专利名称：基于无线传感器网络的电梯直流微网能量管理系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种能量管理系统，尤其涉及一种基于无线传感器网络的电梯直流微网能量管理系统。
背景技术：
采用变频技术驱动的垂直载客电梯运行过程中，存在两个特殊的工作状态轻载上行和重载下行。在这两个特殊工况下，电梯的电机实际处于制动发电状态，会产生一定量的再生电能。因为变频器限制了能量的单相流动，故这部分再生电能不能回馈入电网。出于对器件的保护等目的，在实际应用中，这部分电能通常采用投入能耗制动电阻发热而消耗掉。直接采用电阻发热的方式，虽然技术简单，成本低廉，但是电阻发热不仅恶化了电梯机房的工作环境，而且浪费能量。此外，为维持机房的工作温度，而采用空调降温，还将额外消耗电能。因而，电梯再生能量回收利用技术，成为目前电梯节能领域的主要技术。由于电梯再生的能量为高压直流电能，需要经过转化才能为其他电器使用。目前主要方法是将该电能逆变为通用电能，馈入电网或供给其他用电电器或给蓄电池充电存储。随着终端用户新能源不断引入，各种新能源发电系统互连成为必然，成为终端用户的内部微电网。由于新能源发电通常具有不稳定和随机性等特点，各发电系统的协调控制，提高能源的整体利用率具有重要意义。由于建筑业的发展，电梯使用量增长迅速，对电梯的节能需求也在不断增加。目前已出现使用太阳能光伏发电或风力发电的电能作为电梯的驱动能源，但是各种能源的合理转换，目前还没有合理的技术方案。
发明内容
发明目的本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于无线传感器网络的电梯直流微网能量管理系统，采用该系统可以支持电梯使用多种能源供电，并合理分配各种能源，通过无线传感器网络，对能量管进行合理调度，也可通过以太网与上位机通讯，进行负荷和发电预测，提高能源分配和调度效果。技术方案为了实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案为一种基于无线传感器网络的电梯直流微网能量管理系统，包括直流微网和管理控制装置，直流微网包括永磁同步电动机、双PWM变流器、光伏组件、蓄电池、光伏控制器、电网和双向DC/DC控制器，具有双向功率流动的双PWM变流器包括通过直流母线连接的电机侧PWM变流器和电网侧PWM变流器，电机侧PWM变流器与永磁同步电动机连接，电网侧PWM 变流器与电网连接，双向DC/DC控制器一端连接蓄电池，另一端连接直流母线，光伏控制器一端连接光伏组件，另一端连接直流母线，管理控制装置包括有机组合的能量管理器、管理计算机和人机控制界面，直流微网和管理控制装置通过无线传感器无线连接。具有双向功率流动的双PWM变流器、双向功率流的双向DC/DC变换器和光伏控制器之间组成直流微网， 它们与管理控制装置通过基于无线传感器组成基于Zigbee的无线传感器网络，可通过管理控制装置进行能量调度，从而达到各种能源互补和优化利用得目的，也支持其他新能源的接入。所述的双PWM变流器设置有用于协调控制的TMS320F28335浮点DSP芯片和实现无线传感器网络接口的JN5139芯片。利用JN5139芯片实现的无线传感器网络接口。所述的双向DC/DC控制器设置有实现无线传感器网络接口 JN5139芯片。利用 JN5139芯片实现的无线传感器网络接口。所述的光伏控制器设置有实现无线传感器网络接口 JN5139芯片。利用JN5139芯片实现的无线传感器网络接口。所述的能量管理器设置有实现无线传感器网络接口 JN5139芯片、以太网控制芯片CP2200和TMS320F283;35接口。实现了与上位机Socket通讯，通过上位机获取环境参数和气象预测数据，为电能使用规划提供基础。有益效果本发明与现有技术相比，其有益效果是1、采用该系统可以给电梯提供多种能源供电，并合理分配各种能源；2、由具有双向功率流动的双PWM变流器、双向功率流的双向DC/DC控制器和光伏控制器之间组成直流微网，它们与管理控制装置通过基于无线传感器组成的无线传感器网络，可通过管理控制装置进行能量调度，也可通过以太网与上位机通讯，进行负荷和发电预测，进一步提高能源分配和调度效果；3、由于采用直流母线，支持其他新能源的接入。
图1为本发明的框图；图2为管理控制装置框图；图3为TMS320M8335芯片的端子图；图4为TPS767D301芯片的端子图；图5为14脚DIP插件的端子图；图6为CP2200芯片的端子图；图7为HR911103A的原理图；图8为JN5139芯片的端子图；1、永磁同步电动机，2、电机侧PWM变流器，3、直流母线，4、电网侧PWM变流器，5、电网，6、蓄电池，7、双向DC/DC控制器，8、光伏控制器，9、光伏组件，10、能量管理器，11、管理计算机，12、人机控制界面。
具体实施例方式下面结合附图，通过一个最佳实施例，对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。如图1和图2所示，一种基于无线传感器网络的电梯直流微网能量管理系统，包括直流微网和管理控制装置，直流微网包括永磁同步电动机1、双PWM变流器13、光伏组件9、 蓄电池6、光伏控制器8、电网5和双向DC/DC控制器7，具有双向功率流动的双PWM变流器 13包括通过直流母线3连接的电机侧PWM变流器2和电网侧PWM变流器4，电机侧PWM变流器2与永磁同步电动机1连接，电网侧PWM变流器4与电网5连接，双向DC/DC控制器7
4一端连接蓄电池6，另一端连接直流母线3，光伏控制器8 —端连接光伏组件9，另一端连接直流母线3，管理控制装置包括有机组合的能量管理器10、管理计算机11和人机控制界面 12，直流微网和管理控制装置通过无线传感器连接，所述的双PWM变流器13设置有用于协调控制的TMS320F28335浮点DSP芯片和实现无线传感器网络接口的JN5139芯片，所述的双向DC/DC控制器7设置有实现无线传感器网络接口 JN5139芯片，所述的光伏控制器8设置有实现无线传感器网络接口 JN5139芯片，所述的能量管理器10设置有实现无线传感器网络接口 JN5139芯片、以太网控制芯片CP2200和TMS320F28335接口。电机侧PWM变流器2和电网侧PWM变流器4具有双向功率流动特性，既可工作在整理状态，也可工作在逆变状态，其调制方式采用空间矢量调制(SVM)，它们组成电机的双 PWM变流器，并具有无线传感器网络接口，双PWM变流器13由TMS320F28335DSP统一控制， 其目的是统一采集电机侧PWM变流器2的功率1^、电网侧PWM变流器4的功率P以及直流母线3注入至双PWM变流器13的功率PD，这样便于双PWM变流器13协调控制上述三种功率的平衡，以提高电网5和永磁同步电动机1之间双向功率流动的响应速度和直流母线3 电压的稳定。蓄电池6可通过双向DC/DC控制器7向直流母线3供电，也可从直流母线3吸收能量进行充电。光伏组件9通过光伏控制器8也可向直流母线3供电。在所有模式中且在电网5不断电的情况下，电网侧PWM变流器4均参与工作，实现能量平衡，当能量不足时运行在整流状态，从电网吸收能量；能量多余时运行在逆变状态，将能量回馈给电网5。能量管理器10是这个系统的核心，其控制通过无线传感器网络协调进行，它除管理无线传感器网络外，具有无线通讯和以太网通讯接口，可与上位机连接，接收更高层次的管理调度。DSP芯片Ul采用图3所示的TMS320F283;35芯片，经过DSP Ul处理的信号通过其 UART 口输出到无线传感器芯片U6，无线传感器芯片U6采用JN5139芯片，信号经过无线芯片TO的处理，通过发射接收天线发射信号。发射接收天线同时接收来自其他传感器节点的信号。Ul通过IO 口与以太网控制芯片双向通讯，并通过RJ45接口与上位机通讯。电源芯片U2采用图4所示的TPS767D301，将5V电源转换成DSP需要的3. 3V和 1. 9V以及参考电压。JTAG接口 U3采用图5所示的14脚DIP插件，分别连接DSP调试接口和仿真器。以太网控制芯片U4采用图6所示的CP2200，其比传统的微机中使用的以太网控制芯片管脚少，连线方便。其中ADO AD7为以太网与DSP的数据传输接口，采用并行通讯方式，提高传输速度。INT、RD、WR为U4控制引脚，与DSP的IO脚相连。RX+、RX-，TX+、 TX-分别为以太网接收和发送引脚，与RJ45接口引脚相连。RJ45接口件采用如图7所示的 HR911103A,内嵌隔离变压器和LED指示灯，GLEDA和YLEDA分别为LED控制接口，与DSP IO 脚相连。TO为无线传感器芯片，主芯片采用图8所示的JN5139。J5为调试接口，DI06和 DI07与U6相应IO脚相连，GPI022、GPI023与DSP的UART脚相连，将无线传感器网络传感器节点数据传送至DSP，供处理和向上位机发送。
权利要求
1.一种基于无线传感器网络的电梯直流微网能量管理系统，其特征在于包括直流微网和管理控制装置，直流微网包括永磁同步电动机(1)、双PWM变流器(13)、光伏组件(9)、 蓄电池(6)、光伏控制器(8)、电网(5)和双向DC/DC控制器(7)，具有双向功率流动的双PWM 变流器(13)包括通过直流母线(3)连接的电机侧PWM变流器⑵和电网侧PWM变流器⑷， 电机侧PWM变流器(2)与永磁同步电动机(1)连接，电网侧PWM变流器⑷与电网(5)连接，双向DC/DC控制器(7) —端连接蓄电池(6)，另一端连接直流母线(3)，光伏控制器(8) 一端连接光伏组件(9)，另一端连接直流母线(3)，管理控制装置包括有机组合的能量管理器(10)、管理计算机(11)和人机控制界面(12)，直流微网和管理控制装置通过无线传感器连接。
2.根据权利要求1所述的基于无线传感器网络的电梯直流微网能量管理系统，其特征在于所述的双PWM变流器(13)设置有用于协调控制的TMS320F28335浮点DSP芯片和实现无线传感器网络接口的JN5139芯片。
3.根据权利要求1所述的基于无线传感器网络的电梯直流微网能量管理系统，其特征在于所述的双向DC/DC控制器(7)设置有实现无线传感器网络接口 JN5139芯片。
4.根据权利要求1所述基于无线传感器网络的电梯直流微网能量管理系统，其特征在于所述的光伏控制器(8)设置有实现无线传感器网络接口 JN5139芯片。
5.根据权利要求1所述基于无线传感器网络的电梯直流微网能量管理系统，其特征在于所述的能量管理器(10)设置有实现无线传感器网络接口 JN5139芯片、以太网控制芯片 CP2200 和 TMS320F28335 接口。
全文摘要
本发明公开了一种基于无线传感器网络的电梯直流微网能量管理系统。该能量管理系统包括直流微网和管理控制装置，直流微网包括永磁同步电动机、双PWM变流器、光伏组件、蓄电池、光伏控制器、电网和双向DC/DC控制器，具有双向功率流动的双PWM变流器包括通过直流母线连接的电机侧PWM变流器和电网侧PWM变流器，双向DC/DC控制器一端连接蓄电池，另一端连接直流母线，光伏控制器一端连接光伏组件，另一端连接直流母线，管理控制装置包括有机组合的能量管理器、管理计算机和人机控制界面，直流微网和管理控制装置通过无线传感器连接。采用该方案，可以支持电梯使用多种能源供电，合理分配各种能源，通过无线网络对能量管进行合理调度，提高能源分配和调度效果。
文档编号B66B1/06GK102205920SQ20111007442
公开日2011年10月5日 申请日期2011年3月28日 优先权日2011年3月28日
发明者史旺旺, 杨鹏, 谢晓纪, 陈晓进 申请人:江苏通用电梯有限公司