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《电梯专用四象限变频器系统设计与实现》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、机电工程技术2!0""08#年第$37%卷第0"&1期研究与开发电梯专用四象限变频器系统设计与实现肖兵,刘华东(华南理工大学自动化科学与工程学院,广东广州510640)摘要:本文基于面向对象技术开发了电梯变频器实时多任务软件系统。该系统采用四层递阶层次结构实现软件功能的并行扩展,使模块间尽可能无耦合关系。同时,引入虚拟设备逻辑概念,实现宏观的逻辑概念解耦与微观的软件模块解耦,极大地提高了软件的易扩展性和稳定性。关键词:电梯变频器;电能回馈;虚拟设备;解耦中图分类号:TN773TU857文献标识码:A文章编号:1009-9492(2008)01-0035-041引言
2、流环节、控制电路,如图1所示。我国是世界第一电梯制造大国,但电梯变频器基本采电梯变频器要实现四象限运行,必须满足以下条件:用国外产品,中小功率电梯专用变频器一般是采用电阻能1)网侧端需要采用可控变流器。当电机工作于能量耗制动,与现在提倡处处节能的大环境格格不入。所以,回馈状态时,为了实现电能回馈电网,网侧变流器必须工开发具有电能回馈功能的四象限电梯专用变频器具有重要作于逆变状态,不可控变流器不能实现逆变。的现实意义。2)直流母线电压要高于回馈阀值。变频器要向电网本软件设计是基于美国TI公司专门针对电机控制的回馈能量,直流母线电压值一定要高于回馈阀值,只有这32位D
3、SP芯片TMS320F2811[1],主要介绍电梯专用变频样才能够向电网输出电流。电网电压和变频器耐压性能决器结构,以及在DSP的C/C++集成开发环境CCS(Code定阀值大小。ComposerStudio)下,如何基于面向对象技术,开发电梯3)回馈电压频率与相位必须和电网电压相同。回馈变频器实时多任务软件系统。过程中必须严格控制其输出电压频率和电网电压频率相同,避免浪涌冲击。2四象限电梯变频器的体系结构所设计的四象限电梯变频器为电压型交-直-交变频3变频器能量回馈控制器,其基本结构包括网侧变流器、负载侧变流器、中间直本设计采用与电机矢量控制类似的方法进行回馈控
4、图1四象限电梯变频器结构图收稿日期:2007-07-05;修订日期:2007-11-2635研究与开发机电工程技术!2"00"#8年第3$%7卷第"01&期图2能量回馈控制策略框图制[2],图2是能量回馈控制策略框图。压给定值相减后输入到电压调节器进行控制运算,调节器系统采用双闭环控制策略实现回馈电流和直流母线电的输出再进入电流内环作为IQ给定值。压解耦控制。变频器最终控制的输出量为电压,所以把电4电梯变频器的功能需求与软件系统结构压调节放在外环。对于电流控制,要求调节速度快,所以用层次化观点分析电梯变频器的功能需求,电梯变频放在调节更灵敏、响应更快的内环。器软件
5、系统层次结构如图3所示。软件采用四层递阶层次3.1电流环结构,即某一层只能被其上层调用,而每一层中的大模块变频器回馈电网的能量分为有功分量和无功分量,无组是平行的,同一层模块之间无耦合关系,从而实现软件功分量对电网造成污染,应该严格限制其大小,所以系统功能的并行扩展。设计软件模块的基本准则是模块间尽可电流环采用两个PI控制器分别对无功电流(ID)和有功电能无耦合关系。流(IQ)进行控制。通过设定ID给定值为零以减少无功分电梯变频器软件是实时多任务软件,本设计直接基于量。下面结合图2说明工作原理。DSP的硬件中断机制,采用有优先级别的中断任务机制实逆变器三相回馈电流
6、检测信号Ia、Ib、Ic经过Clark变现实时多任务调度与管理,精确确定每个任务的执行时换环节实现三相到两相变换,变换后的两相值Id、Iq和相间。位同步锁相模块(PLL)提供的相位值θ通过Park旋转变下面逐层描述各软件层的具体设计。换,得到等效直流电流量ID、IQ,这两个量就是电流环的4.1DSP硬件外设管理层反馈量。DSP硬件外设管理层设计的首要任务是实现分割软件经过Clark和Park两次变换后,系统采用两个PI调节模块的硬件相关性,使上层软件模块独立于硬件。器分别对ID和IQ进行控制,其中,I)为I给定值,设定DD为0;I)为I给定值,其值QQ为电压调节器
7、输出值。ID、IQ值经过PI调节器调节后,得到控制量D和Q,该两量加上相位值θ经过反Park变换产生控制量d、q,再经过SVPWM运算后控制逆变器的6个IGBT工作,输出回馈电压。3.2电压环和电流环相比,电压环相对简单,系统检测到的直流母线电压作为反馈量和电图3电梯变频器软件系统结构图36机电工程技术2!0""08#年第$37%卷第0"&1期研究与开发每一个外设都定义为一个标准软件对象,上层软件通同时实现外设接口管理的标准化,大大提高软件的可移植过访问这些对象的数据成员获取外设信息或操控外设,而性。对象的不同方法函数在不同进程中执行,这是面向对实时中断任务通过调
8、用外设对象
