选择了双向Buck-Boost变换器作为主电路拓扑,并分析其工作原理和设计其主要元件参数。通过对变换器的仿真分析可知,其能够恒压恒流输出满足电梯节能系统中超级电容的充电需求。 双向DC-DC变换器采用TMS320C2812 DSP芯片作为控制核心,控制算法通过C语言编程实现,升级方便。此控制系统能够实现超级电容充放电时电压电流的数字闭环控制以及出现异常情况时进行有效保护。基于SKYPER320PRO设计的驱动电路驱动能力强并且能够可靠工作。 本文搭建了实验平台并进行了双向DC-DC变换器的双向闭环电压输出实验研究,验证了大功率时采用交替工作方式控制的可行性,实验结果表明变换器在电梯节能系统中满足超级电容恒压充电和超级电容放电时变频器直流母线电压恒定这两种工作需求。