CN117595480A - 一种电励磁同步电机提升机储能式应急供电及驱动控制方法及装置 - Google Patents

一种电励磁同步电机提升机储能式应急供电及驱动控制方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种电励磁同步电机提升机储能式应急供电及驱动控制方法及装置，该方法包括：判断是否投入应急供电模式，投入应急供电模式，将提升机由市电供电切换至应急供电；将电池储存的直流电转换成三相交流控制电；启动提升机辅助单元和提升机电控单元，并判断提升机是否具备运行条件；接收提升机运行指令，启动励磁直流变换环节，按照运行指令控制提升机运转；退出应急工作模式，将提升机由应急供电切换至市电供电，将励磁变流环节的电路切换至原电路。本发明采用新能源储能与变流相结合的方式替代原柴油机发电系统，解决了电励磁同步电机提升机储能式应急供电及应急驱动问题，能够迅速建立应急救援提升通道，为矿山人员及生产提供安全保障。

Description

一种电励磁同步电机提升机储能式应急供电及驱动控制方法 及装置
技术领域
本发明涉及机电设备传动控制领域，尤其涉及一种电励磁同步电机提升机储能式应急供电及驱动控制方法及装置。
背景技术
电励磁同步电机提升机是矿山的关键设备之一，承担着提升下放人员和物料的任务，是矿山的咽喉部位。尤其运输人员的副井提升机，一旦井下发生异常时，第一时间将人员从井下运输至地面。然而，当矿山供电系统受损时，电励磁同步电机提升机无法工作，井下人员因无法上井而面临危险，后续救援工作亦非常困难。
为解决电励磁同步电机提升机在矿山供电系统受损情况下的应急提升问题，目前通用的方法是采用柴油机作为矿山的第三路应急电源。但柴油机作为后备供电电源存在以下缺点：供电系统与提升机电机驱动系统相互配合度差，常发生因提升机加减速造成供电部分网压波动大，进而恶化提升机调速性能；逆功率流影响严重，提升机下放时回馈的制动能量通过电阻消耗，造成电机制动失败等问题；大量油料储备造成安全隐患，噪音、振动及排烟等污染较大。启动时间长、运行效率低，同时可靠性无法保障。
随着储能技术的发展，利用储能装置实现应急供电方案逐渐被引起重视。然而矿井提升机系统过程控制复杂，且安全性要求高。且电励磁同步电机较异步电机增加了转子励磁绕组，导致其驱动控制系统复杂。基于上述原因，限制了储能装置在基于电励磁同步电机的提升机工业现场的应用。
针对上述情况，为解决矿山供电的可靠性，降低全矿停电涉险的风险，本专利采用新能源储能与变流技术相结合的方式，替代原柴油机应急发电系统。通过改变电励磁同步电机励磁绕组控制方式，将储能应急供电方式应用于电励磁同步电机的提升机中。当电励磁同步电机提升机的供电系统发生异常时，通过本专利所发明的系统及控制方法，能够迅速建立应急救援提升通道，为矿山人员及生产提供安全保障。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种电励磁同步电机提升机储能式应急供电及驱动控制方法及装置，解决了系统低压控制部分的供电问题，实现了应急供电下的能量回收及高性能调速，提高了提升机系统的安全性。
本发明提供了一种电励磁同步电机提升机的应急提升控制方法，该方法包括：
实时采集市电回路1与市电回路2的工作状态；
根据市电回路1和2的工作异常状态判断是否切除市电供电模式投入应急供电模式；
投入应急供电模式，将提升机由市电供电切换至应急供电；所述应急供电的电能由电池提供；
将电池储存的直流电转换成三相交流控制电；
启动提升机辅助单元和电控单元，并判断提升机是否具备运行条件；
接收提升机运行指令，启动电机励磁直流变换，按照运行指令控制提升机运转；所述启动励磁直流变换环节，包括：
根据应急提升电机运行状态规划励磁电流指令；
通过PID控制算法，获得励磁调节电压，与载波比较产生PWM信号，触发励磁变流环节的电路。
根据市电回路1和2的工作正常状态判断是否退出应急供电模式；
退出应急工作模式，将提升机由应急供电切换至市电供电，将励磁变流环节的电路切换至原电路。
在一些实施例中，所述将电池储存的直流电转换成三相交流控制电包括：
检测电池工作状态是否正常；所述电池工作状态包括：电池电压、电量及温度；
利用电池储存的电能，产生启动电源进入电源转换环节；
所述电源转换环节根据直流侧电压是否大于应急电源线电压有效值或是否需要三相动力电源选择出将电池储存的直流电转换成三相交流电的转换方式；
根据选择的转换方式将直流电能转换成三相交流电能。
在一些实施例中，所述根据选择的转换方式将直流电能转换成三相交流电能，包括：
当直流侧电压大于应急电源线电压的有效值倍时,选择直接将直流电能转换成三相交流控制电的转换方式；
当直流侧电压小于应急电源线电压的有效值倍时,选择先将输出直流电压升压至第一直流电压设定值，再将直流电能转换成交流控制电的转换方式；
当需要三相动力电源时，选择先将直流电能转换成交流控制电，再将输出电压升压至第二直流电压设定值的转换方式；所述第二直流电压设定值为提升机动力电源的线电压有效值的倍；所述第二直流电压设定值大于等于第一直流电压设定值；
所述将直流电能转换成三相交流电能，包括三个阶段：
第一阶段，控制输出交流电压频率为设定频率；
第二阶段，交流电压幅值按斜坡上升至交流电压幅值设定值；
第三阶段，进行电源电压幅值和频率的外环闭环控制，该外环闭环控制输出有功电流和无功电流的给定值；采样获得有功电流和无功电流反馈值，进而对有功电流和无功电流进行内环闭环控制，最终输出幅值及频率稳定的应急电源。
在一些实施例中，接收提升机运行指令，启动电机励磁直流变换，按照运行指令控制提升机运转前，还包括：
根据电池荷电状态及载荷质量，预判是否允许本次提升或下放。
在一些实施例中，所述预判是否允许本次提升或下放，包括：
控制电机零速运行，计算提升机载荷及上提该载荷消耗能量或下放该载荷回馈的能量；
根据上提或下放有效载荷所消耗或者回馈的能量及电池荷电状态，判断电池剩余可用电量能否完成本次提升；
若电池能够满足本次提升，则计算提升机最大允许运行速度，控制提升机实际运行速度小于等于最大运行速度，继续进行提升或下放流程。
若电池无法满足本次提升，则发出停车或紧急停车命令；当接收到停车命令，控制提升机减速停车；当接收紧急停车命令，控制提升机立即抱闸停车。
在一些实施例中，所述根据电机运行状态规划励磁电流指令，包括：
设定电机运行状态，所述电机运行状态包括：首次启动定位状态、定位后等待运行状态、电机运转状态、停车状态，停止励磁状态；
根据电机运行状态及提升机运行指令，分别规划不同的励磁电流指令：
首次启动定位状态励磁电流指令：通过向励磁绕组输入直流电流对电励磁同步电机进行初始定位，采用k1倍空载励磁电流作为励磁电流的给定，并采用阶跃给定的方式对电机强激励磁；
定位后等待运行状态励磁电流指令：待初始定位结束，将励磁电流降至k2倍空载励磁电流，等待接收电机运行指令；
电机运转状态励磁电流指令：当接收到电机运转指令后，第一阶段将励磁电流阶跃提升至k3倍额定空载电流；第二阶段，动态跟踪电机磁链控制所需的励磁电流；
停车状态励磁电流指令：当接收到电机停车指令时，将励磁电流以k4倍斜率将励磁电流降至k2倍额定励磁电流；
停止励磁状态励磁电流指令：当接收到电机停车指令时，将励磁电流以k4倍斜率将励磁电流降至0。
在一些实施例中，所述电励磁同步电机提升机储能式应急供电及驱动控制方法还包括：在市电供电状态下对非应急工作状态下电池进行充电管理；所述在市电供电状态下对非应急工作状态下电池进行充电管理，包括：
检测提升机系统是否由市电供电；
判断电池是否需要充电；所述判断方法为在电池的荷电状态指示电荷量低于第一充电电荷时，启动电池充电；所述第一充电电荷与电池满充电荷之间留有裕量；所述第一充电电荷设定为电池组满电量减去单次下放提升容器的势能；所述单次下放提升容器的势能为：
Ep＝mgh
其中，Ep为重力势能，m为提升容器的质量，g为地球表面重力加速度，h为井深；
根据电源装置与电池装置之间是否有充放电装置选择充电方式；若电源装置与电池装置之间无充放电装置，控制电源装置工作于整流模式，向电池装置充电，充电至电池的荷电状态指示电荷量大于等于第一充电电荷时，则停止向电池充电；
若电源装置与电池装置之间有充放电装置，控制电源装置工作于整流模式，控制充放电装置工作于降压模式向电池充电；
充电至电池的荷电状态指示电荷量大于等于第一充电电荷时，则停止向电池充电；
控制充放电装置工作于降压模式向电池充电的工作过程包括：第一阶段，控制充电电流按照恒流方式充电；第二阶段，控制充电电压按照恒压充电方式对电池充电。
在一些实施例中，该方法还包括对电力电子设备进行基于模型预测的散热调节，所述电力电子设备包括电机的励磁回路和电枢回路的电能变换部分，以及应急电源装置中所使用的电力电子器件，散热调节过程包括：
采集电力电子设备温度，并对温度值进行压频变换成频率信号；
接收电力电子设备温度的频率信号，通过解码该频率信号获得电力电子设备的温度值，并对该温度值进行通信编码；
将数字温度值进行数据拟合，获取电力电子设备的实时散热模型；
根据电力电子设备的实时散热模型，预测下一时刻的电力电子装置温度；
根据预测的电力电子设备温度及散热模式，控制散热设备执行机构转速的变化。
在一些实施例中，所述电源装置的实时散热模型为：
其中，T代表电源装置的温度矩阵；X代表二维变量矩阵，X＝[I t]T,其中I代表三相电流有效值，t代表系统运行的时间；为回归系数估计值；
所述散热模式包括：高性能散热模式和低功耗散热模式；所述高性能散热模式是指期望运行温度固定，将预测温度与设定温度进行实时比较获得散热设备执行机构的运行转速指令，进而控制散热设备执行机构按照指令转速运行；所述低功耗散热模式是指期望运行温度不固定，通过期望运行温度曲线获取与该曲线线性相关的期望运行温度Tref，根据期望运行温度Tref获得散热设备执行机构的运行转速指令，进而控制散热设备执行机构按照指令转速运行；
所述通过期望运行温度曲线获取期望运行温度Tref，包括：
当电力电子设备温度低于环境温度T0，第一期望运行温度Tref1为环境温度；
当电力电子设备温度在第一运行温度T1与第二运行温度T2之间时，设定电力电子设备期望温度为第二期望运行温度Tref2；
当电力电子设备温度在第二运行温度T2与第三运行温度T3之间时，设定电力电子设备期望温度为第三期望运行温度Tref3；
当电力电子设备温度大于第三运行温度T3，强制散热设备执行机构工作于最大速度运行，并发出报警信号；
当期望运行温度Tref在期望运行温度之间穿越时，期望运行温度Tref采用一次斜坡函数进行过渡；
所述预测的下一时刻的电力电子装置温度为：
设定二维变量矩阵X＝[I(k),t+nΔT]T，计算二位变量矩阵情况下的电源装置的预测温度值；
其中，I(k)为采用数字信号处理芯片本次计算时刻的三相给定电流的有效值，ΔT设定为由电力电子器件传递到温度采集点的热传导时间，n为预测步长；
所述转速指令由下式获得：
ifnref＜0,nref＝0
其中，nref为电源装置执行机构的期望运行速度，nset为电源装置执行机构的预设速度；T为预测的电源装置温度，Tref为设定的电源装置的期望运行温度，Tmax为允许的最大电源装置的运行温度，Tmin为允许的最小电源装置的运行温度，nN为电源装置执行机构的额定转速；限定nref>0。
本发明还提供了一种电励磁同步电机提升机储能式应急供电及驱动控制装置，该装置包括：
采集模块，用于实时采集市电1回路与市电2回路的工作状态；
第一判断模块，用于根据市电回路1和2的工作异常状态判断是否切除市电供电模式投入应急供电模式；所述应急供电的电能由电池提供；
电源启动模块，用于将电池储存的直流电转换成三相交流控制电；
辅助及电控启动模块，用于启动提升机辅助单元和电控单元，并判断提升机是否具备运行条件；
提升机运行及励磁控制模块，用于接收提升机运行指令，启动励磁直流变换模块，按照运行指令控制提升机运转；所述励磁直流变流模块采用具有直流-直流变换功能的变流电路；
第二判断模块，用于判断是否退出应急供电模式；
切换模块，与第一判断模块、第二判断模块相连，用于根据第一判断模块、第二判断模块的判断结果对提升机的供电模式进行切换。
本发明有益效果：
1.本发明实现了对矿山电励磁同步电机提升机的储能式应急供电及应急驱动，采用电池储能的方式解决了提升机系统电源的问题，可完全替换现有采用柴油机作为应急供电的方案，解决了柴油机供电方案中供电系统与提升机电机驱动系统相互配合度差，网压波动大，调速性能差，逆功率流影响严重，提升机下放时无法回馈电能的问题。避免了大量油料储备造成安全隐患，实现了提升机应急驱动的低噪音，低振动，低污染。通过改进电励磁同步电机励磁绕组供电方式及控制方法，实现了储能式供电模式下，电励磁同步电机励磁系统的可靠工作，进而为实现电励磁同步电机储能式应急供电下的高性能驱动。并且本发明较柴油机供电方案具有启动时间短，运行效率高，可靠性高的优点。另外，本系统由于大量采用电力电子器件，系统的损耗较大，为此采用基于电力电气器件散热模型预测的方法，降低了系统的发热损耗，提高了系统的效率，增加了储能式应急供电下提升机的运行时间。
2.本发明完善了提升机储能式应急供电的控制流程，解决了系统低压控制部分的供电问题，改进了电励磁同步电机转子励磁方式，实现了电励磁同步电机提升机储能式应急供电下的安全可靠运行。
3.本发明改进了直流电机励磁绕组及电枢绕组供电方式，实现了直流电机提升机储能式应急供电下的安全可靠运行。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本发明一实施例提供的一种电励磁同步电机提升机储能式应急供电及驱动控制方法流程图；
图2为本发明一实施例提供的应急供电方式下电励磁同步电机励磁控制方法流程图；
图3为本发明一实施例提供的依据电池荷电状态与载荷质量的控制提升机运转的流程图；
图4为本发明一实施例提供的非应急工作状态下电池的充电管理流程图；
图5为本发明一实施例提供的应急供电方式下直流电机电枢绕组控制方法流程图；
图6为本发明一实施例提供的一种电励磁同步电机提升机储能式应急供电及驱动控制装置结构示意图；
图7为本发明一实施例提供的励磁直流变换模块结构图；
图8为本发明一实施例提供的电枢直流变换模块结构图；
图9为本发明一实施例提供的电源装置结构图；
图10为本发明一实施例提供的充放电装置结构图；
图11为本发明一实施例提供的依据电池荷电状态与载荷质量的控制提升机运转的结构示意图；
图12为本发明一实施例提供的逆变单元电路结构图。
具体实施方式
为了加深对本发明的认识和理解，下面结合附图和具体实施方式进一步介绍本发明的技术方案。
下面结合附图对本发明作进一步描述。
图1提供了一种电励磁同步电机提升机储能式应急供电及驱动控制方法，该方法包括如下步骤：
步骤S100：实时采集市电1回路与市电2回路的工作状态。
步骤S200：根据市电回路1和2的工作异常状态判断是否切除市电供电模式投入应急供电模式。
进一步，市电1回路与市电2回路的工作状态包括市电1回路与市电2回路的电压，当电压跌略超过75％额定电压，即判断市电回路异常。当两路市电工作状态均异常时，则切除市电供电模式投入应急供电模式。
步骤S300：投入应急供电模式，将提升机由市电供电切换至应急供电。应急供电的电能由电池提供。
将提升机供电系统的控制电和动力电由市电回路切换至应急供电回路。
步骤S400：将电池储存的直流电转换成三相交流控制电；
在本申请实施例中，将电池储存的直流电转换成三相交流控制电包括：
步骤S410：检测电池工作状态是否正常；所述电池工作状态包括：电池电压、电量及温度；
具体的，电池的工作状态检测可通过使能电池装置实现，使能电池装置包括使能电池输出直流电能、保护控制、电池均衡及信息发送。
步骤S420：利用电池储存的电能，产生启动电源进入电源转换环节；
电源转换环节根据直流侧电压是否大于应急电源线电压有效值或是否需要三相动力电源选择出将电池储存的直流电转换成三相交流电的转换方式；
步骤S430：根据选择的转换方式将直流电能转换成三相交流电能。
方式一：当直流侧电压大于应急电源线电压的有效值倍时,选择直接将直流电能转换成三相交流控制电的转换方式。
具体的，采集直流电压和交流电压、电流，通过电源装置将直流电能转换成交流电能。直流电压为电池装置向电源装置输送的电压。交流电压、电流为电源装置期望输出的三相交流控制电源的电压和电流。
本实施例中，该方法能够实现将电池储存的直流电能直接转换成三相交流控制电，该转换方式适用于控制电源为380V三相交流电源，电源装置电压高于540V的场所。该实施例对电池组电压要求比较高。
有些场合，为了降低电池组输出电压，通过在电池组输出端增加充放电电路来实现电池组电压的灵活配置，如下方式二。
方式二：当直流侧电压小于控制电源线电压幅值的倍时,选择先将输出直流电压升压至第一直流电压设定值，再将直流电能转换成交流控制电的转换方式。
在本实施例中，可利用充放电装置工作于升压模式，控制充放电装置输出直流电压至第一直流电压设定值。充放电装置可采用电流可逆斩波电路拓扑。第一直流电压设定值为提升机控制电源的线电压有效值的倍。
本实施例中，提升机控制电源为380V三相交流电源，电源装置直流侧输入电压需高于540V，而电池组直流电压范围仅200-300V。因此，通过充放电装置将电池组电压升高至540V，电源即可输出三相380V交流电源。另外，本示例在进行升压的过程中，考虑了储能环节的荷电状态，以确保储能环节的安全性。
方式二与方式一的不同点是直流电压为电池装置经过升压后向电源装置输送的电压。交流电压、电流为电源装置期望输出的三相交流控制电源的电压和电流流。
方式二能够实现将电池储存的电压较低的直流电能转换成三相交流控制电。但提升机储能式应急供电不仅需要三相控制电源也需要三相动力电源，而且一般动力电源的输出电压有效值较三相控制电源的交流电压有效值的两倍以上。然而，高电压的电池组虽然提供了动力电源，但高电压的电池组增加了电源装置的设计难度。因此，为了既满足动力电对高直流电压的需求，又兼顾控制电对较低直流电压的需求，提出了下列方式三的转换方式。
方式三：当需要三相动力电源时，选择先将直流电能转换成交流控制电，再将输出电压升压至第二直流电压设定值的转换方式；所述第二直流电压设定值为提升机动力电源的线电压有效值的倍。
方式二与方式三3不同点在于直流电压为电池装置向电源装置输送的电压，即电源装置的直流侧直接与电池装置相连，不经过充放电装置。交流电压、电流为电源装置期望输出的三相交流控制电源的电压和电流。第二直流电压设定值为提升机动力电源的线电压有效值的倍。一般情况下，第二直流电压设定值大于第一直流电压设定值。
本实施例中，提升机控制电源为380V三相交流电源，电源装置与电池装置的直流侧连接，电池装置电压略高于540V即可。由于输出动力电线电压为660V。可以通过充放电装置将电池组电压升高至第二直流电压设定值(933V)，第二直流电压设定值通过计算获得，则能够满足动力电对直流电压的需求。该实施例既满足了动力电对高直流电压的需求，又兼顾控制电对较低直流电压的需求。降低了电源装置的设计难度。
在本申请实施例中，将直流电能转换成三相交流电能，包括三个阶段：
第一阶段，控制输出交流电压频率为设定频率；
第二阶段，控制交流电压幅值按斜坡上升至交流电压幅值设定值；
第三阶段，进行电源电压幅值和频率的外环闭环控制，该外环闭环控制输出有功电流和无功电流的给定值；采样获得有功电流和无功电流反馈值，进而对有功电流和无功电流进行内环闭环控制，最终输出幅值及频率稳定的应急电源。
步骤500：启动提升机辅助单元和电控单元，判断提升机是否具备运行条件。
具体的，按顺序启动提升机辅助单元，电控单元。监视提升机安全回路工作状态，当提升机安全回路反馈正常，则提升机具备运行条件。提升机安全回路中串接了提升机运行所需的状态反馈。启动提升机辅助单元包括启动井筒开关，启动信号系统，启动润滑站，启动液压站并控制工作阀使得液压站处于待机状态，启动电机风机。启动电控单元包括启动提升机行程及保护控制系统，本实施例采用PLC作为提升机行程及保护控制系统。
步骤S600：接收提升机运行指令，启动励磁直流变换环节，按照运行指令控制提升机运转。
具体的，运行指令包括但不限于上提、下放，启动，停止及速度指令。按照运行指令控制提升机运转包控制液压站及盘形闸增压敞闸；控制提升机加、减速运行；接收提升机停车命令，控制提升机减速停车；接收提升机故障停车命令，控制提升机立即抱闸停车。
按照运行指令控制提升机运转包括根据速度指令，控制电机按照速度指令运行。但该方法没有考虑电池剩余电量，当提升机多次运行后，电池电量下降，剩余电量可能导致无法完成本次提升。另一种情况下，若电池剩余电量过多，则无法完成本次重物的下放。为解决该问题，提高应急状态下提升机的安全性，需要对提升过程进行预判及管控。本发明又一实施例根据电池荷电状态及载荷质量预判应急供电及驱动装置否完成本次提升或下放的需求。同时根据电池荷电状态及载荷质量规划提升机最大运行速度，缩短了提升容器上提或者下放的运行时间，提高了提升机应急状态下的工作效率。
启动励磁直流变换环节是为了提供电机运行所需的励磁电流。现有技术中，电励磁同步电机提升机的电励磁同步电机励磁绕组所需的直流电流采用可控硅整流方式获得，通过控制可控硅导通角实现对励磁绕组激磁。本发明为解决储能式应急供电在励磁绕组中的应用，用H桥可逆斩波变换器取代可控硅整流，虽然增加了成本，但是实现了储能式应急供电的共直流母线应用。为解决该问题，参照图2所示，图2给出了一种应急供电方式下电励磁同步电机励磁控制方法，通过改进励磁直流变换环节的电路，使其可以在电池供电的条件下可靠工作。
启动励磁直流变换环节，具体步骤包括：
步骤S610：根据电机运行状态规划励磁电流指令。
设定电机运行状态，包括：首次启动定位状态、定位后等待运行状态、电机运转状态、停车状态，停止励磁状态。根据提升机运行指令，分别规划了不同的励磁电流指令。
首次启动定位状态励磁电流指令：通过向励磁绕组输入直流电流对电励磁同步电机进行初始定位。采用k1倍空载励磁电流做给励磁电流的给定，并采用阶跃给定的方式对电机强激励磁。
本实施例中，为增加初始定位的准确性，k1取0.5-1.0。由于采用H桥变换器，增加了直流电流调节的快速性，基于此优点，实现了快速激磁下电机的准确初始定位。
定位后等待运行状态励磁电流指令：待初始定位结束，将励磁电流降至k2倍空载励磁电流。等待接收电机运行指令。
为降低储能式应急供电下励磁绕组的空载损耗，本实施例k2取0.1-0.5。
电机运转状态励磁电流指令：当接收到电机运转指令后，第一阶段将励磁电流阶跃提升至k3倍额定空载电流。第二阶段，动态跟踪电机磁链控制所需的励磁电流。
当电机接收运行命令后，励磁电流需根据电机磁链要求进行调节。由于电机励磁处于空载低功耗模式，即励磁电流为k2倍空载励磁电流，因此第一阶段需要快速将励磁电流建立k3倍额定空载电流。本实施例k3取0.7-1.0。
停车状态励磁电流指令：当接收到电机停车指令时，将励磁电流以k4倍斜率将励磁电流降至k2倍额定励磁电流。
本实施例中，降低励磁电流将导致公共母线电压抬升，对系统造成冲击，因此设计了以k4倍斜率降低励磁电流。本实施例中k4取20A/S-50A/S。需特别说明，停车状态下励磁电流虽未降至k2倍额定电流，但不影响再次开车。
停止励磁状态励磁电流指令：当接收到电机停车指令时，将励磁电流以k4倍斜率将励磁电流降至0。
步骤S611：通过PID控制算法，获得励磁调节电压，与载波比较产生PWM信号，触发励磁变流环节的电路。
所述PWM信号对全控型半导体功率器件进行通断控制。励磁变流环节的电路指具有直流-直流变换功能的变换器，本实施例采用H桥可逆斩波变换器。
本实施例通过采用了H桥可逆斩波变换器替代原系统的可控硅整流器向电机励磁绕组提供励磁电流，解决了储能式应急供电中共直流母线的问题；通过规划不同运行状态的励磁电流，降低了系统的空载损耗。采用该电路增加了励磁电流调节的快速性，提高了电励磁同步电机初始定位的准确性。
在一可选的实施例中，按照运行指令控制提升机运转前还包括：根据电池荷电状态及载荷质量，预判是否允许本次提升或下放。
参照图3所示，根据电池荷电状态及载荷质量，预判是否允许本次提升或下放，具体步骤包括：
步骤S620：控制电机零速运行，计算提升机载荷及上提该载荷消耗能量或下放该载荷回馈的能量。
具体的，上提或下放有效载荷m所消耗或者回馈的能量：
根据应急提升工况特点，由于运行速度较低，将上式近似等效为：
所述ηj为减速机效率，ηd为电动机效率，H为提升高度，T为提升或下放运行时间，m为载荷质量，V为电机运行速度。
步骤S621：根据上提或下放有效载荷所消耗或者回馈的能量及电池荷电状态，判断电池剩余可用电量能否完成本次提升。
具体的，根据上提或下放有效载荷m所消耗或者回馈的能量及电池荷电状态，第一方面，当提升机处于上提工况时，判断电池剩余可用电量能否完成本次提升，以防止因电池电量不足，导致提升容器停无法顺利到达指定位置。当处于下放工况时，判断电池剩余可存储电量空间能否回收本次下放回馈至电池的能量，以防止电池电量过盈，导致提升机减速制动时能量无法回馈。
步骤S622：若电池能够满足本次提升，则计算提升机最大允许运行速度，控制提升机实际运行速度小于等于最大运行速度，继续进行提升或下放流程。
具体的，根据直流母线电压计算提升机最大允许运行速度Vm：
Vm＝((直流母线电压/1.414)/UN)*VN。*K0
UN为电机的额定线电压，VN为电机处于额定转速下，提升机的额定运行速度。
K0为考虑电池电压浮动及电机动态超调的电压裕量，本实施例取K0＝90％。
控制提升机实际运行速度小于等于最大运行速度包括当接收的提升机速度指令大于提升机最大运行速度Vm时，将速度指令强制为提升机最大运行速度Vm。也包括当接收的速度指令小于提升机最大运行速度Vm时，向上位机发送提醒窗口，提醒操作人员可进一步增大提升机运行速度。
步骤S623：若电池无法满足本次提升，则发出停车或紧急停车命令；当接收到停车命令，控制提升机减速停车；当接收紧急停车命令，控制提升机立即抱闸停车。
本实施例中提出的依据电池荷电状态与载荷质量控制提升机运转的流程，通过比较电池荷电状态和载荷做功能量，预判应急提升能力，预防因电池装置电量下降导致提升机中途停车。该控制流程加强了应急提升运输的安全性。通过计算最大运行速度，提高提升机在应急电源供电工况下的运行效率。进一步，限制提升机运行在最大允许速度内，可提高提升机运行安全性。
步骤S700：根据市电回路1和2的工作正常状态判断是否退出应急供电模式。
具体的，当市电回路工作状态正常时，转入步骤S800；否则转入步骤S600，继续执行应急提升操作。
步骤S800：退出应急工作模式，将提升机由应急供电切换至市电供电，将励磁变流环节的电路切换至原电路。
具体的，将提升机供电系统的控制电和动力电由应急供电回路切换至市电回路。将励磁变流环节的电路切换至原电路。
上述实施例中，未涉及对电池装置的充电管理。为保证应急状态下电池装置具备足够的能量，本发明又一实施例提供了非应急工作状态下电池的充电管理流程。
在一可选实施例中，电励磁同步电机提升机储能式应急供电及驱动控制方法还包括：
步骤S900：在市电供电状态下对非应急工作状态下电池进行充电管理。
在本申请实施例中，在市电供电状态下对非应急工作状态下电池进行充电管理，参照图4所示，具体步骤包括：
步骤S910：检测提升机系统是否由市电供电。
检测提升机系统是否由市电供电包括根据市电工作状态判断市电回路是否正常；也包括提升机未处于应急工作模式。
步骤S920：判断电池是否需要充电。
在电池的荷电状态指示电荷量低于第一充电电荷时，启动电池充电。
本实施为满足重载下放时实现电机的减速回馈制动，电池装置必须保留足够的容量空间用以吸收回馈制动的电能。
进一步，第一充电电荷设定为电池组满电量减去单次下放提升容器的势能。单次下放提升容器的势能为Ep＝mgh,其中Ep为重力势能，m为提升容器的质量，g为地球表面重力加速度，h为井深。
步骤S930：根据电源装置与电池装置之间是否有充放电装置选择充电方式。
若电源装置与电池装置之间无充放电装置，控制电源装置工作于整流模式，向电池装置充电，充电至电池的荷电状态指示电荷量大于等于第一充电电荷时，则停止向电池充电。
控制电源装置工作于整流模式包括：采集电源装置三相交流电压、电流及直流输出电压，控制电源装置将交流电压转换为设定直流母线电压。
向电池装置充电包括：获取电池装置电压、电流及荷电状态，通过控制充电电流和充电电压向电池装置充电。
若电源装置与电池装置之间有充放电装置，控制电源装置工作于整流模式，控制充放电装置工作于降压模式向电池充电。
采集充放电池电压及充电电流，控制充放电装置工作于降压模式向电池充电的工作过程包括：在第一阶段，控制充电电流按照恒流方式充电，在第二阶段，控制充电电压按照恒压充电方式对电池充电。
在进行降压的过程中，实时考虑储能环节的荷电状态，以确保储能环节的安全性。
步骤S940：充电至电池的荷电状态指示电荷量大于等于第一充电电荷时，则停止向电池充电。
在非应急工作状态下对电池充电的控制流程，解决了应急供电装置中储能环节的充电问题，降低了电池环节的维护工作量，提升了应急供电的可靠性。
本实施例改进励磁直流变换环节的电路，从而产生适应电池供电环境下的励磁电流，解决了应急供电模式下电励磁同步电机转子磁场建立的问题。并且该方式较好的控制励磁电流，进一步实现应急供电环境下电励磁同步电机的高性能控制。
上述实施例方法的实施针对的是提升机为电励磁同步电机，当电励磁同步电机采用直流电机时，其步骤S420中，启动电源为低压直流电，通常为5-36伏，本实施例采用24V直流电。该启动电源负责向电源变换环节的控制电路、驱动电路供电，在无电状态下唤醒电源变换环节。步骤S600为接收提升机运行指令，需先启动励磁直流变换环节和电枢直流变换环节，再按照运行指令控制提升机运转。启动励磁直流变换环节实施与提升机为电励磁同步电机启动励磁直流变换环节相同，可参照上述启动励磁直流变换环节的步骤实施。
启动电枢直流变换环节包括控制电机的电枢电流，从而控制电机的转矩。现有技术中，由于矿井直流电机提升机电机的电枢电流可达3000A以上，因此该直流电机所需的直流电流通常采用可控硅整流方式获得。由于可控硅整流采用交流电源供电，该方式无法在本发明所提出的应急供电方式中实现。为解决该问题，参照图5所示，图5给出了一种应急供电方式下直流电机电枢绕组控制方法，通过改进电枢直流变换环节的电路拓扑，实现电池供电的条件下输出电枢电流，采用开关器件并联的方式，实现电枢电流的扩容，本实施例可达3000A以上。
步骤S630：采集电枢变流环节的输出电枢电流及输入直流电压。
输出电枢电流为输出至直流电机电枢绕组的电流，所述输入直流电压为电枢变换环节的电路输入电压。
步骤S631：接收电机控制单元发出的电枢电流指令。
电机控制单元是实施直流电机控制算法的部分，该部分计算电机的实时电枢电流指令。此部分属于本领域公知常识，因此采用了省略描述。
步骤S632：根据电枢电流指令和输出电枢电流反馈通过PID控制算法，获得电枢调节电压。
步骤S634：根据电枢调节电压和输入直流电压，产生PWM信号。
步骤S635：将PWM信号分别发送至对应的并联开关器件，触发电枢变流环节输出电枢电流。
PWM信号对开关器件进行通断控制，即斩波控制。开关器件指全控型半导体功率器件，如IGBT、IGCT等。电枢变流环节的电路指具有直流-直流变换功能的变换器，本实施例采用全桥可逆斩波变换器。开关器件采用并联的方式增大电流。本实施例电枢电流达3000A以上，因此本实施例采用器件并联的方式进行扩容。本发明并联扩容的方式不限于器件并联，亦可采用桥臂并联等方式进行扩容。
本实施例通过改进励磁变换环节及电枢变换环节的拓扑电路，以及采用并联扩容方式，从而产生适应电池供电环境下的直流电机电流，解决了应急供电模式下直流电机励磁电流和电枢电流的控制问题。并且该方式具有较好的电流控制精度，进一步实现应急供电环境下直流电机的高性能控制。
在一可选实施例中，矿井异步电机提升机储能式应急供电及驱动控制方法还包括：对电力电子设备进行基于模型预测的散热调节，所述电力电子设备包括电机的励磁回路和电枢回路的电能变换部分，以及应急电源装置中所使用的电力电子器件，散热调节过程包括：
采集电力电子设备温度，并对温度值进行压频变换成频率信号；
接收电力电子设备温度的频率信号，通过解码该频率信号获得电力电子设备的温度值，并对该温度值进行通信编码；
将数字温度值进行数据拟合，获取电力电子设备的实时散热模型；
根据电力电子设备的实时散热模型，预测下一时刻的电力电子装置温度；
根据预测的电力电子设备温度及散热模式，控制散热设备执行机构转速的变化。
本申请实施例中，将数字温度值进行数据拟合，获取电力电子设备的实时散热模型，包括：
建立电力电子设备的实时散热模型的回归方程；所述电力电子设备的实时散热模型的回归方程为：
T＝Xθ
其中，T代表电力电子设备的温度矩阵；X代表二维变量矩阵，X＝[I t]T,其中I代表三相电流有效值，t代表系统运行的时间；θ代表回归系数矩阵；
根据回归方程计算得出电力电子装置实时散热模型；计算方法如下：
P(N)＝P(N-1)-G(N)XT(N)P(N-1)]
其中，和/>为上一次的回归系数估计值和本次的回归系数估计值，
是对本次观测值的预测，T(N)是实际的温度值，G(N)为预测增益项，P(N)为中间项。
在一种实施方式中，电力电子设备的实时散热模型为：
其中，为回归系数估计值。
进一步，预测的下一时刻的电力电子装置温度为：
设定二维变量矩阵X＝[I(k),t+nΔT]T，计算二位变量矩阵情况下的电力电子设备的预测温度值；
其中，I(k)为采用数字信号处理芯片本次计算时刻的三相给定电流的有效值，ΔT设定为由电力电子器件传递到温度采集点的热传导时间，n为预测步长。
优选的，ΔT设定为0.05秒，n设定为10步。
进一步，散热模式包括：高性能散热模式和低功耗散热模式；所述高性能散热模式是指期望运行温度固定，将预测温度与设定温度进行实时比较获得散热设备执行机构的运行转速指令，进而控制散热设备执行机构按照指令转速运行；所述低功耗散热模式是指期望运行温度不固定，通过期望运行温度曲线获取与该曲线线性相关的期望运行温度Tref，根据期望运行温度Tref获得散热设备执行机构的运行转速指令，进而控制散热设备执行机构按照指令转速运行；
进一步，通过期望运行温度曲线获取期望运行温度Tref，包括：
当电力电子设备温度低于环境温度T0，第一期望运行温度Tref1为环境温度；
当电力电子设备温度在第一运行温度T1与第二运行温度T2之间时，设定电力电子设备期望温度为第二期望运行温度Tref2；
当电力电子设备温度在第二运行温度T2与第三运行温度T3之间时，设定电力电子设备期望温度为第三期望运行温度Tref3；
当电力电子设备温度大于第三运行温度T3，强制散热设备执行机构工作于最大速度运行，并发出报警信号；
当期望运行温度Tref在期望运行温度之间穿越时，期望运行温度Tref采用一次斜坡函数进行过渡；
优选的，散热设备执行机构的预设速度nset设定为50％nN，电力电子设备的期望运行温度Tref设定为45℃；在使用散热设备执行机构的期望运行速度nref时增加一次斜坡函数进行过渡。
进一步，转速指令由下式获得：
ifnref＜0,nref＝0
其中，nref为散热设备执行机构的期望运行速度，nset为散热设备执行机构的预速度；T为预测的电力电子设备温度，Tref为设定的电力电子设备的期望运行温度，Tmax为允许的最大电力电子设备的运行温度，Tmin为允许的最小电力电子设备的运行温度，nN为散热设备执行机构的额定转速；限定nref>0。
基于上述散热调节方法，下面以应急供电装置为例，简要叙述其散热调节原因及过程。由于该应急供电装置里采用了大量的电力电子器件，又由于电力电子器件工作时产生大量的热量，因此当装置待机或运行时，通过加装散热装置将热量带至装置外部。通常应急供电装置每部分的散热装置散热量设计为应急供电装置总容量的2％以上，即系统效率为98％左右。则散热装置在系统待机或者轻载运行时，会产生大量不必要的能源浪费，而这部分能量来自应急供电装置储存的电池电量，因此散热装置的散热效率降低了应急装置的运行效率，也缩短了电池应急工作的有效时间。为了提高提升机控制电源应急供电效率，对应急电源装置进行基于模型预测的散热调节，调节过程包括：采集电源装置温度，并对温度值进行压频变换成频率信号；接收电源装置温度的频率信号，通过解码该频率信号获得电源装置的温度值，并对该温度值进行通信编码；将数字温度值进行数据拟合，获取电源装置的实时散热模型；根据电源装置的实时散热模型，预测下一时刻的电源装置温度；根据预测的电源装置温度，控制电源装置执行机构转速的变化。
本实施例中，通过采集电力电子器件温度，并根据电流和温度对电力电子器件的温度进行预测。由于电力电子器件和散热器的热阻不同，导致其散热速度不同，进而导致预测步长不同。根据热阻和散热速度，选择预测步长为1秒。电源装置的期望运行温度设定为60度，允许的最大电源装置的运行温度设定为100度，允许的最小电源装置的运行温度设定为20度，电源装置执行机构的额定转速为6000r/min。根据预测的电源装置温度可计算出电源装置执行机构的期望运行速度nref。通过对应急电源变换系统里的电力电子装置进行温度预测，即根据温度和电流，对电力电子装置未来的温度进行预测，进而根据预测的温度，按需调节散热装置的运行速度，从而降低了电源变换系统的损耗，提高了电源变换系统的效率，减少了电池储存能量的消耗，延长了提升机储能式应急供电的时间，提高了提升机储能式应急供电系统的工作能力。
本发明提供的一种提升机储能式应急供电及驱动控制方法实现了当提升机市电供电正常时，向电池环节储能；当提升机市电供电异常时，由电池储能环节向提升机提供应急电源。替代了现有技术采用柴油机作为应急电源的系统，并且完善了提升机应急工作的控制流程，有效解决了系统低压控制部分的供电问题，实现了应急供电下的能量回收及高性能调速，提高了提升机系统的安全性。本实施例提供的在非应急工作状态下对电池充电的控制流程，解决了应急供电装置中储能环节的充电问题，降低了电池环节的维护工作量，提升了应急供电的可靠性。
为实现对现有技术中柴油机应急供电的改进，本发明提出一种电励磁同步电机提升机储能式应急供电及驱动控制装置，参照图6所示，该装置包括：
采集模块，用于实时采集市电1回路与市电2回路的工作状态；
第一判断模块，用于根据市电回路1和2的工作异常状态判断是否切除市电供电模式投入应急供电模式；
电源启动模块，用于将电池储存的直流电转换成三相交流控制电；
辅助及电控启动模块，用于启动提升机辅助单元和电控单元，并判断提升机是否具备运行条件；
提升机运行及励磁控制模块，用于接收提升机运行指令，启动励磁直流变换模块，按照运行指令控制提升机运转；所述励磁直流变流模块采用具有直流-直流变换功能的变流电路；
第二判断模块，用于判断是否退出应急供电模式；
切换模块，与第一判断模块、第二判断模块相连，用于根据第一判断模块、第二判断模块的判断结果对提升机的供电模式进行切换。
在本申请实施例中，电源启动模块包括：
电池启动模块：检测电池工作状态是否正常；所述电池工作状态包括：电池电压监测、电量计算及温度检测；
启动电源产生模块，用于利用电池储存的电能，产生启动电源进入电源转换环节；所述电源转换环节根据直流侧电压是否大于应急电源线电压有效值或是否需要三相动力电源选择出将电池储存的直流电转换成三相交流电的转换方式；
电能转换模块，用于根据选择的转换方式将直流电能转换成三相交流电能；
当直流侧电压是小于应急电源线电压的有效值的倍时，启动电源产生模块与电能转换模块之间增加第一直流升压模块；需要三相动力电源时，启动电源产生模块与交流电转换模块直接连接，增加第二直流升压模块。
励磁直流变流模块采用具有直流-直流变换功能的变流电路，本实施中采用全桥可逆斩波电路作为励磁直流变流模块的拓扑，如图7所示。图中1101及1102为连接直流输入的端子，1103为全控型半导体功率器件，1104及1105连接电励磁同步电机的励磁绕组。
当提升机为直流电机时，将提升机为异步电机的电励磁同步电机提升机储能式应急供电及驱动控制装置中的提升机运行及励磁控制模块，设置为接收提升机运行指令，启动电机励磁直流变换模块，启动电机电枢直流变换模块，按照运行指令控制提升机运转。励磁直流变流模块采用具有直流-直流变换功能的变流电路，本实施中采用全桥可逆斩波电路作为励磁直流变流模块的拓扑。电枢直流变流模块采用具有直流-直流变换功能的变流电路，本实施中采用全桥可逆斩波电路作为励磁直流变流模块的拓扑，如图8所示。图中1201及1202为连接直流输入的端子，1203、1204为全控型半导体功率器件，1205及1206连接直流电机的励磁绕组。1203、1204通过器件并联实现电枢绕组电流的扩容。
要说明的是，上述实施例提供的一种电励磁同步电机提升机储能式应急供电及驱动控制装置在执行一种电励磁同步电机提升机储能式应急供电及驱动控制方法时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将设备的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的一种电励磁同步电机提升机储能式应急供电及驱动控制装置与一种电励磁同步电机提升机储能式应急供电及驱动控制方法实施例属于同一构思，其体现实现过程详见一种电励磁同步电机提升机储能式应急供电及驱动控制装置，这里不再赘述。
本发明实施例中电源装置的采用如图9所示电路拓扑。由配置LCL滤波器的三相整流器组成，主回路选择全控型开关半导体器件。输入直流端子1301及1302连接至直流母线，三相电感1304、三相电容1305、三相电感1306组成LCL滤波器，1307为三相输出端子。
本发明实施例中充放电装置如图10所示，由电流可逆斩波电路组成。当处于正常工作模式向电池充电及应急工作模式向电池回馈能量时，所述可逆斩波电路工作于降压模式，将直流母线电压降低并控制充电电流向电池充电。当处于应急工作模式向控制电切换装置输出电源，所述可逆斩波电路工作于升压模式，将电池电压升高并控制放电电流稳定直流母线电压。该电路中，端子1401连接正母线，端子1402连接负母线，器件1403与器件1404为IGBT和二极管并联的功率半导体器件，端子1406连接电池模块的正极，端子1407连接电池模块负极，电感1405处于器件1403与器件1404的中间点与端子1406之间。附加说明，充放电模块可由隔离型或者非隔离型DC-DC变换器组成。电池装置由储能元件和电池管理单元组成。储能元件如锂离子电池，超级电容，铅蓄电池，镍基二次碱性电池等。本实施例采用锂离子电池，通过将锂离子电池串联形成串联模块，再将多组串联模块并联形成电池组。可由电池管理单元对电池状态信息采集、控制、信息传输、参数监测、保护控制、电池均衡及电量计量等。
本发明在提升机运行控制模块中，提出了一种提升机运转控制装置，其结构示意图如图11所示。零速控制及能量计算模块：用于通过逆变装置控制电机零速运行，计算提升机载荷及上提该载荷消耗能量或下放该载荷回馈的能量。判断模块：用于根据上提或下放有效载荷m所消耗或者回馈的能量及电池荷电状态，判断是否允许本次上提或下放。最大允许速度计算模块：用于计算提升机最大允许运行速度，控制提升机实际运行速度小于等于最大运行速度。停车控制模块：用于当接收到停车命令时，控制提升机减速停车。当接收紧急停车命令，控制提升机立即抱闸停车。
提升机运行控制模块中用到了逆变装置，如图12所示，逆变装置，所述逆变器由端子1501连接正母线，端子1502连接负母线。主回路由全控型开关半导体器件1503组成。输出三相端子1504连接至动力电切换装置。
需要说明的是，本发明实施例中的各个功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独的物理存在，也可以两个或者两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块可以采用硬件的形式实现也可以采用软件功能模块的方式实现。
在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

Claims (10)

1.一种电励磁同步电机提升机储能式应急供电及驱动控制方法，其特征在于：该方法包括：
实时采集市电回路1与市电回路2的工作状态；
根据市电回路1和2的工作异常状态判断是否切除市电供电模式投入应急供电模式；
投入应急供电模式，将提升机由市电供电切换至应急供电；所述应急供电的电能由电池提供；
将电池储存的直流电转换成三相交流控制电；
启动提升机辅助单元和电控单元，并判断提升机是否具备运行条件；
接收提升机运行指令，启动励磁直流变换环节，按照运行指令控制提升机运转；
所述启动励磁直流变换环节，包括：
根据应急提升电机运行状态规划励磁电流指令；
通过PID控制算法，获得励磁调节电压，与载波比较产生PWM信号，触发励磁变流环节的电路；
根据市电回路1和2的工作正常状态判断是否退出应急供电模式；
退出应急工作模式，将提升机由应急供电切换至市电供电，将励磁变流环节的电路切换至原电路。
2.根据权利要求1所述的电励磁同步电机提升机储能式应急供电及驱动控制方法，其特征在于：所述将电池储存的直流电转换成三相交流控制电，包括：
检测电池工作状态是否正常；所述电池工作状态包括：电池电压、电量及温度；
利用电池储存的电能，产生启动电源进入电源转换环节；
所述电源转换环节根据直流侧电压是否大于应急电源线电压有效值或是否需要三相动力电源选择出将电池储存的直流电转换成三相交流电的转换方式；
根据选择的转换方式将直流电能转换成三相交流电能。
3.根据权利要求2所述的电励磁同步电机提升机储能式应急供电及驱动控制方法，其特征在于：所述根据选择的转换方式将直流电能转换成三相交流电能，包括：
当直流侧电压大于应急电源线电压的有效值倍时,选择直接将直流电能转换成三相交流控制电的转换方式；
当直流侧电压小于应急电源线电压的有效值倍时,选择先将输出直流电压升压至第一直流电压设定值，再将直流电能转换成交流控制电的转换方式；
当需要三相动力电源时，选择先将直流电能转换成交流控制电，再将输出电压升压至第二直流电压设定值的转换方式；所述第二直流电压设定值为提升机动力电源的线电压有效值的倍；所述第二直流电压设定值大于等于第一直流电压设定值；
所述将直流电能转换成三相交流电能，包括三个阶段：
第一阶段，控制输出交流电压频率为设定频率；
第二阶段，交流电压幅值按斜坡上升至交流电压幅值设定值；
第三阶段，进行电源电压幅值和频率的外环闭环控制，该外环闭环控制输出有功电流和无功电流的给定值；采样获得有功电流和无功电流反馈值，进而对有功电流和无功电流进行内环闭环控制，最终输出幅值及频率稳定的应急电源。
4.根据权利要求1所述的电励磁同步电机提升机储能式应急供电及驱动控制方法，其特征在于：所述接收提升机运行指令，启动励磁直流变换环节，按照运行指令控制提升机运转前，还包括：
根据电池荷电状态及载荷质量，预判是否允许本次提升或下放。
5.根据权利要求4所述的电励磁同步电机提升机储能式应急供电及驱动控制方法，其特征在于：所述预判是否允许本次提升或下放，包括：
控制电机零速运行，计算提升机载荷及上提该载荷消耗能量或下放该载荷回馈的能量；
根据上提或下放有效载荷所消耗或者回馈的能量及电池荷电状态，判断电池剩余可用电量能否完成本次提升；
若电池能够满足本次提升，则计算提升机最大允许运行速度，控制提升机实际运行速度小于等于最大运行速度，继续进行提升或下放流程；
若电池无法满足本次提升，则发出停车或紧急停车命令；当接收到停车命令，控制提升机减速停车；当接收紧急停车命令，控制提升机立即抱闸停车。
6.根据权利要求1所述的电励磁同步电机提升机储能式应急供电及驱动控制方法，其特征在于：所述根据电机运行状态规划励磁电流指令，包括：
设定电机运行状态，所述电机运行状态包括：首次启动定位状态、定位后等待运行状态、电机运转状态、停车状态，停止励磁状态；
根据电机运行状态及提升机运行指令，分别规划不同的励磁电流指令：
首次启动定位状态励磁电流指令：通过向励磁绕组输入直流电流对电励磁同步电机进行初始定位，采用k1倍空载励磁电流作为励磁电流的给定，并采用阶跃给定的方式对电机强激励磁；
定位后等待运行状态励磁电流指令：待初始定位结束，将励磁电流降至k2倍空载励磁电流，等待接收电机运行指令；
电机运转状态励磁电流指令：当接收到电机运转指令后，第一阶段将励磁电流阶跃提升至k3倍额定空载电流；第二阶段，动态跟踪电机磁链控制所需的励磁电流；
停车状态励磁电流指令：当接收到电机停车指令时，将励磁电流以k4倍斜率将励磁电流降至k2倍额定励磁电流；
停止励磁状态励磁电流指令：当接收到电机停车指令时，将励磁电流以k4倍斜率将励磁电流降至0。
7.根据权利要求1所述的电励磁同步电机提升机储能式应急供电及驱动控制方法，其特征在于：所述电励磁同步电机提升机储能式应急供电及驱动控制方法还包括：在市电供电状态下对非应急工作状态下电池进行充电管理；
所述在市电供电状态下对非应急工作状态下电池进行充电管理，包括：
检测提升机系统是否由市电供电；
判断电池是否需要充电；所述判断方法为在电池的荷电状态指示电荷量低于第一充电电荷时，启动电池充电；所述第一充电电荷与电池满充电荷之间留有裕量；所述第一充电电荷设定为电池组满电量减去单次下放提升容器的势能；所述单次下放提升容器的势能为：
Ep＝mgh
其中，Ep为重力势能，m为提升容器的质量，g为地球表面重力加速度，h为井深；
根据电源装置与电池装置之间是否有充放电装置选择充电方式；若电源装置与电池装置之间无充放电装置，控制电源装置工作于整流模式，向电池装置充电，充电至电池的荷电状态指示电荷量大于等于第一充电电荷时，则停止向电池充电；
若电源装置与电池装置之间有充放电装置，控制电源装置工作于整流模式，控制充放电装置工作于降压模式向电池充电；
充电至电池的荷电状态指示电荷量大于等于第一充电电荷时，则停止向电池充电；
控制充放电装置工作于降压模式向电池充电的工作过程包括：第一阶段，控制充电电流按照恒流方式充电；第二阶段，控制充电电压按照恒压充电方式对电池充电。
8.根据权利7所述的电励磁同步电机提升机储能式应急供电及驱动控制方法，其特征在于：该方法还包括：对电力电子设备进行基于模型预测的散热调节，所述电力电子设备包括电机的励磁回路和电枢回路的电能变换部分，以及应急电源装置中所使用的电力电子器件，散热调节过程包括：
采集电力电子设备温度，并对温度值进行压频变换成频率信号；
接收电力电子设备温度的频率信号，通过解码该频率信号获得电力电子设备的温度值，并对该温度值进行通信编码；
将数字温度值进行数据拟合，获取电力电子设备的实时散热模型；
根据电力电子设备的实时散热模型，预测下一时刻的电力电子装置温度；
根据预测的电力电子设备温度及散热模式，控制散热设备执行机构转速的变化。
9.根据权利8所述的电励磁同步电机提升机储能式应急供电及驱动控制方法，其特征在于：
所述电源装置的实时散热模型为：
其中，T代表电源装置的温度矩阵；X代表二维变量矩阵，X＝[It]T,其中I代表三相电流有效值，t代表系统运行的时间；为回归系数估计值；
所述散热模式包括：高性能散热模式和低功耗散热模式；所述高性能散热模式是指期望运行温度固定，将预测温度与设定温度进行实时比较获得散热设备执行机构的运行转速指令，进而控制散热设备执行机构按照指令转速运行；所述低功耗散热模式是指期望运行温度不固定，通过期望运行温度曲线获取与该曲线线性相关的期望运行温度Tref，根据期望运行温度Tref获得散热设备执行机构的运行转速指令，进而控制散热设备执行机构按照指令转速运行；
所述通过期望运行温度曲线获取期望运行温度Tref，包括：
当电力电子设备温度低于环境温度T0，第一期望运行温度Tref1为环境温度；
当电力电子设备温度在第一运行温度T1与第二运行温度T2之间时，设定电力电子设备期望温度为第二期望运行温度Tref2；
当电力电子设备温度在第二运行温度T2与第三运行温度T3之间时，设定电力电子设备期望温度为第三期望运行温度Tref3；
当电力电子设备温度大于第三运行温度T3，强制散热设备执行机构工作于最大速度运行，并发出报警信号；
当期望运行温度Tref在期望运行温度之间穿越时，期望运行温度Tref采用一次斜坡函数进行过渡；
所述预测的下一时刻的电力电子装置温度为：
设定二维变量矩阵X＝[I(k),t+nΔT]T，计算二位变量矩阵情况下的电源装置的预测温度值；
其中，I(k)为采用数字信号处理芯片本次计算时刻的三相给定电流的有效值，ΔT设定为由电力电子器件传递到温度采集点的热传导时间，n为预测步长；
所述转速指令由下式获得：
ifnref＜0,nref＝0
其中，nref为电源装置执行机构的期望运行速度，nset为电源装置执行机构的预设速度；T为预测的电源装置温度，Tref为设定的电源装置的期望运行温度，Tmax为允许的最大电源装置的运行温度，Tmin为允许的最小电源装置的运行温度，nN为电源装置执行机构的额定转速；限定nref>0。
10.一种电励磁同步电机提升机储能式应急供电及驱动控制装置，其特征在于：该装置包括：
采集模块，用于实时采集市电1回路与市电2回路的工作状态；
第一判断模块，用于根据市电回路1和2的工作异常状态判断是否切除市电供电模式投入应急供电模式；所述应急供电的电能由电池提供；
电源启动模块，用于将电池储存的直流电转换成三相交流控制电；
辅助及电控启动模块，用于启动提升机辅助单元和电控单元，并判断提升机是否具备运行条件；
提升机运行及励磁控制模块，用于接收提升机运行指令，启动励磁直流变换模块，按照运行指令控制提升机运转；所述励磁直流变流模块采用具有直流-直流变换功能的变流电路；
第二判断模块，用于判断是否退出应急供电模式；
切换模块，与第一判断模块、第二判断模块相连，用于根据第一判断模块、第二判断模块的判断结果对提升机的供电模式进行切换。
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