[发明专利]超级电容和蓄电池组混合储能电梯的能量控制方法及装置

说明书

本发明涉及一种超级电容和蓄电池组混合储能电梯的能量控制方法及装置，能够实时预估出电梯运行过程中再生能量的多少，高效储存能量；同时能够在电源供能的不足的时刻无延迟的释放能量来补偿电梯能耗需求，实现电梯的节能高效运行。本发明的关键技术在于构建电梯能量模型和对能量的管理策略，实时控制能量流动路径，分配混合储能装置储能大小，优化再生能量管理结构，提高电梯能效利用率。本发明相比于传统的通过检测母线电压对回馈能量储存的方式，该方法通过与电梯曳引控制结合，预估电梯能量流向，提前对能量通路进行控制，在能量管理上更加“主动”，因此对回馈能量利用更加高效。

技术领域

本发明属于混合储能型电梯的控制方法，涉及一种超级电容和蓄电池组混合储能电梯的能量控制方法及装置。

背景技术

电梯作为曳引运输装置，已成为现代城市高层楼宇不可或缺的一部分。据统计，截至2016年底，我国在用电梯数量已超过493.69万台，没有储能装置的电梯每年将消耗数以千亿千瓦时的电能。

处理电梯电机回馈的能量一般有如下三种方式：

第一种：采用能耗制动方式，将电动机发电状态下产生的多余能量通过制动电阻发热来耗散掉，这是最传统也是最简单的控制方式，但会将回馈能量白白浪费掉，同时增加了机房温度，影响电梯使用寿命。

第二种：能量回馈方式，即将原来消耗在制动电阻的能量通过逆变，回馈给电网。这种方式虽然比较理想，但会额外增加系统成本，同时逆变不合理的情况下，有可能给电网带入较大谐波。

第三种：储能方式，通过储能装置将电梯回馈能量储存起来，在电机处于电动状态或者应急时将存储的能量加以利用。

中国专利CN104030130A公布了一种通过高容量储气室存储电梯回馈能量的装置，专利CN104058315A公布了一种通过储能发条储存回馈能量的装置。美国专利US6938733B2公开了一种电梯应急电源装置，通过一种功率调节设备将超级电容器组与直流母线连接，直流母线与变频器的输入端连接。当电网停电、电压跌落或中断时，超级电容器组通过功率调节设备向直流母线供电，以维持电机及电梯辅助设备的应急。中国专利CN1845417A、CN1835328A提出了一种通过在直流母线上加装超级电容器组和蓄电池组来实现对电梯回馈能量的进行存储的装置，将存储的能量用于直流母线电压的泵升吸收或跌落补偿。

上述公开文献提出的电梯能量回馈装置，虽然可以在一定程度将电梯能量回馈并存储，实现电梯的节能，但有的装置实现复杂，维护成本高，或使用寿命有限；有的装置虽提出了硬件结构，但没有指出具体的软件控制方法。多数混合储能装置装基于检测母线电压变化进行能量管理，实际应用中对电梯回馈的能量利用率有限。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种超级电容和蓄电池组混合储能电梯的能量控制方法及装置

技术方案

一种基于超级电容和蓄电池组混合储能电梯电机控制装置的能量控制方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：对曳引任务中的负载以及转动惯量进行参数辨识，得到负载转矩和转动惯量辨识方法采用开环辨识法、模型参考自适应辨识、滑模辨识或扩展卡尔曼滤波辨识法；

步骤2：以曳引任务中的起始高度h₀、曳引目的楼层高度h₁、当前呼叫楼层高度h₂、电梯控制速度规划函数V^*(t)以及负载转矩和转动惯量作为能量预估模型的输入，计算本次曳引任务电梯运行时的能量走势函数E(t)和下次曳引任务的能量流向E^*；

所述能量预估模型为：