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隨著國家節(jié)能減排策的不斷落實,推進我國電梯節(jié)能工作,提高電梯節(jié)能水平,已成為擺在和電梯企業(yè)面前急需解決的重要問題。由于超級電容在儲能方面具有充放電速度快和功率密度大等諸多優(yōu)點,對在電梯節(jié)能系統(tǒng)中采用超級電容作為儲能裝置進行研究具有重要意義。本文在此背景下,設計了基于超級電容的電梯制動能量回收存儲系統(tǒng),并對其中關鍵部分雙向DC/DC變換器的設計與控制進行了深入的研究。本文首先對基于超級電容的電梯制動能量回收存儲系統(tǒng)進行了整體設計,并對系統(tǒng)中各部分的重要作用進行了分析。在對隔離型雙向DC/DC變換器和非隔離型雙向DC/DC變換器進行了性能與優(yōu)缺點的研究后,完成了對雙向DC/DC變換器的選型。在系統(tǒng)參數(shù)匹配方面,分析了電梯的典型運行工況。根據(jù)電梯的運行特點,對超級電容的容量進行了管理,總結了超級電容的參數(shù)匹配方法,并按照設計好的匹配方法對超級電容進行了參數(shù)設計,完成成本分析。接下來,對雙向DC/DC變換器的降壓工作模式和升壓工作模式進行了詳細分析與理論研宄。在理論研究的基礎上,分別對雙向DC/DC變換器的降壓工作模式和升壓工作模式進行了參數(shù)計算。在控制方案方面,介紹了數(shù)據(jù)驅動控制理論與方法以及傳統(tǒng)控制方案的設計對雙向DC/DC變換器進行控制的局限性。在此基礎上,研究了PID控制器參數(shù)的整定方法并進行了Simulink仿真。設計雙閉環(huán)串級控制,并對雙向DC/DC變換器工作在降壓和升壓模式下的控制器參數(shù)分別進行優(yōu)化,并對優(yōu)化結果進行了分析。然后,基于設計好的控制器參數(shù),對整個系統(tǒng)進行了特定工況下的Simulink仿真,給出了超級電容充放電的仿真波形。最后對系統(tǒng)的硬件電路進行了詳細設計,同時對主控芯片、IGBT模塊以及各種重要元器件進行了選型分析與計算。在完成系統(tǒng)控制部分的軟件設計后,利用實際電梯實驗平臺對超級電容進行了充放電實驗和電梯系統(tǒng)運行實驗。實驗結果表明,經(jīng)過優(yōu)化后的控制器對雙向DC/DC變換器進行控制具有較快的響應性能,而且控制器不依賴被控對象的數(shù)學模型,有效克服了模型不匹配、未建模動態(tài)等問題。且超級電容在充放電過程中電流電壓跟隨性能好,帶有超級電容儲能裝置的電梯制動能量回收存儲系統(tǒng)運行平穩(wěn)。

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