曳引式电梯的能耗建模及节能研究

【摘要】： 由于社会经济的快速发展,电梯的保有量急剧增长,电梯的耗电量巨大。随着国家能源政策对耗能产品提出新的要求,属于建筑中高耗能特种设备的曳引电梯,其能耗的研究成为电梯能效评价、节能监管、电梯设计、选配电梯的基础。因此,曳引式电梯的能耗建模及节能研究具有一定理论价值和社会效益。 根据曳引式电梯的驱动电机四象限工作和带有对重的主要特点,在分析无能量回馈电梯与有能量回馈电梯能耗特性的基础上,确定曳引电梯能耗模型的各个组成部分及其影响因素。其中,电梯曳引系统与驱动系统的能耗建模是整个电梯能耗模型的关键:通过曳引系统的功、能关系,建立轿厢负载、外阻力及其运动状态与驱动系统输出功率之间的函数关系;通过动态测量的电梯能耗数据,将电梯的曳引系统与驱动系统相结合,建立驱动系统输出力矩及输出转速与驱动系统输入电功率之间的函数关系,并探讨在少量的动态测量数据的基础上建立驱动系统能耗模型的可行性及方法。在此基础上,将少量的动态能耗数据建立的主驱动系统模型与曳引系统模型相结合,建立曳引式电梯的能耗模型。 随着电梯技术的发展,尤其是电梯驱动技术的发展,永磁同步曳引机驱动的曳引电梯逐渐成为新装电梯的主流。从永磁同步电机驱动系统的变频电源质量、电机控制策略、永磁同步曳引机的设计等三方面,分析提高永磁同步驱动系统效率的措施,并提出了一种应用有限元法计算驱动系统能耗的方法。 曳引电梯能耗仿真模型可用于动态计算电梯能耗;研究电梯配置参数和运行曲线等对电梯能耗的影响;研究电梯能效的评价方法;设计开发节能电梯。 【关键词】：电梯 能耗 动态测量 仿真 永磁同步电机
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TU857
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 课题研究背景及意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-13
• 1.2.1 测量法11-12
• 1.2.2 计算法12-13
• 1.2.3 模型法13
• 1.3 课题主要任务13-16
• 1.3.1 曳引电梯工作特性及能耗分析13-14
• 1.3.2 曳引电梯系统能耗建模及仿真14
• 1.3.3 永磁同步电机驱动系统效率分析14-16
• 第二章 曳引电梯工作特性和能耗分析16-22
• 2.1 曳引电梯工作特性16-19
• 2.1.1 曳引电梯工作原理16-18
• 2.1.2 曳引机四象限运行18-19
• 2.2 电梯能耗分析19-21
• 2.2.1 电梯系统能量分析19-20
• 2.2.2 电梯能耗组成及影响因素20-21
• 2.3 本章小结21-22
• 第三章 曳引系统能耗建模及分析22-36
• 3.1 曳引系统建模22-27
• 3.1.1 曳引系统能耗方程22-25
• 3.1.2 曳引系统的补偿装置25-27
• 3.2 曳引系统功、能分析27-35
• 3.2.1 动能、势能分析27-34
• 3.2.2 外阻力做功分析34-35
• 3.3 本章小结35-36
• 第四章 基于动态测量的驱动系统能耗建模36-51
• 4.1 电梯能耗的动态测量36-39
• 4.1.1 测量项目36-37
• 4.1.2 测量原理及仪器37-39
• 4.2 无能量回馈驱动系统建模39-44
• 4.2.1 驱动系统能耗模型39-41
• 4.2.2 能耗动态测量的简化41-42
• 4.2.3 驱动系统模型验证42-44
• 4.3 有能量回馈驱动系统建模44-50
• 4.3.1 驱动系统能耗模型44-46
• 4.3.2 能耗动态测量的简化46-47
• 4.3.3 驱动系统模型验证47-50
• 4.4 本章小结50-51
• 第五章 曳引电梯能耗模型51-62
• 5.1 曳引电梯能耗建模51-52
• 5.1.1 电梯设备能耗模块52
• 5.1.2 电梯运行环境52
• 5.2 基于动态测量的曳引电梯能耗模型52-54
• 5.2.1 基于动态测量的电梯能耗模型原理53-54
• 5.2.2 基于动态测量的电梯能耗模型实现54
• 5.3 曳引电梯能耗仿真及模型验证54-60
• 5.3.1 无能量回馈曳引电梯能耗模型验证54-57
• 5.3.2 有能量回馈曳引电梯能耗模型验证57-60
• 5.4 本章小结60-62
• 第六章 永磁同步电机驱动系统效率分析62-74
• 6.1 电梯节能方式概述62-63
• 6.2 电梯永磁同步曳引系统63-66
• 6.2.1 PMSM dq0 轴系数学模型及其矢量控制63-65
• 6.2.2 电压源空间矢量脉宽调制65-66
• 6.3 电梯PMSM驱动系统能耗66-71
• 6.3.1 变频装置对驱动系统能耗的影响66-67
• 6.3.2 调速策略对驱动系统能耗的影响67
• 6.3.3 PMSM设计对驱动系统能耗的影响67-71
• 6.4 PMSM驱动电梯的节能效果71-73
• 6.5 本章小结73-74
• 第七章 总结与展望74-77
• 7.1 全文总结74-75
• 7.2 全文展望75-77
• 参考文献77-80
• 致谢80-81
• 攻读硕士学位期间发表论文情况81-82
• 攻读硕士学位期间参与科研项目情况82

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