基于隔离双向DCDC变换器的电梯节能系统建模与仿真.docx

基于隔离双向DCDC变换器的电梯节能系统建模与仿真
一、前言
近年来，人们在追求高品质生活的同时，也越来越注重环保与节能。电梯作为现代城市交通工具中不可或缺的组成部分，对于城市节能减排具有重要作用。基于隔离双向DCDC变换器的电梯节能系统，可以有效利用电梯运行的重力势能，将能量回馈到电网中，从而实现电梯节能的目的。本文将基于这一系统，展开模型建立与仿真分析的研究。
二、建模
1、建立电梯模型
在本文中，我们使用Matlab环境下的SimscapePowerSystems工具箱建立电梯模型。选用的电梯型号为600千克住宅用电梯。电梯参数如下表所示：
|电梯类型|载重量(kg)|额定速度(m/s)|额定电机功率(kW)|
|--------|--------|--------|--------|
|住宅电梯|600|1|5.5|
根据上述参数，我们可以得到电梯的机械特性，即转矩与转速的关系。进而得到电梯的机械功率，即：
P=Tω
其中，P为电梯的机械功率，T为电梯转矩，ω为电梯转速。
2、建立双向DCDC变换器模型
隔离双向DCDC变换器可以实现电能的双向传输，从而有效回馈电梯的重力势能。在本文中，我们选用300W功率的双向DCDC变换器。建立好双向DCDC变换器模型之后，我们可以得到其输出电压和电流。
3、建立仿真环境
建立电梯模型、双向DCDC变换器模型之后，我们需要建立仿真环境。本文采用Matlab环境下的SimscapePowerSystems工具箱，通过搭建电力系统的三相电路、控制系统、装置模型等组成仿真环境。
三、仿真
在建立好仿真环境之后，我们可以进行仿真实验，并对仿真结果进行分析与讨论。
1、开环控制实验
首先，我们进行开环控制仿真实验。在建立好电梯、DCDC变换器的模型之后，我们可以通过仿真实验，得到电梯的转速、转矩，以及变换器的输出电流、电压等参数。开环控制的仿真结果如下图所示：
从仿真结果可以看出，开环控制的电梯在不同运行状态下转速、电流、功率等参数都相差不大，无法实现电梯节能的目的。
2、闭环控制实验
接下来，我们对闭环控制方式进行仿真实验。闭环控制可以根据电梯的运行状态，实时地调整负载电流，从而更加精准地控制电梯的运行状态。仿真结果如下图所示：
从仿真结果可以看出，闭环控制的电梯在不同运行状态下转速、电流、功率等参数都与开环控制的电梯相比有了显著的改善。尤其是在负载变化较大时，闭环控制方式可以更好地控制电梯的运行状态，实现电梯节能的目的。
四、结论
综上所述，基于隔离双向DCDC变换器的电梯节能系统，通过建立电梯模型、DCDC变换器模型，搭建仿真环境，进行开环控制与闭环控制仿真实验。实验结果表明，闭环控制方式可以更好地控制电梯的运行状态，实现电梯节能的目的。因此，该节能系统可以成为未来城市交通领域的重要研究方向。