电梯能馈系统及其电能质量控制方法探讨-不知不识网

本文作者依据多年工作经验，从电梯能量回馈技术的发展情况入手，对电梯能馈系统设计过程中比较关键的交流电感值设计、直流母线电容值的设计以及锁相环设计进行研究。

【关键词】电梯能馈系统 PWM整流器谐波抑制直接功率控制模糊控制

本文从目前国内广泛使用的Variable Voltge Variable Freuency， VVVF（下文简述为变压变频）电梯为入手点，使用双向流动三相电压型的PWM作为外挂能量的回馈器，对电力电子技术及其控制措施进行阐述，提出创新型实验模式，提出详细的设计方法，通过完善系统的方式来控制电能质量，提升电梯能馈系统的实际使用效率。

1 交流电感值设计、直流母线电容值的设计以及锁相环设计

电梯能馈系统的实际设计方向主要分为硬件设计以及软件设计这两方面，硬件设计的电路主要由电路以及控制电路构成，主电路主要是电路主要元器件参数的选择，而控制电路部分则需要构建多种形式的电路结构，对主电路的构建起到一定的辅助作用。电梯能馈系统设计基本要求是满足并网前提下的能量双向传输，功率因数较大，并且正弦度好，谐波小。如果电梯曳引机处于整流状态，则网侧的电流和电压会保持相同位，能量会通过电网转流向曳引机。如果处于发电状态，网侧的电力和电压会保持相反的状态，且直流母线的电压会比较稳定，所以下文将主要对交流电感值设计、直流母线电容值的设计以及锁相环设计三方面进行详细的分析，并提出设计方式，优化能馈系统。

1.1 交流电感值设计

交流电感值设计是电梯能馈系统中的重要环节，并且设计的好坏将直接影响到电梯能馈系统的运行效率，所以必须保证设计的科学性与合理性。通常情况下，交流侧电感主要用于过滤交流侧的PWM电流，通过该方式试下变换器交流侧正弦波电流，有时也可以隔离电网内部电压和交换器交流侧位置的电压，让变换器接收到良好电流波形，同时也可以向电网当中传输部分无功功率，实现纯电容运行。系统运行过程中的等效抗阻可以让变换器的控制系统获取阻尼持性，辅助系统正常运行。如果整流器稳定在系统内部单位功率因数下时，其瞬间的有功功率情况完全取决于交流电的电流，所以需要寻找功率和电感二者之间的关系。省略电阻R，且Q=0，则可以得到下述公式1当中的计算公式。

1.2 直流母线电容值的设计

电流母线电容值设计也是电梯能馈系统中比较重要的环节，与交流电感值设计在能馈系统中的重要性的相同的，设计好坏都将直接影响到电梯能馈系统的运行效率。直流电容其自身主要作用就是用来稳定直流电压，也可以对直流侧谐波的电压产生一定程度的控制作用。如果系统出现负载扰动，也可以减少相应的直流电压波动。在面对电压型PWM整流器的时候，需要考虑严重负载变化情况下的直流电压波动范围，需要在波动允许的范围内部来选择电容器。

考虑到负载电流主要通过额定的ILn突然提升到ILm在特定情况下，为了充分满足负载功率的需求，有功功率会出现突增且质量电压会有所下降，提升速度与电压下降速度为

拟定t0时开始产生突变，那么上述公式的初始条件即为

从上述公式的初始条件入手，计算最小的直流电压以及最大的直流电压的波动，

在电梯的实际运行过程中，其负载电流如果发生突增，必然需要短暂的时间来完成突增，不可能瞬间实现，所以必须要明确电容值，通常这时测定出的电容值要比实际情况偏大。

1.3 锁相环设计

电梯的能馈系统并联PWM整流器算法通常会在处于同步状态的dq坐标之下实现。dq坐标系，其d轴是按照电网的电压矢量来进行定向的，坐标的变换角和电网电压的食量相角的相同的，所以在设计之前需要先获取电压电网的相位信息。软件锁相属于闭环锁相的一种方式，不仅可以完成闭环调节，同时也可以保证锁相的输出角可以快速的对电网电压的频率或者是相位进行跟踪，整体干扰性较高。三项软件的锁相环通常情况下的用来实现dq坐标系内部d轴的，实现dq坐标系的旋转角度与电网基波的正序电压矢量角完全重合即可。为了保证实验的准确性与科学性，三项软件的锁相环一般情况下都会采用下述结构示意图中的模式来构建。

在图1当中，abc-dq坐标的变换可以实现鉴相，并且低通滤波自身的功能可以通过pi的调节来实现。实验中电网额定角的频率中，可以当做压控振荡器中心角频率来使用，rem可以将锁相输出角自身的范围控制在0-2π的区域内，所以可以先假定三相电网基波的正序电压为

通过分析电压矢量定义可以计算出电网基波的正序电压矢量

从上述公式中可以计算出，电网基波正序电压矢量的角在经过一系列的坐标转换以后，可以满足

从公式计算结果中可以发现，因为Uq和锁相误差的符号相同，所以的数值最小化时，。并且uq符号的大小将会直接反映出锁相误差符号的大小。经过调解以后，输出控制电压uc调整压控振荡器的整体输出频率，直至满足时即可。通过上述设计来满足电梯能馈系统的正确运行，保证电能质量，并对电能质量进行深层次控制。

2 结束语

随着可持续发展观的提出，各行业都在努力践行可持续发展理念，电梯也不例外。传统模式下的电梯耗电量极大，违背了节能的理念，需要改进。本文从完善目前使用较为普及的电梯能馈系统的角度入手，详细的改善了其中部分设计环节，旨在通过完善系统质量的方式来保证电能质量控制，促进可持续发展，为电梯相关理念的日后发展铺垫道路。

参考文献

[1]叶英华，刘进军，何益宏，王兆安.通用电能质量控制器的统一控制系统及其数字化实现中国电工技术学会电力电子学会第八届学术年会论文集[A].中国会议：222-224.

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