專利名稱：太陽能光伏電梯控制系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種，由太陽能光伏發電供電的電梯傳動控制系統，尤其涉及具有太陽能光伏發電和電梯能量回饋的電梯控制系統。
背景技術：
在采用變頻技術驅動的垂直載客電梯運行過程中，存在兩個特殊的工作狀輕載上行和重載下行。在這兩個特殊工況下，電梯的電機實際處于制動發電狀態，會產生一定量的再生電能。因為變頻器限制了能量的單相流動，故這部分再生電能不能回饋入電網。出于對器件的保護等目的，在實際應用中，這部分電能通常采用投入能耗制動電阻發熱而消耗掉。直接采用電阻發熱的方式，雖然技術簡單，造價便宜，但是電阻發熱不僅惡化了電梯機房的工作環境，而且浪費能量。此外，為維持機房的工作環境，而設置的空調系統，還將額外消耗電能。因而，電梯再生能量回收利用技術，成為目前電梯節能領域的主要技術。由于電梯再生的能量為高壓直流電能，需要經過轉化才能為其他電器使用。目前主要方法是將該電能逆變為通用電能，饋入電網或供給其他用電電器或給蓄電池充電存儲。隨著新能源的廣泛使用，目前已出現使用太陽能光伏發電或風力發電的電能作為電梯的驅動能源，但是各種能源的合理轉換，目前還沒有合理的技術方案。
發明內容發明目的本實用新型的目的在于針對現有技術的不足，提供一種太陽能光伏電梯控制系統，實現了再生能量的回饋、存儲，同時充分利用了太陽能光伏發電的能量，合理轉換各種能源。技術方案為了實現上述發明目的，本實用新型所采用的技術方案為一種太陽能光伏電梯控制系統，包括執行裝置和控制裝置，所述的執行裝置包括永磁同步電動機、雙PWM變流器、光伏組件、蓄電池、光伏控制器和雙向DC/DC變換器，雙PWM 變流器包括通過直流母線連接的電機側PWM變流器和電網側PWM變流器，光伏組件和光伏控制器組成的支路與蓄電池并聯后連接到雙向DC/DC控制器的一端，雙向DC/DC控制器的另一端連接到雙PWM變流器的直流母線。采用永磁同步電動機直接驅動，無需采用齒輪傳動裝置，減少了機械成本，具有雙向功率流動的雙PWM變流器可以實現電梯電動和發電狀態的轉換，將發電狀態的多余能量回饋至電網，雙向DC/DC控制器實現了對電梯的供電和光伏組件輸出功率不足的電網對蓄電池的充電，這樣電網斷電時實現電梯的短時間運行， 實現發電狀態向電網的功率傳送，取消了直流回路的耗能電阻；在電動狀態可由電網向電動機的功率傳送，或由蓄電池向電動機的功率傳送；當蓄電池能量不足時，由電網向蓄電池充電。所述的控制裝置包括TMS320F28335浮點DSP芯片、用于驅動雙向DC/DC控制器和雙PWM變流器的PWM驅動電路、以太網控制器、以太網RJ45接口、JTAG調試接口電路、電源和復位電路，TMS320F28335浮點DSP芯片通過PWM驅動電路分別連接雙向DC/DC控制器和雙PWM變流器，以太網RJ45接口通過以太網控制器連接到TMS320F28335浮點DSP芯片， JTAG調試接口電路、電源和復位電路連接到TMS320F28335浮點DSP芯片。所述的雙PWM變流器功率器件采用PM50CLA120IPM模塊。所述的雙向DC/DC變換器采用電流雙象限電路，功率器件采用CM100DY-24NFIGBT 模塊。所述以太網控制器采用CP2200芯片，內嵌TCP/IP協議。實現了與上位機Socket 通訊，為電梯群控提供基礎。雙PWM變流器中用可控的IGBT功率模塊取代了常規的變頻器的整流二極管，使電網和永磁同步電動機之間具有雙向功率流動能力，這樣當電梯重載上升時，電機工作在電動狀態，功率從電網流向電動機，電機側PWM變流器工作在整流狀態，電機側PWM變流器工作在逆變狀態。當電梯重載下降時，電機處在回饋制動狀態，功率從電動機流向電網，電機側PWM變流器工作在逆變狀態，電機側PWM變流器工作在整流狀態。當蓄電池能量充足時或市電失電時，通過雙向DC/DC控制器，由蓄電池通過雙PWM變流器直流側向電機供電，電網側PWM變流器停止工作。當蓄電池能量不足且光伏組件發電能力不足時，為保證蓄電池在市電失電時仍有短時的供電能力，在電梯停止工作時，電網側PWM變流器工作在整流狀態， 通過雙向DC/DC控制器向蓄電池充電，電機側PWM變流器停止工作。有益效果本實用新型與現有技術相比，其有益效果是1、輕載上行和重載下行產生的電能實現了能量的回饋；2、充分利用太陽能光伏發電的能量；3、本實用新型針對采用永磁同步電動機的直接驅動的電梯系統，無需采用齒輪傳動裝置，減少了機械成本；4、采用雙向功率流的雙PWM變流器和雙向DC/DC控制器，并通過浮點DSP集中控制，協調各發電單元和負載的控制，實現發電、電動、充電和光伏組件供電的各模式的靈活切換；5、集中控制器同時具有以太網接口和內嵌TCP/IP協議，為與上位機通訊和電梯群控提供了基礎。

圖1為本實用新型的框圖；圖2為雙PWM變流器原理圖；1、TMS320F28335浮點DSP芯片，2、P麗驅動電路，3、永磁同步電動機，4、電機側P麗變流器，5、電網側PWM變流器，6、電網，7、直流母線，8、雙向DC/DC控制器，9、蓄電池，10、光伏控制器，11、光伏組件，12、以太網控制器，13、以太網RJ45接口，14、JTAG調試接口電路， 15、電源和復位電路。
具體實施方式
以下結合附圖，通過一個最佳實施例，對本實用新型技術方案進行詳細說明，但是本實用新型的保護范圍不局限于所述實施例。如圖1所示，一種太陽能光伏電梯控制系統，包括執行裝置和控制裝置，所述的執行裝置包括永磁同步電動機3、雙PWM變流器、光伏組件11、蓄電池9、光伏控制器10和雙向DC/DC變換器8，雙PWM變流器包括通過直流母線7連接的電機側PWM變流器4和電網側 PWM變流器5，光伏組件11和光伏控制器10組成的支路與蓄電池9并聯后連接到雙向DC/ DC控制器8的一端，雙向DC/DC控制器8的另一端連接到雙PWM變流器的直流母線7，所述的控制裝置包括TMS320F28335浮點DSP芯片1、用于驅動雙向DC/DC控制器8和雙PWM變流器的PWM驅動電路2、以太網控制器12、以太網RJ45接口 13、JTAG調試接口電路14、電源和復位電路15，TMS320F28335浮點DSP芯片1通過PWM驅動電路2分別連接雙向DC/DC 控制器8和雙PWM變流器，以太網RJ45接口 13通過以太網控制器12連接到TMS320F28335 浮點DSP芯片1，JTAG調試接口電路14、電源和復位電路15連接到TMS320F28335浮點DSP 芯片1，所述的雙PWM變流器功率器件采用PM50CLA120IPM模塊，所述的雙向DC/DC變換器 8采用電流雙象限電路，功率器件采用CMl00DY-24NF IGBT模塊，所述以太網控制器12采用 CP2200芯片，內嵌TCP/IP協議。如圖2，光伏組件9通過光伏控制器10向蓄電池9充電，永磁同步電動機的驅動電源有電網和蓄電池兩種。電機側PWM變流器4和電網側PWM變流器5具有雙向功率流動特性，既可工作在整理狀態，也可工作在逆變狀態，其調制方式采用空間矢量調制(SVM)，雙向 DC/DC控制器8與電網側PWM變流器5結合實現雙向DC/DC控制器8的電流的雙向流動，從而控制了蓄電池9的供電和充電過程。三者之間的控制可分為三種模式，即電網供電模式、 蓄電池供電模式和充電模式。電網供電模式在電網供電模式中，根據永磁同步電動機的運行工況，可分為電動和發電兩種工況。本模式中，強調直流側電壓Ud。的穩定，自然實現了兩種運行工況的切換。根據圖2中所標明的正方向，直流電壓可用下式描述
dUdc _ -(ps +ρ)~
dt CUdc而控制的目標為維持直流電壓的穩定，即控制指標為V = 1/2KU (Udc-Udc0) 2+l/2Ku(Ps+P)2Udetl為直流側電壓設定值，這樣利用Lyapimov設計法進行控制時，可維持Ude = Udc0 *Ps+P = 0，實現了電壓穩定和功率平衡。這樣針對電梯的設定轉速曲線，當永磁同步電動機轉速大于設定轉速時，永磁同步電動機減速，永磁同步電動機處在發電機狀態，實現電機機械能向電網傳送；當永磁同步電動機轉速小于設定轉速時，電機加速，永磁同步電動機處在電動機狀態，由電網向永磁同步電動機供電。這樣不僅實現了電梯重載下行時的電能回饋，在電梯減速時也能實現電能回饋。蓄電池供電模式此模式下電網側PWM變流器5關閉，通過調節VTl和VT2的占空比，使雙向DC/DC 控制器8輸出電壓升高，蓄電池向電機供電；當電機處在回饋制動時，使直流電壓升高，此時調節占空比，雙向DC/DC控制器8輸出電壓降低，由于電容C上電壓高于雙向DC/DC控制器8的輸出電壓使電流反相，實現向蓄電池充電，自動實現能量回饋。蓄電池充電模式此模式工作在電壓低，而光伏組件不能向蓄電池充電時。為保證萬一電網斷電時電梯能短時供電，以便讓乘客安全出電梯，應維持蓄電池的電量。此模式下電機側PWM變流器4關閉，電網側PWM變流器5和雙向DC/DC控制器8協調控制向蓄電池9充電。電機側 PWM變流器4維持電容C上的直流電壓，通過調節VTl和VT2的占空比，使雙向DC/DC控制器8輸出電壓低于電容C上的直流電壓，向蓄電池9充電；同時調節占空比控制充電電流。
權利要求1.一種太陽能光伏電梯控制系統，包括執行裝置和控制裝置，其特征在于所述的執行裝置包括永磁同步電動機(3)、雙PWM變流器、光伏組件(11)、蓄電池(9)、光伏控制器 (10)和雙向DC/DC變換器(8)，雙PWM變流器包括通過直流母線(7)連接的電機側PWM變流器⑷和電網側PWM變流器(5)，光伏組件(11)和光伏控制器(10)組成的支路與蓄電池(9)并聯后連接到雙向DC/DC控制器(8)的一端，雙向DC/DC控制器(8)的另一端連接到雙PWM變流器的直流母線(7)。
2.根據權利要求1所述的太陽能光伏電梯控制系統，其特征在于所述的控制裝置包括TMS320F28335浮點DSP芯片(1)、用于驅動雙向DC/DC控制器⑶和雙PWM變流器的PWM 驅動電路(2)、以太網控制器(12)、以太網RJ45接口(13)、JTAG調試接口電路(14)、電源和復位電路(15)，TMS320F28335浮點DSP芯片(1)通過PWM驅動電路(2)分別連接雙向 DC/DC控制器⑶和雙PWM變流器，以太網RJ45接口(13)通過以太網控制器(12)連接到 TMS320F28335浮點DSP芯片(1)，JTAG調試接口電路(14)、電源和復位電路(15)連接到 TMS320F28335 浮點 DSP 芯片(1)。
3.根據權利要求1所述的太陽能光伏電梯控制系統，其特征在于所述的雙PWM變流器功率器件采用PM50CLA120IPM模塊。
4.根據權利要求1所述的太陽能光伏電梯控制系統，其特征在于所述的雙向DC/DC 變換器(8)采用電流雙象限電路，功率器件采用CM100DY-24NF IGBT模塊。
5.根據權利要求1所述的太陽能光伏電梯控制系統，其特征在于所述以太網控制器 (12)采用CP2200芯片，內嵌TCP/IP協議。
專利摘要本實用新型公開了一種太陽能光伏電梯控制系統，包括執行裝置和控制裝置，其特征在于所述的執行裝置包括永磁同步電動機(3)、雙PWM變流器、光伏組件(11)、蓄電池(9)、光伏控制器(10)和雙向DC/DC控制器(8)，雙PWM變流器包括通過直流母線(7)連接的電機側PWM變流器(4)和電網側PWM變流器(5)，光伏組件(11)和光伏控制器(10)組成的支路與蓄電池(9)并聯后連接到雙向DC/DC控制器(8)的一端，雙向DC/DC控制器(8)的另一端連接到雙PWM變流器的直流母線(7)。采用該技術方案實現了再生能量的回饋、存儲，同時充分利用了太陽能光伏發電的能量，合理轉換各種能源。
文檔編號B66B11/04GK202046766SQ201120083719
公開日2011年11月23日 申請日期2011年3月28日 優先權日2011年3月28日
發明者史旺旺, 楊鵬, 謝曉紀, 陳曉進 申請人:江蘇通用電梯有限公司