[发明专利]一种基于混合储能装置并网的电梯节能控制系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于混合储能装置并网的电梯节能控制系统及方法。本发明通过采用超级电容和铅酸蓄电池吸收电梯的回馈能量，对电梯能量的回馈系统进行了总体设计，在电梯处于制动状态时，产生的能量由超级电容和铅酸蓄电池以电能的形式储存起来。实现在线参数自适应的并网功率预测控制和能量管理策略，并降低电网电压波动对电网的影响。加入了模糊控制单元，根据电网电压的变化和充放电电流，在线调整直流母线的给定电压。本发明相较与单独采用超级电容或蓄电池，采用混合储能装置，使系统具有功率密度高、能量密度高的优点，提高了电梯的稳定运行并改善电网的运行质量，同时为电梯的储能技术提供了新的思路。

技术领域

本发明属于电梯控制技术领域，特别涉及一种基于混合储能装置并网的电梯节能控制系统及方法。

背景技术

近年来，随着我国经济水平的提升和城镇化的推进，使得我国的建筑行业蓬勃发展。电梯作为办公楼、居民楼和商业楼等的主要运输工具，其数量每年以15％的增长率迅速增加。目前，国外生产电梯的主要制造商主要有日立、三菱、奥地利、迅达等外资品牌，而我国电梯的产量及销量已跃居全球首位，电梯的产量占全球电梯总产量的50％，成为了全球最大的电梯市场。

在城市的建筑耗能中，电梯的耗能占据了用电量的17％～25％，用电量仅次于空调，而远远高于其他用电设备。电梯的负载与其他机电设备的负载不同，电梯属于位能性负载。因此，电梯处在耗能还是馈能状态取决于电梯的负载、对重和运行工况。电梯主要有四种运行工况，在轻载上行、重载下行过程中产生的制动能量通过逆变器二极管输送到传输母线的直流母线上，使得直流母线电压升高，严重威胁到运行安全。为维持电网运行的安全，大多数采用加装制动电阻的方式，将回馈的电能以热量的形式消耗掉，此方法虽然保护了电梯运行的稳定性，但产生的热量需要加装其他的散热装置，反而增加了经济成本。虽然电梯的出现给人们生活带来了便利，但也带来了极大的能源消耗，电梯的节能问题亟待解决。

电梯的储能方式主要有超级电容储能、静电电容和蓄电池储能等方式。超级电容储能具有大功率密度和高容量的特点，具有广泛的应用价值和市场潜力。相比于电池，在充放电过程中，能产生强电流，充放电时间更短，同时使用寿命、效率也高于电池，能量密度略低，存储能量较少，而蓄电池具有能量密度高的优点。

在城市的建筑物中，由多个分布式的电源和负载单元构成了一个小型的电力系统，该电力系统简称微型电网。在大型的商场，电梯可能长时间处于大功率馈能或耗能状态，由于电梯产生的能量有随机性和间歇性，导致了双向变流器输入和输出功率出现大幅度波动，对微电网将会产生冲击性破坏。由于电网负荷变化引起电网电压的变化，进一步影响了超级电容或其他储能装置的存储效率，恶化了回馈电能的利用率，不利于能源的节约。

综上，亟需提出一种新的电梯混合储能的能量回馈技术，并消除电网电压波动对节能装置的影响。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明目的在于提出了一种基于混合储能装置并网的电梯节能控制系统及方法，采用超级电容和铅酸蓄电池吸收电梯的回馈能量，对电梯能量的回馈系统进行了总体设计，在电梯处于制动状态时，产生的能量由超级电容和铅酸蓄电池以电能的形式储存起来，同时根据实际的应用场合和运行特性，实现在线参数自适应的并网功率预测控制和能量管理策略，并降低电网电压波动对电网的影响，提高电网的运行质量，本发明中加入了模糊控制单元，根据电网电压的变化和充放电电流，通过模糊规则进行运算，在线调整直流母线的给定电压。相较与单独采用超级电容或蓄电池，采用混合储能装置，使系统具有功率密度高、能量密度高的优点，提高了电梯的稳定运行并改善微网系统的运行质量。

本发明采用如下技术方案来实现的：

一种基于混合储能装置并网的电梯节能控制系统，包括微网系统、功率预测单元、模糊控制单元、双向DC/DC变换器、混合储能装置、超级电容/铅酸蓄电池控制单元和制动电阻；

所述的整流控制器与逆变器DC/AC串联在微网系统上，所述的逆变器DC/AC与曳引机连接，曳引机带动轿厢上升和下降；