摘要：本文介紹了電梯工作的基本原理，分析電梯能量回饋系統(tǒng)的工作原理，給出能量回饋過(guò)程中系統(tǒng)應(yīng)滿足的控制條件，最后根據(jù)控制要求給出電梯能量回饋系統(tǒng)的控制方案。在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路，搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，并給出一些主要實(shí)驗(yàn)波形。
　　關(guān)鍵詞：電梯 能量回饋原理 控制方案
　　中圖分類號(hào)： TU8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791(2011)04(a)-0000-00
　　
　　1 電梯工作原理
　　我們可以把電梯簡(jiǎn)單理解成一個(gè)兩端分別懸掛轎廂和配重的定滑輪組，起滑輪作用的曳引機(jī)實(shí)際上就是一部電動(dòng)機(jī)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)正向或者反向旋轉(zhuǎn)時(shí)，轎廂會(huì)相應(yīng)的上行或者下行，實(shí)現(xiàn)了電梯運(yùn)送乘客或者貨物的目的。位于電梯控制系統(tǒng)中的變頻器是驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的裝置。一般來(lái)講，電梯平衡系數(shù)為45%左右，即轎廂內(nèi)放置45%左右載重時(shí)，轎廂與電梯配重的重量相當(dāng)。我們可以將電梯的運(yùn)行分為以下幾種工況：(1)轎箱或配重較輕的一邊上升，比如空車上行和滿載下行，這是系統(tǒng)釋放勢(shì)能的過(guò)程，此時(shí)曳引機(jī)工作在發(fā)電狀態(tài)。(2)轎箱或配重較輕的一邊下降，比如空車下行與滿載上行，此時(shí)系統(tǒng)勢(shì)能在不斷增加，曳引機(jī)工作在電動(dòng)狀態(tài)。(3)當(dāng)電梯到達(dá)所在樓層減速制動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)釋放動(dòng)能，此時(shí)曳引機(jī)也工作在發(fā)電狀態(tài) [1]。當(dāng)電梯運(yùn)行在（1）、（3）工況時(shí)，曳引機(jī)工作在發(fā)電狀態(tài)，所產(chǎn)生的能量通過(guò)電動(dòng)機(jī)和變頻器轉(zhuǎn)化為變頻器直流母線上的直流電能。這些能量被臨時(shí)存儲(chǔ)在變頻器直流回路的大電容中，隨著電梯工作時(shí)間的持續(xù)，電容中的電能和電壓會(huì)逐漸升高，導(dǎo)致過(guò)壓故障，使電梯停止工作。
　　
　　2 能量回饋原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案
　　能量回饋系統(tǒng)是將電梯變頻器直流側(cè)大電容中儲(chǔ)存的直流電能轉(zhuǎn)換為交流電，并回送到電網(wǎng)，系統(tǒng)的主回路結(jié)構(gòu)，主要由濾波電容、三相IGBT全橋、串聯(lián)電感及一些外圍電路組成。電梯能量回饋系統(tǒng)的輸入端與電梯變頻器的直流母線側(cè)相連，輸出端與電網(wǎng)側(cè)相連。電梯能量回饋的本質(zhì)是將直流電能轉(zhuǎn)換為交流電能的有源逆變，其目的是將曳引機(jī)在發(fā)電狀態(tài)下產(chǎn)生的直流電能通過(guò)逆變回饋交流電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能并盡量避免逆變輸出電能對(duì)電網(wǎng)的污染。根據(jù)以上要求，本文設(shè)計(jì)了以AVR單片機(jī)為控制核心的電梯能量回饋系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由中央處理單元（AVR單片機(jī)）、同步信號(hào)檢測(cè)單元、邏輯保護(hù)控制單元及功率逆變單元（IPM模塊）組成，外加直流母線電流檢測(cè)單元、直流母線電壓檢測(cè)單元等多種保護(hù)功能，只要任何一種保護(hù)起作用，都將封鎖逆變控制信號(hào)的輸出，及時(shí)對(duì)IPM驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行封鎖，保護(hù)IPM模塊及其他電路不致?lián)p壞，提高能量回饋系統(tǒng)的安全性[3]。
　　
　　3 能量回饋系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)及分析
　　本文制作實(shí)驗(yàn)電路板，包括主電路板和IPM的隔離接口電路板。主電路板主要包括并網(wǎng)同步電路，直流母線電壓檢測(cè)電路，直流母線電流檢測(cè)電路，ATmega128單片機(jī)及其外圍電路，可編程邏輯器件EPM7032s及其外圍電路，以及電源和下載接口。隔離接口電路板是用來(lái)驅(qū)動(dòng)IPM模塊工作。實(shí)驗(yàn)平臺(tái)為電網(wǎng)電壓先經(jīng)過(guò)變壓器接入到主電路板的輸入端，主電路板的輸出端連接隔離接口電路板，隔離接口電路板的輸出再連接到IPM模塊，電路板中的所有電源由電源模塊提供。最終制作好電梯能量回饋系統(tǒng)的裝置。系統(tǒng)上電后工作正常，電網(wǎng)電壓經(jīng)變壓器后，輸出A相過(guò)零點(diǎn)信號(hào)。三相過(guò)零點(diǎn)信號(hào)經(jīng)過(guò)可編程邏輯器件后，開(kāi)關(guān)器件T1和T6的并網(wǎng)同步信號(hào)與電網(wǎng)線電壓UAB的關(guān)系分別如圖1和圖2所示。開(kāi)關(guān)器件T1和T6同步信號(hào)的關(guān)系如圖3所示。同一橋臂上的開(kāi)關(guān)器件T1和T4同步信號(hào)的關(guān)系如圖4所示。采用基于調(diào)制函數(shù)的SVPWM算法對(duì)ATmega128單片機(jī)編程，單極性調(diào)制，工作角120°，開(kāi)關(guān)頻率為9kHz，調(diào)制度為0.5，編程后開(kāi)關(guān)器件T1的驅(qū)動(dòng)信號(hào)波形如圖5所示，圖6是開(kāi)關(guān)器件T1和T4的驅(qū)動(dòng)信號(hào)波形。圖7是開(kāi)關(guān)器件T1的驅(qū)動(dòng)信號(hào)放大后的波形。由于時(shí)間和條件的限制，隔離接口電路輸出的T1～T6的驅(qū)動(dòng)信號(hào)沒(méi)有接入到IPM模塊上進(jìn)行測(cè)試。
　　
　　
　　參考文獻(xiàn)
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