变频驱动及速度控制技术在液压电梯中的应用

论文摘要

液压电梯由于其运行噪声低、占用土建面积小等优势,具有广阔的市场前景。目前,液压电梯大多采用阀控调速技术,此类型液压电梯运行舒适感较差、系统能耗较大。本论文基于某新型变频驱动液压电梯的研制过程,探讨了液压电梯启动、制动平层速度控制方法及变频驱动的实现方法,以达到提高液压电梯的舒适度,降低能耗的目的。电梯起制动性能是考核电梯的运行舒适度的重要指标,液压电梯的起制动速度控制问题是该电梯研制的难点。本文首先从影响液压电梯启动速度的泄漏量、压力平衡两大要素入手,详细分析了影响液压系统泄漏量的主要因素,提出了通过电梯运行自动辨识泄漏量并进行补偿的方法。同时,讨论了以增加蓄能器及动态调整压力闭环时间的手段,实现液压系统压力快速平衡的方法。在泄漏量自动补偿及压力快速平衡的基础上,给出了优化的液压电梯启动控制步骤。在电梯制动平层方面,较传统液压电梯的爬行停止方法,本文研究了利用轿厢限速器编码器直接反馈电梯运行距离及速度,软件自动计算减速点及减速距离,实现无爬行段的直接停层方案。进一步探讨了,液压电梯直接停层末段产生速度偏差时的修正办法。电梯的实际运行效果验证了启动及制动停层速度控制方法的有效性。本文的另一个重点是液压电梯中变频驱动技术的应用。通过变压变频技术调节液压泵驱动电机的转速,控制液压系统的流量,驱动液压电梯运行。由于减少了液压系统的溢流损失,该方法有效降低了液压电梯的能耗。本文给出了电梯变频驱动环节的软件结构。分析了油温及流速对理想力矩的影响,提出了具有油温及流速前馈控制的变频驱动速度环结构。详细介绍了矢量控制变频调速的原理,说明了变频驱动电流环中各模块的结构及功能。对于批量生产的电机参数不一致导致控制性能变差问题,本文提出了通过电梯运行自动辨识参数的解决办法,同样通过样梯实际运行验证了该方法的有效性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 液压电梯市场概况
• 1.2 液压电梯控制技术
• 1.2.1 阀控液压电梯控制技术
• 1.2.2 容积调速（变频驱动）液压电梯控制技术
• 1.3 变频调速液压电梯优势
• 1.4 变频液压电梯技术研究现状
• 1.4.1 日本三菱变频液压电梯
• 1.4.2 瑞士柏林格变频液压电梯
• 1.4.3 浙江大学轿厢速度直接反馈变频液压电梯
• 1.5 本课题的主要研究内容和意义
• 1.6 本章小结
• 第二章 某型变频液压电梯原理
• 2.1 某型变频液压电梯系统结构及原理
• 2.1.1 某型变频液压电梯系统框图
• 2.1.2 液压系统主要部件功能
• 2.1.3 电梯运行过程
• 2.2 电气硬件系统结构
• 2.2.1 电气硬件系统框图
• 2.2.2 电气主要部件功能
• 2.3 电气软件系统结构
• 2.3.1 软件系统框图
• 2.3.2 各部分功能
• 2.4 本章小结
• 第三章 速度控制环节的研究
• 3.1 引言
• 3.2 启动速度控制
• 3.2.1 泄漏量的补偿
• 3.2.1.1 泄漏量的自动辨识
• 3.2.1.2 泄漏量的辨识原理
• 3.2.1.3 泄漏量的补偿基准
• 3.2.1.4 泄漏量的补偿方法
• 3.2.2 压力平衡
• 3.2.2.1 蓄能器的使用
• 3.2.2.2 压力闭环时间调整
• 3.2.3 启动步骤
• 3.3 制动停层时的速度控制
• 3.3.1 普通液压电梯的停止方法
• 3.3.2 速度闭环直接停靠方法的研究
• 3.3.2.1 速度闭环直接停靠原理
• 3.3.2.2 平层位置的速度校正
• 3.4 样梯运行效果
• 3.5 本章小结
• 第四章 变频驱动环节的设计
• 4.1 引言
• 4.2 变频驱动软件框架
• 4.3 速度环的设计
• 4.3.1 油温及流速的影响
• 4.3.1.1 流速对理想力矩的影响
• 4.3.1.2 油温对理想力矩的影响
• 4.3.2 速度环结构
• 4.3.2.1 前馈控制原理
• 4.3.2.2 速度环结构
• 4.4 电流环的设计
• 4.4.1 矢量控制原理
• 4.4.2 异步电动机的多变量数学模型
• 4.4.3 异步电动机在二相旋转轴系上的方程
• 4.4.4 电流环的结构
• 4.5 本章小结
• 第五章 电动机参数的自动辨识
• 5.1 引言
• 5.2 电动机参数辨识方法
• 5.3 电动机参数辨识结果
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 本文总结
• 6.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文目录