基于超级电容的电梯制动能量回馈与控制系统

摘要

本发明公开了一种基于超级电容的电梯制动能量回馈与控制系统，包括超级电容储能模块、双向DC-DC变换器、能量回馈控制芯片、第一硬件保护模块、第二硬件保护模块，超级电容储能模块、双向DC-DC变换器、第一硬件保护模块依次连接，双向DC-DC变换器分别信号调理电路和第二硬件保护模块连接，第一硬件保护模块通过变频器母线与曳引机连接，能量回馈控制芯片分别与超级电容储能模块、信号调理电路、第二硬件保护模块、变频器母线分别连接。本发明，有效的保护超级电容模块，保证其恒压放电，保护超级电容模块的安全。

主权项

一种基于超级电容的电梯制动能量回馈与控制系统，其特征在于包括超级电容储能模块(1)、双向DC‑DC变换器(2)、能量回馈控制芯片(3)、第一硬件保护模块(4)、第二硬件保护模块(5)，超级电容储能模块(1)、双向DC‑DC变换器(2)、第一硬件保护模块(4)依次连接，双向DC‑DC变换器(2)分别与信号调理电路和第二硬件保护模块(5)连接，第一硬件保护模块(4)通过变频器母线与曳引机连接，能量回馈控制芯片(3)分别与超级电容储能模块(1)、信号调理电路、第二硬件保护模块(5)、变频器母线分别连接；所述双向DC‑DC变换器(2)包括第一路IGBT模块S1、第二路IGBT模块S2、降压电感L、第一二极管D1、第二二极管D2、第一电流霍尔传感器I1和第二电流霍尔传感器I2，超级电容储能模块(1)通过第一继电器与降压电感L连接，该降压电感L与第一电流霍尔传感器I1连接，该第一电流霍尔传感器I1分别与第一路IGBT模块S1的射极、第二路IGBT模块的S2的集电极连接，第一二极管D1并联在第一路IGBT模块S1的射极和集电极上，该第一路IGBT模块S1的集电极与第二电流霍尔传感器I2连接，第二电流霍尔传感器I2与第一硬件保护模块(4)连接，第二二极管D2并联在第二路IGBT模块S2的射极和集电极上，第二路IGBT模块S2的射极连接至超级电容储能模块(1)； 第一路IGBT模块S1、第二路IGBT模块S2分别采用二极管与其并联，保证单个IGBT工作时，另一个处于受保护状态，由能量回馈控制芯片(3)的PWM信号来控制第一路IGBT模块S1、第二路IGBT模块S2，通过改变PWM控制信号的占空比来改变第一路IGBT模块S1、第二路IGBT模块S2的通断程度，以保证放电时电压稳定，充电时电流恒定；当变频器母线对超级电容储能模块(1)充电时，第一路IGBT模块S1作用，第二二极管D2导通，降压电感L降低充电电能对超级电容储能模块(1)的冲击，降低充电电压；超级电容储能模块(1)两端的电压霍尔传感器V1及变频器母线端的电压霍尔传感器V2将放电过程中的两处电压信号反馈至能量回馈控制芯片(3)，采用PID控制算法，以保证电压的恒定输出；同样第一电流霍尔传感器I1和第二电流霍尔传感器I2也将电流参数反馈至能量回馈控制芯片(3)，保证电流的恒定输入； 整个系统以能量回馈控制芯片(3)为核心，由该能量回馈控制芯片(3)控制双向DC‑DC变换器(2)、第一硬件保护模块(4)，以使超级电容储能模块(1)的安全有效的充电及对变频器母线供电，在能量回馈控制芯片(3)出现故障的情况下第二硬件保护模块(5)迅速的切断双向DC‑DC变换器(2)，可靠的保护超级电容储能模块(1)， 即当电梯处于制动状态，若能量回馈控制芯片(3)检测到超级电容储能模块(1)没有达到额定电压，打开双向DC‑DC变换器(2)充电回路，对超级电容储能模块(1)进行充电；当检测到超级电容储能模块(1)充电至额定电压时，切断经由双向DC‑DC变换器(2)的充电回路，将变频器母线上剩余能量接入第一硬件保护模块(4)；当电梯正常运行时，若能量回馈控制芯片(3)检测到超级电容储能模块(1)处于额定电压，打开双向DC‑DC变换器(2)放电回路，将超级电容储能模块(1)上的电能以恒压方式提供给曳引机。