基于超级电容的起重机能量管理系统的研究

本论文是针对基于超级电容的起重机能量管理系统进行研究。论文的出发点是:当起重机系统处在能耗制动状态时,即系统处在能量回馈状态,我们该怎样处理这部分回馈的能量呢?在论文中,我们提出了一种有效解决方案,利用超级电容作为二次电源,将回馈的能量收集到超级电容,当起重机系统处在大负载状态下,再将这部分能量送到主电网,使它与主电网并网供电。这种方案既有效利用了回馈能量,又解决了回馈能量污染电网的问题,换句话说就是既达到了节能,又达到了环保的目的,这也是本文的创新点之一 为了实现上述方案,我们研制了一台3KW的双向DC/DC变换器,用它来解决超级电容与变频器的接口问题。在系统中,我主要负责双向DC/DC变换器的硬件电路设计,其中包括元器件的选型,主电路的建模、仿真以及强电电路板的设计和调试工作。本论文的主要创新点分为两个方面,第一个方面是双向DC/DC变换器的设计。在降压过程中,我采用了带辅助网络的移相全桥PWM控制方式,使变换器的效率提高;在升压过程中,我采用了两级升压的方式,第一级是高频斩波电路升压,开关频率采用100KHZ,第二级就是脉宽调制升压了,其中包括一台高频脉冲变压器;第二个方面是在软件策略方面,在超级电容的充放电过程中采用了数字PI调节器,使超级电容的充放电效率更高,工作更加稳定。具体的方案在论文中都进行了详细的说明,如:超级电容的特性、双向DC/DC变换器的设计、电路原理的仿真。 论文中第一章重点讲述了超级电容的发展和应用、系统方案确定的背景和方案的分析。第二、三、四章重点分析了所设计系统的组成、工作原理和设计过程以及元器件的参数选取,第五章是系统的仿真分析和实验。第六章是系统设计经验和方法的总结。 本系统的设计方案新颖,实现方法符合社会科技发展的潮流,相信不久后,这方面的类似方案会应用到更加广阔的领域。