随着国家节能减排策的不断落实,推进我国电梯节能工作,提高电梯节能水平,已成为摆在和电梯企业面前急需解决的重要问题。由于超级电容在储能方面具有充放电速度快和功率密度大等诸多优点,对在电梯节能系统中采用超级电容作为储能装置进行研究具有重要意义。本文在此背景下,设计了基于超级电容的电梯制动能量回收存储系统,并对其中关键部分双向DC/DC变换器的设计与控制进行了深入的研究。本文首先对基于超级电容的电梯制动能量回收存储系统进行了整体设计,并对系统中各部分的重要作用进行了分析。在对隔离型双向DC/DC变换器和非隔离型双向DC/DC变换器进行了性能与优缺点的研究后,完成了对双向DC/DC变换器的选型。在系统参数匹配方面,分析了电梯的典型运行工况。根据电梯的运行特点,对超级电容的容量进行了管理,总结了超级电容的参数匹配方法,并按照设计好的匹配方法对超级电容进行了参数设计,完成成本分析。接下来,对双向DC/DC变换器的降压工作模式和升压工作模式进行了详细分析与理论研宄。在理论研究的基础上,分别对双向DC/DC变换器的降压工作模式和升压工作模式进行了参数计算。在控制方案方面,介绍了数据驱动控制理论与方法以及传统控制方案的设计对双向DC/DC变换器进行控制的局限性。在此基础上,研究了PID控制器参数的整定方法并进行了Simulink仿真。设计双闭环串级控制,并对双向DC/DC变换器工作在降压和升压模式下的控制器参数分别进行优化,并对优化结果进行了分析。然后,基于设计好的控制器参数,对整个系统进行了特定工况下的Simulink仿真,给出了超级电容充放电的仿真波形。最后对系统的硬件电路进行了详细设计,同时对主控芯片、IGBT模块以及各种重要元器件进行了选型分析与计算。在完成系统控制部分的软件设计后,利用实际电梯实验平台对超级电容进行了充放电实验和电梯系统运行实验。实验结果表明,经过优化后的控制器对双向DC/DC变换器进行控制具有较快的响应性能,而且控制器不依赖被控对象的数学模型,有效克服了模型不匹配、未建模动态等问题。且超级电容在充放电过程中电流电压跟随性能好,带有超级电容储能装置的电梯制动能量回收存储系统运行平稳。

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