CN102139823A - 具有双向功率流的太阳能光伏电梯控制系统 - Google Patents

具有双向功率流的太阳能光伏电梯控制系统 Download PDF

Info

Publication number
CN102139823A
CN102139823A CN2011100741749A CN201110074174A CN102139823A CN 102139823 A CN102139823 A CN 102139823A CN 2011100741749 A CN2011100741749 A CN 2011100741749A CN 201110074174 A CN201110074174 A CN 201110074174A CN 102139823 A CN102139823 A CN 102139823A
Authority
CN
China
Prior art keywords
controller
photovoltaic
pwm current
current transformer
control system
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2011100741749A
Other languages
English (en)
Inventor
陈晓进
谢晓纪
杨鹏
史旺旺
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JIANGSU GENERAL ELEVATOR CO Ltd
Original Assignee
JIANGSU GENERAL ELEVATOR CO Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by JIANGSU GENERAL ELEVATOR CO Ltd filed Critical JIANGSU GENERAL ELEVATOR CO Ltd
Priority to CN2011100741749A priority Critical patent/CN102139823A/zh
Publication of CN102139823A publication Critical patent/CN102139823A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B50/00—Energy efficient technologies in elevators, escalators and moving walkways, e.g. energy saving or recuperation technologies
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers

Landscapes

  • Elevator Control (AREA)

Abstract

本发明公开了一种具有双向功率流的太阳能光伏电梯控制系统。该具有双向功率流的太阳能光伏电梯控制系统包括执行装置和控制装置，所述的执行装置包括永磁同步电动机(3)、双PWM变流器、光伏组件(11)、蓄电池(9)、光伏控制器(10)和双向DC/DC控制器(8)，双PWM变流器包括通过直流母线(7)连接的电机侧PWM变流器(4)和电网侧PWM变流器(5)，光伏组件(11)和光伏控制器(10)组成的支路与蓄电池(9)并联后连接到双向DC/DC控制器(8)的一端，双向DC/DC控制器(8)的另一端连接到双PWM变流器的直流母线(7)。采用该技术方案实现了再生能量的回馈、存储，同时充分利用了太阳能光伏发电的能量，合理转换各种能源。

Description

具有双向功率流的太阳能光伏电梯控制系统
技术领域
本发明涉及一种，由太阳能光伏发电供电的电梯传动控制系统，尤其涉及具有太阳能光伏发电和电梯能量回馈的电梯控制系统。
背景技术
在采用变频技术驱动的垂直载客电梯运行过程中，存在两个特殊的工作状：轻载上行和重载下行。在这两个特殊工况下，电梯的电机实际处于制动发电状态，会产生一定量的再生电能。因为变频器限制了能量的单相流动，故这部分再生电能不能回馈入电网。出于对器件的保护等目的，在实际应用中，这部分电能通常采用投入能耗制动电阻发热而消耗掉。直接采用电阻发热的方式，虽然技术简单，造价便宜，但是电阻发热不仅恶化了电梯机房的工作环境，而且浪费能量。此外，为维持机房的工作环境，而设置的空调系统，还将额外消耗电能。因而，电梯再生能量回收利用技术，成为目前电梯节能领域的主要技术。由于电梯再生的能量为高压直流电能，需要经过转化才能为其他电器使用。目前主要方法是将该电能逆变为通用电能，馈入电网或供给其他用电电器或给蓄电池充电存储。随着新能源的广泛使用，目前已出现使用太阳能光伏发电或风力发电的电能作为电梯的驱动能源，但是各种能源的合理转换，目前还没有合理的技术方案。
发明内容
发明目的：本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种具有双向功率流的太阳能光伏电梯控制系统，实现了再生能量的回馈、存储，同时充分利用了太阳能光伏发电的能量，合理转换各种能源。
技术方案：为了实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案为：
一种具有双向功率流的太阳能光伏电梯控制系统，包括执行装置和控制装置，所述的执行装置包括永磁同步电动机、双PWM变流器、光伏组件、蓄电池、光伏控制器和双向DC/DC控制器，双PWM变流器包括通过直流母线连接的电机侧PWM变流器和电网侧PWM变流器，光伏组件和光伏控制器组成的支路与蓄电池并联后连接到双向DC/DC控制器的一端，双向DC/DC控制器的另一端连接到双PWM变流器的直流母线。采用永磁同步电动机直接驱动，无需采用齿轮传动装置，减少了机械成本，具有双向功率流动的双PWM变流器可以实现电梯电动和发电状态的转换，将发电状态的多余能量回馈至电网，双向DC/DC控制器实现了对电梯的供电和光伏组件输出功率不足的电网对蓄电池的充电，这样电网断电时实现电梯的短时间运行，实现发电状态向电网的功率传送，取消了直流回路的耗能电阻；在电动状态可由电网向电动机的功率传送，或由蓄电池向电动机的功率传送；当蓄电池能量不足时，由电网向蓄电池充电。
所述的控制装置包括TMS320F28335浮点DSP芯片、用于驱动双向DC/DC控制器和双PWM变流器的PWM驱动电路、以太网控制器、以太网RJ45接口、JTAG调试接口电路、电源和复位电路，TMS320F28335浮点DSP芯片通过PWM驱动电路分别连接双向DC/DC控制器和双PWM变流器，以太网RJ45接口通过以太网控制器连接到TMS320F28335浮点DSP芯片，JTAG调试接口电路、电源和复位电路连接到TMS320F28335浮点DSP芯片。
所述的双PWM变流器功率器件采用PM50CLA120IPM模块。
所述的双向DC/DC控制器采用电流双象限电路，功率器件采用CM100DY-24NFIGBT模块。
所述以太网控制器采用CP2200芯片，内嵌TCP/IP协议。实现了与上位机Socket通讯，为电梯群控提供基础。
双PWM变流器中用可控的IGBT功率模块取代了常规的变频器的整流二极管，使电网和永磁同步电动机之间具有双向功率流动能力，这样当电梯重载上升时，电机工作在电动状态，功率从电网流向电动机，电机侧PWM变流器工作在整流状态，电机侧PWM变流器工作在逆变状态。当电梯重载下降时，电机处在回馈制动状态，功率从电动机流向电网，电机侧PWM变流器工作在逆变状态，电机侧PWM变流器工作在整流状态。当蓄电池能量充足时或市电失电时，通过双向DC/DC控制器，由蓄电池通过双PWM变流器直流侧向电机供电，电网侧PWM变流器停止工作。当蓄电池能量不足且光伏组件发电能力不足时，为保证蓄电池在市电失电时仍有短时的供电能力，在电梯停止工作时，电网侧PWM变流器工作在整流状态，通过双向DC/DC控制器向蓄电池充电，电机侧PWM变流器停止工作。
有益效果：本发明与现有技术相比，其有益效果是：
1、轻载上行和重载下行产生的电能实现了能量的回馈；
2、充分利用太阳能光伏发电的能量；
3、本发明针对采用永磁同步电动机的直接驱动的电梯系统，无需采用齿轮传动装置，减少了机械成本；
4、采用双向功率流的双PWM变流器和双向DC/DC控制器，并通过浮点DSP集中控制，协调各发电单元和负载的控制，实现发电、电动、充电和光伏组件供电的各模式的灵活切换；
5、集中控制器同时具有以太网接口和内嵌TCP/IP协议，为与上位机通讯和电梯群控提供了基础。
附图说明
图1为本发明的框图；
图2为双PWM变流器原理图；
1、TMS320F28335浮点DSP芯片，2、PWM驱动电路，3、永磁同步电动机，4、电机侧PWM变流器，5、电网侧PWM变流器，6、电网，7、直流母线，8、双向DC/DC控制器，9、蓄电池，10、光伏控制器，11、光伏组件，12、以太网控制器，13、以太网RJ45接口，14、JTAG调试接口电路，15、电源和复位电路。
具体实施方式
下面结合附图，通过一个最佳实施例，对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
如图1所示，一种具有双向功率流的太阳能光伏电梯控制系统，包括执行装置和控制装置，所述的执行装置包括永磁同步电动机3、双PWM变流器、光伏组件11、蓄电池9、光伏控制器10和双向DC/DC控制器8，双PWM变流器包括通过直流母线7连接的电机侧PWM变流器4和电网侧PWM变流器5，光伏组件11和光伏控制器10组成的支路与蓄电池9并联后连接到双向DC/DC控制器8的一端，双向DC/DC控制器8的另一端连接到双PWM变流器的直流母线7，所述的控制装置包括TMS320F28335浮点DSP芯片1、用于驱动双向DC/DC控制器8和双PWM变流器的PWM驱动电路2、以太网控制器12、以太网RJ45接口13、JTAG调试接口电路14、电源和复位电路15，TMS320F28335浮点DSP芯片1通过PWM驱动电路2分别连接双向DC/DC控制器8和双PWM变流器，以太网RJ45接口13通过以太网控制器12连接到TMS320F28335浮点DSP芯片1，JTAG调试接口电路14、电源和复位电路15连接到TMS320F28335浮点DSP芯片1，所述的双PWM变流器功率器件采用PM50CLA120IPM模块，所述的双向DC/DC控制器8采用电流双象限电路，功率器件采用CM100DY-24NF IGBT模块，所述以太网控制器12采用CP2200芯片，内嵌TCP/IP协议。
如图2，光伏组件9通过光伏控制器10向蓄电池9充电，永磁同步电动机的驱动电源有电网和蓄电池两种。电机侧PWM变流器4和电网侧PWM变流器5具有双向功率流动特性，既可工作在整理状态，也可工作在逆变状态，其调制方式采用空间矢量调制(SVM)，双向DC/DC控制器8与电网侧PWM变流器5结合实现双向DC/DC控制器8的电流的双向流动，从而控制了蓄电池9的供电和充电过程。三者之间的控制可分为三种模式，即电网供电模式、蓄电池供电模式和充电模式。
电网供电模式：
在电网供电模式中，根据永磁同步电动机的运行工况，可分为电动和发电两种工况。本模式中，强调直流侧电压Udc的稳定，自然实现了两种运行工况的切换。根据图2中所标明的正方向，直流电压可用下式描述：
dU dc dt = - ( p s + p ) CU dc
而控制的目标为维持直流电压的稳定，即控制指标为：
V＝1/2Ku(Udc-Udc0)2+1/2Ku(Ps+P)2
Udc0为直流侧电压设定值，这样利用Lyapunov设计法进行控制时，可维持Udc＝Udc0和Ps+P＝0，实现了电压稳定和功率平衡。这样针对电梯的设定转速曲线，当永磁同步电动机转速大于设定转速时，永磁同步电动机减速，永磁同步电动机处在发电机状态，实现电机机械能向电网传送；当永磁同步电动机转速小于设定转速时，电机加速，永磁同步电动机处在电动机状态，由电网向永磁同步电动机供电。这样不仅实现了电梯重载下行时的电能回馈，在电梯减速时也能实现电能回馈。
蓄电池供电模式：
此模式下电网侧PWM变流器5关闭，通过调节VT1和VT2的占空比，使双向DC/DC控制器8输出电压升高，蓄电池向电机供电；当电机处在回馈制动时，使直流电压升高，此时调节占空比，双向DC/DC控制器8输出电压降低，由于电容C上电压高于双向DC/DC控制器8的输出电压使电流反相，实现向蓄电池充电，自动实现能量回馈。
蓄电池充电模式：
此模式工作在电压低，而光伏组件不能向蓄电池充电时。为保证万一电网断电时电梯能短时供电，以便让乘客安全出电梯，应维持蓄电池的电量。此模式下电机侧PWM变流器4关闭，电网侧PWM变流器5和双向DC/DC控制器8协调控制向蓄电池9充电。电机侧PWM变流器4维持电容C上的直流电压，通过调节VT1和VT2的占空比，使双向DC/DC控制器8输出电压低于电容C上的直流电压，向蓄电池9充电；同时调节占空比控制充电电流。

Claims (5)

1.一种具有双向功率流的太阳能光伏电梯控制系统，包括执行装置和控制装置，其特征在于：所述的执行装置包括永磁同步电动机(3)、双PWM变流器、光伏组件(11)、蓄电池(9)、光伏控制器(10)和双向DC/DC控制器(8)，双PWM变流器包括通过直流母线(7)连接的电机侧PWM变流器(4)和电网侧PWM变流器(5)，光伏组件(11)和光伏控制器(10)组成的支路与蓄电池(9)并联后连接到双向DC/DC控制器(8)的一端，双向DC/DC控制器(8)的另一端连接到双PWM变流器的直流母线(7)。
2.根据权利要求1所述的具有双向功率流的太阳能光伏电梯控制系统，其特征在于：所述的控制装置包括TMS320F28335浮点DSP芯片(1)、用于驱动双向DC/DC控制器(8)和双PWM变流器的PWM驱动电路(2)、以太网控制器(12)、以太网RJ45接口(13)、JTAG调试接口电路(14)、电源和复位电路(15)，TMS320F28335浮点DSP芯片(1)通过PWM驱动电路(2)分别连接双向DC/DC控制器(8)和双PWM变流器，以太网RJ45接口(13)通过以太网控制器(12)连接到TMS320F28335浮点DSP芯片(1)，JTAG调试接口电路(14)、电源和复位电路(15)连接到TMS320F28335浮点DSP芯片(1)。
3.根据权利要求1所述的具有双向功率流的太阳能光伏电梯控制系统，其特征在于：所述的双PWM变流器功率器件采用PM50CLA120IPM模块。
4.根据权利要求1所述的具有双向功率流的太阳能光伏电梯控制系统，其特征在于：所述的双向DC/DC控制器(8)采用电流双象限电路，功率器件采用CM100DY-24NF IGBT模块。
5.根据权利要求1所述的具有双向功率流的太阳能光伏电梯控制系统，其特征在于：所述以太网控制器(12)采用CP2200芯片，内嵌TCP/IP协议。
CN2011100741749A 2011-03-28 2011-03-28 具有双向功率流的太阳能光伏电梯控制系统 Pending CN102139823A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011100741749A CN102139823A (zh) 2011-03-28 2011-03-28 具有双向功率流的太阳能光伏电梯控制系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011100741749A CN102139823A (zh) 2011-03-28 2011-03-28 具有双向功率流的太阳能光伏电梯控制系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102139823A true CN102139823A (zh) 2011-08-03

Family

ID=44407653

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2011100741749A Pending CN102139823A (zh) 2011-03-28 2011-03-28 具有双向功率流的太阳能光伏电梯控制系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102139823A (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102497008A (zh) * 2011-11-29 2012-06-13 恒达富士电梯有限公司 一种电梯驱动方法及双向动态太阳能电梯系统
CN103779952A (zh) * 2014-02-20 2014-05-07 张立伟 太阳能供电及发电一体化的变频系统
CN103928980A (zh) * 2014-04-24 2014-07-16 恒达富士电梯有限公司 太阳能驱动电梯的方法及其系统
CN104638641A (zh) * 2015-02-09 2015-05-20 南车株洲电力机车研究所有限公司 用于控制复合供电系统的变流器的能量流动方法和变流器
WO2016045814A1 (de) * 2014-09-24 2016-03-31 Inventio Ag Personentransportanlage mit mindestens einem wechselrichter
CN110445408A (zh) * 2019-08-22 2019-11-12 湖南智汇科技有限公司 10～300kHz宽频率可调逆变数字电源的控制系统

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04272073A (ja) * 1991-02-28 1992-09-28 Toshiba Corp エレベ―タシステム
JPH06266458A (ja) * 1993-03-16 1994-09-22 Kansai Electric Power Co Inc:The バッテリ併用型太陽光発電設備
US20080203994A1 (en) * 2006-05-09 2008-08-28 Min Won Park Control Apparatus and Method of Senseless MPPT Control For Photovoltaic Power Generation System
JP4294346B2 (ja) * 2003-03-13 2009-07-08 一隆 板子 太陽光発電システムおよびその最大電力点追従制御方法
WO2010042118A1 (en) * 2008-10-09 2010-04-15 Otis Elevator Company Building with multiple power generation sources enabled by an elevator system
CN201450471U (zh) * 2009-08-05 2010-05-05 华南理工大学 复合能源电动车的电源系统
CN201733119U (zh) * 2010-05-14 2011-02-02 深圳市永联科技有限公司 风光互补控制逆变一体机
CN202046766U (zh) * 2011-03-28 2011-11-23 江苏通用电梯有限公司 太阳能光伏电梯控制系统

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04272073A (ja) * 1991-02-28 1992-09-28 Toshiba Corp エレベ―タシステム
JPH06266458A (ja) * 1993-03-16 1994-09-22 Kansai Electric Power Co Inc:The バッテリ併用型太陽光発電設備
JP4294346B2 (ja) * 2003-03-13 2009-07-08 一隆 板子 太陽光発電システムおよびその最大電力点追従制御方法
US20080203994A1 (en) * 2006-05-09 2008-08-28 Min Won Park Control Apparatus and Method of Senseless MPPT Control For Photovoltaic Power Generation System
WO2010042118A1 (en) * 2008-10-09 2010-04-15 Otis Elevator Company Building with multiple power generation sources enabled by an elevator system
CN201450471U (zh) * 2009-08-05 2010-05-05 华南理工大学 复合能源电动车的电源系统
CN201733119U (zh) * 2010-05-14 2011-02-02 深圳市永联科技有限公司 风光互补控制逆变一体机
CN202046766U (zh) * 2011-03-28 2011-11-23 江苏通用电梯有限公司 太阳能光伏电梯控制系统

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
俞一彪: "《DSP技术与应用基础》", 31 March 2009, 北京大学出版社 *
张友汉等: "《电力电子技术》", 31 December 2009, 高等教育出版社 *
李崇建: "《通信电源技术、标准及测量》", 31 January 2007, 北京邮电大学出版社 *
焦鑫艳等: "基于TMS320F28335的双向AC/DC变换器", 《电力电子技术》 *
马金臣等: "基于DSP在线式UPS不间断电源控制系统的研究", 《世界电子元器件》 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102497008A (zh) * 2011-11-29 2012-06-13 恒达富士电梯有限公司 一种电梯驱动方法及双向动态太阳能电梯系统
CN103779952A (zh) * 2014-02-20 2014-05-07 张立伟 太阳能供电及发电一体化的变频系统
CN103779952B (zh) * 2014-02-20 2015-11-11 张立伟 太阳能供电及发电一体化的变频系统
CN103928980A (zh) * 2014-04-24 2014-07-16 恒达富士电梯有限公司 太阳能驱动电梯的方法及其系统
WO2016045814A1 (de) * 2014-09-24 2016-03-31 Inventio Ag Personentransportanlage mit mindestens einem wechselrichter
CN104638641A (zh) * 2015-02-09 2015-05-20 南车株洲电力机车研究所有限公司 用于控制复合供电系统的变流器的能量流动方法和变流器
CN110445408A (zh) * 2019-08-22 2019-11-12 湖南智汇科技有限公司 10～300kHz宽频率可调逆变数字电源的控制系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101499771B (zh) 三相电源能量反馈三相电机变频调速驱动器
CN205646811U (zh) 一种光伏直交流混合微电网系统
CN103023344B (zh) 一种通用的智能电网电力电子装置
CN101841188A (zh) 电能回馈式光网混合供电不间断逆变电源
CN104608649B (zh) 集成式电动汽车电能变换系统
CN202488178U (zh) 基于直流母线的光伏储能电动汽车充电站系统
CN102139823A (zh) 具有双向功率流的太阳能光伏电梯控制系统
CN102709945B (zh) 一种鼠笼发电机直驱式可储能风力发电系统
CN102694388A (zh) 一种双向变流器控制装置
CN203027153U (zh) 一种通用的智能电网电力电子装置
CN103259476B (zh) 具有电压谐波抑制功能的变频交流发电系统控制方法
CN202046766U (zh) 太阳能光伏电梯控制系统
CN103427729A (zh) 基于直流母线的抽油机井群控系统
CN102496961A (zh) 一种基于直流母线的风电独立电网系统
CN104467004A (zh) 新能源汽车电机测试电源
CN104883103A (zh) 集成整流、有源滤波及能耗制动的复合电路及其控制方法
CN201181854Y (zh) 光伏户电电源装置
CN112803504A (zh) 一种多功能一体化变流设备及其控制方法
CN202405799U (zh) 一种基于直流母线的风电独立电网系统
CN101789633B (zh) 基于超级电容的电动卷扬机储能装置
CN204046508U (zh) 光伏逆变器及空调器
CN202841050U (zh) 一种具有能量回馈功能的级联型高压变频器调速系统
CN203119838U (zh) 一种高性能四象限变频器
CN202679286U (zh) 基于直流母线的抽油机井群控系统
CN202352218U (zh) 实验室风力发电变流控制装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20110803