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随着中国房地产业高速发展,高层建筑对电梯需求不断快速增长,对电梯系统性能的要求也越来越高,安全、稳定、方便、节能已经成为电梯系统的基本要求。在电梯系统中,核心部件为电梯变频器控制系统,其控制性能的好坏直接影响到电梯的运行效果。所以说,设计电梯系统,关键是设计电梯变频器控制系统。
目前,国内电梯变频器的整体技术落后,变频器产品所用半导体功率器件的制造业几乎是空白;变频器大多依靠国外进口,并没有形成一定的技术和生产规模;产品可靠性及工艺水平不高,产量和市场占有率较低。因此,对电梯变频器控制系统的深入研究,既可以提升国内电梯行业的技术水平,又可以打破外国产品在国内市场的垄断局面,带来丰厚的经济效益。
本文首先概述了变频调速技术在国内外的发展情况和发展趋势,列举了电梯变频器控制系统的性能要求。然后,介绍了电梯变频器的结构原理和数学模型,对电梯变频器主电路各组成部分进行了详细的解说,并分析了脉幅调制和脉宽调制两种电压调制方法,对系统中采用的空间矢量脉冲宽度调制(SVPWM)方法进行详细介绍。在控制策略选择部分,分析了变频器标量控制和矢量控制策略的原理,针对典型的标量控制(V/F控制)和矢量控制方法提出了各自的控制方案。
控制系统设计是论文的重点,分为硬件设计和软件设计两个部分。在硬件设计中,首先提出了硬件系统总体结构设计方案,然后详细介绍主控制板和操作面板各功能电路的设计方法。软件设计分成:软件设计要求、主控制板软件设计、操作面板软件设计、操作面板和主控制板之间的通信四个部分。主要阐述了软件系统的设计要求、设计方案、组织结构、控制算法实现、程序流程和通信协议。
最后,在系统测试与分析中,测试和分析了系统典型的输出波形,包括PWM波特性分析,输出电压波形分析、频谱分析等。