基于超级电容的电梯节能控制系统研究与设计

【摘要】： 随着经济的发展,能源需求量越来越高,能源紧缺成为限制各个领域发展的主要因素之一。近些年来建筑业和交通业得到长足发展,电梯也得到越来越广泛的应用,而作为耗能大户的电梯其运行能耗十分惊人。因此,研究电梯节能控制技术,具有十分重要的社会意义和经济价值。 本文研究、设计了基于超级电容的电梯节能控制系统,主要工作如下： 首先对系统的总体需求进行了分析,在此基础上完成了节能控制系统总体设计,包括系统整体结构和功能设计、系统控制结构设计和软硬件总体设计。 详细分析了电梯系统运行特点、电梯运行过程中速度和功率特性,对运行过程中的能量需求和反馈电能进行了计算,在此基础上完成了对系统关键部件-超级电容的选型；同时,对超级电容装置中的均压装置也进行了分析、比较与选型。 完成了系统硬件电路设计：详细介绍了BUCK/BOOST变换器和各种信号传感器的选型,以高性能DSP芯片为控制核心,设计了控制系统硬件电路,分别开发了电源模块、隔离驱动、通讯和显示等硬件电路模块。 设计了系统节能控制算法并完成了软件系统的开发,针对DC/DC变换器开关器件通断控制,设计PI算法,完成系统控制；采用模块化软件设计方法,分别开发了控制模块、通讯模块、显示模块、信号调理模块和保护等模块等程序模块。 对系统的软硬件模块进行了调试,并对结果进行了分析。最后对研究工作进行了总结和展望。 【关键词】：超级电容 电梯 节能 控制 储能
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TP273
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-5
• 目录5-8
• 1 绪论8-16
• 1.1 电梯与节能8-9
• 1.1.1 我国电梯应用现状8
• 1.1.2 电梯节能技术8-9
• 1.2 超级电容的发展现状及应用9-14
• 1.2.1 超级电容发展现状9-10
• 1.2.2 超级电容的特点10-12
• 1.2.3 超级电容应用领域12-14
• 1.3 超级电容在电梯节能中的应用14
• 1.4 课题背景和主要工作14-16
• 2 系统总体设计16-22
• 2.1 系统整体功能设计16-18
• 2.1.1 电梯运行过程分析16-17
• 2.1.2 系统整体功能结构17-18
• 2.2 系统控制结构设计18-19
• 2.3 系统硬件总体结构设计19
• 2.4 系统软件总体设计19-21
• 2.5 本章小结21-22
• 3 超级电容器选型22-33
• 3.1 电梯基本运行情况分析22-24
• 3.2 电梯运行过程中的能量计算24-29
• 3.3 超级电容相关参数选取29-31
• 3.3.1 超级电容容量和工作电流选择29-30
• 3.3.2 工作电压的选取30-31
• 3.4 超级电容器组均压装置31-32
• 3.5 本章小结32-33
• 4 硬件系统设计33-49
• 4.1 系统硬件结构33-34
• 4.2 主要器件选型34-37
• 4.2.1 DSP芯片选型34
• 4.2.2 DC/DC变换器设计选型34-37
• 4.2.3 传感器选型37
• 4.3 DC/DC变换器控制37-40
• 4.3.1 DC/DC变换器控制37-38
• 4.3.2 DC/DC变换器软开关设计38-40
• 4.4 硬件电路模块设计40-48
• 4.4.1 电源模块设计40-41
• 4.4.2 隔离驱动模块设计41-42
• 4.4.3 信号调理模块设计42-44
• 4.4.4 CAN总线通讯模块设计44-45
• 4.4.5 SCI串口通讯模块设计45-46
• 4.4.6 显示模块设计46-47
• 4.4.7 时钟振荡模块47
• 4.4.8 JTAG接口模块47-48
• 4.5 本章小结48-49
• 5 系统控制算法和软件设计49-63
• 5.1 PWM信号生成49-50
• 5.2 系统软件算法实现50-54
• 5.2.1 整体算法流程50-51
• 5.2.2 DC/DC变换器控制51-54
• 5.3 系统程序模块设计54-61
• 5.3.1 系统中断子程序54
• 5.3.2 SCI串口通讯模块设计54-56
• 5.3.3 CAN总线模块设计56-58
• 5.3.4 显示模块设计58-59
• 5.3.5 传感器采样信号调理模块设计59-60
• 5.3.6 保护模块设计60-61
• 5.4 系统整体控制算法流程61-62
• 5.5 本章小结62-63
• 6 系统调试63-69
• 6.1 开关器件驱动信号63-64
• 6.1.1 开关器件驱动电压波形63
• 6.1.2 死区设置63-64
• 6.2 系统模块调试结果64-69
• 6.2.1 SCI通讯模块调试结果64-65
• 6.2.2 CAN总线通讯模块调试结果65-67
• 6.2.3 A/D转换模块调试结果67-68
• 6.2.4 显示模块调试结果68
• 6.2.5 定时器中断模块调试结果68-69
• 7 总结与展望69-71
• 7.1 全文总结69-70
• 7.2 研究展望70-71
• 致谢71-72
• 参考文献72-76
• 硕士期间的学术成果76

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