第８卷第２期深圳信息职业技术学院学报Ｖ０１．８Ｎｏ．２２０１０年６月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｈｅｎｚｈｅｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＪｕｎ．２０１０文章编号：１６７２—６３３２（２０１０）０２—００５７．０４【信息技术应用研究】基于ＦＰＧＡ的电梯控制器系统设计贺敬凯，王瑞春，万学元，潘晓宁，郑芙蓉，李晓堂（深圳信息职业技术学院电子通信技术系，深圳５１８０２９）摘要：本文首先提出了一种基于有限状态机的电梯控制器算法，然后根据该算法设计了一个三层电梯控制器，该电梯控制器的正确性经过了仿真验证和硬件平台的验证。本文的电梯控制器设计，结合了深圳信息职业技术学院的实际电梯的运行情况，易于学生理解和接受，对于工学结合的教学改革，是一个非常好的实践项目。另外，本文提出的电梯控制器算法适合于任意楼层，具有很强的适应性和实用性。关键词：有限状态机：电梯：控制器中图分类号：ＴＵ８５７文献标识码：Ａ电子设计自动化技术是１９世纪末２１世纪初新兴器，该控制相对比较简单，因此本文不再展鼎＝寸论。的技术，其在数字电路设计和日常的控制系统中已本文着重｛寸论涉及其他功能的控制器算法。经体现了强大的功能和优势¨～。随着ＥＤＡ技术的孵镧高速发展，电子系统设计技术和工具发生了深刻的∥系统１。ｋ时钟一７—叫∑电梯舞、降、停：濯变化，大规模可编程逻辑器件ＦＰＧＡ的出现，给设鹰飘＿．电梯叫瓣魏莠：．鬟潮计人员带来了诸多的方便。ＨＤＬ（硬件描述语言）是控制随着可编程逻辑器件（ＰＬＤ）发展起来的，主要用于臣董茎一器模——叫翼翌”请求信号显示ｊ４蒌酒描述数字系统的结构、行为、功能和接口，是电子ｌ式设计自动化（ＥＤＡ）的关键技术之一。它通常采用一—叫：三：楼层显示．：：：溷’超载、一。种自上而下的设计方法，即从系统总体要求出发进瓯故障一１４＆＆＿—叫王”超载、故障报警翟行设计。目前从期刊杂志中看到一些采用ＦＰＧＡ实现电图１电梯控制器系统框图梯控制系统的设计文章［３１，在这些文章中看不到针Ｆｉｇ．１Ｂｌｏｃｋｃｈａｒｔｏｆｅｌｅｖａｔｏｒｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｓｙｓｔｅｍ对任意楼层的控制器算法，而针对任意层数的控制针对深圳信息职业技术学院第一教学楼的电器算法是保证控制器实用性和适用性的关键。因梯，其电梯控制器实现了以下功能：此，本文尝试采用ＥＤＡ技术来设计一个Ｎ层电梯控（１）电梯内部每层均有相应的ｓｔｏｐ按钮；电梯制系统，具体思路是：首先给出电梯控制器的算外部除顶层外每层都有ｕｐ按钮，除底层外每层都有法，然后在硬件平台上实现并验证。ｄｏｗｎ按钮；ｕｐ按钮被按下表示该层有人要去高层，１电梯控制系统要求ｄｏｗｎ按钮被按下表示该层有人要去低层，ｓｔｏｐ按钮被按下表示该层有人要出电梯。对于ｓｔｏｐ、ｕｐ、电梯控制系统通常包含图１中的功能：电梯升、ｄｏｗｎ按钮，当被按下后，相应的指示灯亮，直到该降、停；电梯门开、关；请求信号显示、楼层显示；请求被满足后，指示灯才灭；超载、故障报警。其中超载、故障报警需要用到传感（２）电梯运行过程中，上升、下降、停止时【收稿Ｅｔ期１２０１０－０１－０１【基金项目】深圳信息职业技术学院第二批博士创新项目（ＢＣ２００９００９）【作者简介】贺敬凯（１９７４．）房（汉），山东枣庄人，博士，高级工程师。Ｅ－ｍａｉｌ：ｈｅｊｋ＠ｓｚｉｉｔ．ｅＯｌｌａ．ｃｌａ万方数据５８深圳信息职业技术学院学报第８卷相应的指示灯要亮，楼层随时显示；（３）电梯上升过程中，首先满足向上的需求，对于低层或者向下的需求，在电梯上升过程中会记录该需求，然后在电梯向上需求全部满足后电梯再次下降的过程中给予满足；（５）电梯下降过程中，首先满足向下的需求，对于高层或者向上的需求，在电梯下降过程中会记录该需求，然后在电梯向下需求全部满足后电梯再次上升的过程中给予满足。本文设计的电梯控制器，其基本要求就是满足上述实际运行电梯的要求。２电梯控制系统实现２．１整体方案设计整体设计由四个模块组成，如图２所示。图２电梯控制器系统设计方案Ｆｉｇ．２Ｓｙｓｔｅｍｄｅｓｉｇｎｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆｅｌｅｖａｔｏｒｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｓｙｓｔｅｍ各模块功能具体描述如下：ａ．分频器模块：该模块实现了任意时钟频率输入，任意频率输出的功能，输出频率精度为１Ｈｚ；模块输入为系统工作时钟ｃｌｋ，系统复位信号ｒｓｔ，输出为分频时钟。模块定义如下：ｍｏｄｕｌｅｆｒｅｑ＿ｄｉｖ（ｒｅｓｅｔ，ｃｌｋ，ｋｅｙｃｌｋ，ｌｉｆｔｃｌｋ）；模块ｑａｋｅｙｃｌｋ为处理按键时钟，ｌｉｆｔｃｌｋ为电梯运行控制时钟。ｂ．按键请求模块：该模块实现了记录并处理各楼层的ｕｐ、ｄｏｗｎ和ｓｔｏｐ按钮被按下的情况，模块端口如下：ｍｏｄｕｌｅｋｅｙｒｅｑ（ｒｅｓｅｔ，ｋｅｙｃｌｋ，ｓｔｏｐ，／／电梯间内部各层按钮，每Ｉ位代表ｌ层。当相应位置ｌ时表示指示该层的按钮被按下；ｕｐ，／／各楼层ｕｐ按钮（顶层无），每Ｉ位代表ｌ层，万方数据当相应位置１时表示该层ｕｐ按钮被按下ｄｏｗｎ，／／各楼层ｄｏｗｎ按钮（底层无），每ｌ位代表ｌ层，当相应位置１时表示该层ｄｏｗｎ按钮被按下；ｓｔｏｐ＿ｒ，／／电梯内各层按键信息ｕｐ＿ｒ，／／电梯外各层向上按键信息ｄｏｗｎ＿ｒ／／电梯外各层向下按键信息）；ｃ．电梯控制器模块和指示模块：该模块根据各层按钮被按下的情况，控制电梯运行，并设置指示灯。模块定义如下：ｍｏｄｕｌｅＬｉｆｔ＿ｃｏｎｔｒｏｌ（ｋｅｙｃｌｋ，臌￡理按键时钟ｌｉｆｔｃｌｋ，／／电梯运行控制时钟ｒｅｓｅｔ，／／电梯复位按钮，复位后电梯停在一楼；ｓｔｏｐ＿ｒ，／／电梯内各层按键信息ｕｐ＿ｒ，／／电梯外各层向上按键信息ｄｏｗｎ＿ｒ，／／电梯外各层向下按键信息ｐｏｓｉｔｉｏｎ，／／当前楼层位置，每１位代表１层，当相应的位置ｌ时表示电梯运行至该层；ｓｔｏｐｌｉｇｈｔ，／／内部各层按钮指示灯，每１位代表１层，当相应位置ｌ时表示指示该层指示灯亮；ｕｐｌｉｇｈｔ，／／除顶层外各层外部按钮指示灯，每１位代表１层，当相应位置ｌ时表示该层ｕｐ灯亮；ｄｏｗｎｌｉｇｈｔ，／／除首层外各层外部按钮指示灯，每１位代表ｌ层，当相应的位置ｌ时表示该层的ｄｏｗｎ指示灯亮；ｄｏｏｒｌｉｇｈｔ）；，佣于开门指示灯，为ｌ表示开门，为０表示关门ｄ．显示模块：该模块用于译码显示当前电梯所在楼层，模块定义如下：ｍｏｄｕｌｅＤｉｓｐｌａｙ（１ｉｆｔｃｌｋ，ｐｏｓｉｔｉｏｎ，ｄｉｓｐ）；２．２模块设计与实现对于分频器模块、按键请求模块、电梯控制器模块和指示模块和显示模块这四个模块，电梯控制器模块和指示模块涉及到电梯各种运行情况的处理，其算法是最复杂的，也是最容易出错的。本文采用使用有限状态机来设计该模块，具体的算法描述如下。将电梯运行定义为７个状态，具体的状态定义如下：第２期贺敬凯，王瑞春，万学元，潘晓宁，郑芙蓉，李晓堂：基于丌＇ＧＡ的电梯控制器系统设计５９ＳＯ：ｏｎｆｌｏｏｒｌ，表示在楼层１；ｄｏｗｎ［ｐｏｓ】、ｓｔｏｐ［ｐｏｓ］分别表示当前楼层的向上、向Ｓ１：ｄｏｏｒｏｐｅｎ＿ｕｐ，上升过程中，电梯开ｆ］Ｓｓ；下、和停止铵钮的状态。Ｓ２：ｄｏｏｒｃｌｏｓｅ＿ｕｐ，上升过程中，电梯关门；显然，上述算法并未对楼层数作，也就是Ｓ３：ｕｐ＿ｌｉｆｔ，表示电梯上升一层；说该算法适合于任意楼层的电梯控制器。Ｓ４：ｄｏｏｒｏｐｅｎ＿ｄｏｗｎ，下降过程中，电梯开ｆｑ５ｓ；２．３仿真验证ｓ５：ｄｏｏｒｃｌｏｓｅｄｏｗｎ，下降过程中，电梯关门；本文根据上述算法，采用ＶｅｒｉｌｏｇＨＤＬ语言在５６：ｄｏｗｎ＿ｌｉｆｔ，表示电梯下降一层。ＦＰＧＡ上实现了一个三层电梯控制器。对于实现来各状态在满足一定的条件下转换，具体状态转说，三层电梯或者多层电梯的控制器只是Ｖｅｄｌｏｇ＇ｆ℃换如图３所示。码数量的不同，其算法则完全是本文提出的算法，没有区别。本文只所以实现了一个三层电梯控制器，是因为硬件开发环境的资源（包括按钮的数量、指示灯的数量）仅满足三层电梯控制器的验证。三层电梯控制器的仿真波形如图４所示。图３电梯控制器状态转换图Ｆｉｇ．３Ｓｔａｔｅｃｈａｒｔｏｆｅｌｅｖａｔｏｒｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ图３中的状态转换条件如表１所示。表１电梯控制器状态转换条件Ｔａｂ．１ＳｔａｔｅｃｈａｎｇｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆｅｌｅｖａｔｏｒｃｏｎｔｒｏＨｅｒ现态次态转换条件图４电梯控制器仿真波形Ｆｉｇ．４ＥｌｅｖａｔｏｒｃｏｎｔｒｏＵｅｒｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｗａｖｄｏｒｍＳＯＳＩ下一个时钟Ｓ１ＳＩｕｐ［ｐｏｓ］＝ｌｓｔｏｐ［ｐｏｓ］＝ｌ仿真波形说明：电梯内外按钮，当其值由０变ＳＩＳ２Ｓｌ下一个状态不为Ｓｌ时为１即表示被按下。图中，各层电梯间内外的铵钮Ｓ２Ｓｌｕｐ［ｐｏｓ］＝ｌｓｔｏｐ［ｐｏｓｌ＝ｌ被按下是随机发生的。ｓ２ｓ３Ｓ２下一状态不为Ｓｌ，－臣ｓｔｏｐ［ｐｏｓ＋ｉ］＝ｌｕｐ［Ｉｒｅｓ＋ｉ］＝１ｄｏｗｎ［ｐｏｓ＋ｉ］＝１（ｉ＞０．１Ｌｐｏｓ＋ｉ＜＝Ｎ）由仿真波形可以看出。电梯的运行符合设计要Ｓ２ｓ４Ｓ２Ｔ－－．Ｒ．．态，为Ｓｌ和Ｓ３，Ｊｌｄｏｗｎ［ｐｏｓ］＝１求。ｓ２ｓ５Ｓ２下一状态不为Ｓ１／￥３／￥４，且ｓｔｏｐ【ｐｏｓ—ｉ】－ｌ２．４硬件验证ｕｐ［ｐｏｓ－ｉ］＝１ｄｏｗｎ［ｐｏｓ－ｉ］＝ｌ（ｉ＞０．Ｅｐｏｓ－ｉ＞＝Ｏ）本文的设计经引脚锁定并下载到硬件开发环境Ｓ２５２Ｓ２下一状态不为Ｓｌ，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５时Ｓ３Ｓ２完成ｐｏｓ＝ｐｏｓ＋ｌ，下一个时钟中，经测试完全正确。Ｓ４ｓ４ｄｏｗｎ［ｐｏｓｌ＝！ｏｒｓｔｏｐ［ｐｏｓｌ＝１具体硬件开发环境为ＧＷ４８一ＰＫ２实验开发系ｓ４Ｓ５Ｓ４下一个状态不为ｓ４时统。Ｓ５Ｓ４ｄｏｗｎ［ｐｏｓ］＝ｌｓｔｏｐ［ｐｏｓ］＝ｌＣＬＫ选择ｃｌｋ０，频率可选择为２５６Ｈｚ。Ｓ５Ｓ６Ｓ５下一状态不为ｓ４，＿ｌ王ｓｔｏｐ［ｐｏｓ—ｉ】：ｌｕｐ［ｐｏｓ－ｉ］＝ｌ键１、２、３对应电梯内各层的按钮；键４、５对ｄｏｗｎ［ｐｏｓ－ｉ］＝１（ｉ＞０．Ｅｐｏｓ－ｉ＞＝０）Ｓ５Ｓ１Ｓ５下一状态不为ｓ４和ｓ６，．臣ｕｐ［ｐｏｓ］＝１应一二楼层电梯外的向上铵钮；键６、７对应二三楼Ｓ５下一状态不为￥４／￥６／Ｓ１，且ｓｔｏｐ【ｐｏｓ＋ｉ】＝ｌ层电梯外的向下铵钮；键８对应系统复位键；Ｓ５ｓ２ｕｍ）ｏｓ＋ｉ】＝ｌｄｏｗｎ［ｐｏｓ＋ｉ］＝１（ｉ＞０９ｐｏｓ＋ｉ＜＝Ｎ）灯ｌ、２、３指示电梯内各层的按钮被按下；灯Ｓ５Ｓ５Ｓ２下一状态不为Ｓｄ／Ｓ６／Ｓ１／￥２时４、５指示一二楼层电梯外的向上铵钮被按下；灯ｓ６ｓ５完成ｐｏｓ＝ｐｏｓ－Ｉ，下一个时钟６、７指示二三楼层电梯外的向下铵钮被按下；灯８上表中，ｐｏｓ表示当前楼层，ｕｐ［ｐｏｓ】、指示开门。万方数据６０深圳信息职业技术学院学报第８卷电梯所在层数由数码管１指示。ＨｅＪｉｎｇｋａｉ．ＳｉｇｎａｌｇｅｎｅｒａｔｏｒｄｅｓｉｇｎｂａｓｅｄＦＰＧＡ【Ｊ】．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｈｅｎｚｈｅｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，３结论本文的电梯控制器设计，结合了深圳信息职业技术学院的实际电梯的运行情况，易于学生理解和接受，对于工学结合的教学改革，是一个非常好的实践项目。另外，本文提出的电梯控制器算法适合２００８，（２）．（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）【２】贺敬凯．基于ＦＰＧＡ的专用ＣＰＵ的设计忉．深圳信息职业技术学院学报，２００８，（２）．ＨｅＪｉｎｇｋａｉ．ＤｅｓｉｇｎｏｆａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｐｅｃｉｆｉｃｐｒｏｃｅｓｓｏｒｂａｓｅｄｏｆＳｈｅｎｚｈｅｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＦＰＧＡ【Ｊ】．Ｊｏｕｒｎａｌ于任意楼层，并在ＦＰＧＡ开发环境中进行了验证，具有很强的适应性和实用性。参考文献（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ）【１】贺敬凯．基于ＦＰＧＡ的信号发生器的设计【Ｊ】．ｉｇ封，ｌ信息职业技术学院学报，２００８，（２）．Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００８，（４）．（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）【３】高迎慧，侯忠霞，杨成．基于ＦＰＧＡ的自动升降电梯控制器设计【Ｊ】．辽宁工程技术大学学报，２００７，２５（２）．ＧＡＯＹｉｎｇｈｕｉ，ＨＯＵＺｈｏｎｇｘｉａ，ＹＡＮＧＦＰＧＡ—ｂａｓｅｄａｕｔｏｍａｔｉｃｅｌｅｖａｔｏｒＣｈｅｎｌｉｎ．Ｄｅｓｉｇｎｏｆｏｆｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌＣｈｉｎｅｓｅ）ＬｉａｏｎｉｎｇＴｅｃｈｎｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２００７，２５（２）．（ｉｎＤｅｓｉｇｎｏｆＦＰＧＡ－ｂａｓｅｄｅｌｅｖａｔｏｒｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒＨＥＪｉｎｇｋａｆ（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓａｎｄＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＳｈｅｎｚｈｅｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｈｅｎｚｈｅｎ５１８０２９，Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｉｒｓｔｌｙ，ａｎｅｗｏｎＦＳＭ－ｂａｓｅｄｅｌｅｖａｔｏｒｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒａｌｇｏｒｉｔｈｍｉｓｂｒｏｕｇｈｔｆｏｒｗａｒｄａｎｄｔｈｅｎａｔｈｒｅｅ－ｆｌｏｏｒｅｌｅｖａｔｏｒｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｂａｓｅｄｔｈｉｓａｌｇｏｒｉｔｈｍｉＳｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｔｈｅｃｏｒｒｅｃｔｎｅｓｓｏｆｔｈｅｅｌｅｖａｔｏｒｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｈａｓｂｅｅｎｖｅｒｉｆｉｅｄｂｙｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄｈａｒｄｗａｒｅｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ．ＣｏｎｓｉｄｅｒｅｄｒｅａｌｅｌｅｖａｔｏｒｓｉｎＳｈｅｎｚｈｅｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｔｈｉｓｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｉｓｅａｓｉｌｙａｃｃｅｐｔａｂｌｅａｎｄｃｏｕｌｄｂｅｕｓｅｄａｓａｇｏｏｄｐｒａｃｔｉｃｅｉｎｔｅａｃｈｉｎｇｐｒｏｊｅｃｔ．Ａｎｄｔｈｅｅｌｅｖａｔｏｒｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｄｅｓｉｇｎｅｄｃｏｕｌｄｂｅｕｓｅｄｆｏｒｅｌｅｖａｔｏｒｓｗｉｔｈａｎｙｎｕｍｂｅｒｏｆｆｌｏｏｒｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｆｉｎｉｔｅｓｔａｔｅｍａｃｈｉｎｅ；ｅｌｅｖａｔｏｒ；，ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ【责任编辑：高潮】万方数据基于FPGA的电梯控制器系统设计
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：
贺敬凯， 王瑞春， 万学元， 潘晓宁， 郑芙蓉， 李晓堂深圳信息职业技术学院,电子通信技术系,深圳,518029深圳信息职业技术学院学报
JOURNAL OF SHENZHEN INSTITUTE OF INFORMATION TECHNOLOGY2010，08(2)0次
1.贺敬凯 基于FPGA的信号发生器的设计 2008(2)2.贺敬凯 基于FPGA的专用CPU的设计 2008(2)
3.高迎慧.侯忠霞.杨成林 基于FPGA的自动升降电梯控制器设计 2007(2)
1.期刊论文 吴佳凤.肖安.聂兵.WU Jia-feng.XIAO An.NIE Bing 基于VHDL的有限状态机设计方法与实现 -武汉工业学院学报2006,25(1)
介绍了有限状态机的设计步骤,给出了有限状态机的VHDL设计方法与实现手段,然后完成了利用VHDL实现有限状态机的一个电梯控制器实例,并给出了仿真结果.
2.期刊论文 聂翔.王春侠.Nie Xiang.Wang Chunxia 基于FSM的电梯控制系统的设计与实现 -微计算机信息2006,22(25)
在Max+Plus Ⅱ环境下用VHDL完成了电梯状态控制核心程序的设计和编程.并用Synplify Pro综合软件对程序进行了优化综合.通过三层电梯控制系统的仿真和实验模拟,表明了此方法的高效性和灵活性.
3.期刊论文 刘志锋.鞠时光.王昌达.周从华.LIU Zhi-Feng.JU Shi-Guang.WANG Chang-Da.ZHOU Cong-Hua 隐通道传递信息机理的研究 -计算机科学2007,34(10)
可信计算机系统中一些隐蔽数据流避开了安全机制的监控,造成信息的泄漏.本文通过对这种隐蔽流泄漏信息的机理进行分析和抽象,提出了一个通道元模型.将每一类通道元看成一个有限状态机,以Plotkin的结构化操作语义等为基础,计算出状态机的状态变化序列.通过对不满足隐通道定义的状态变迁序列的归纳,得到了抽象机中安全状态转移的约束条件,找出两个通道元通过共享客体泄露信息的工作机理,从而开发出一种基于操作语义的隐通道标识方法.对电梯调度算法模型进行实验,可有效地标识出存在的隐通道.
4.学位论文 王司博 超级电容器储能在电机驱动系统中的应用及其能量管理方法的研究 2009
超级电容器作为一种新的储能器件，具有功率密度大、储能效率高、充放电速度快等诸多优点，具有非常广阔的应用前景。本文研究了超级电容器在电机驱动系统中的应用，主要内容如下：
1、以电梯负载为例分析了电机驱动系统负载功率的等效计算方法，并详细比较了能耗制动和超级电容器储能系统回收能量制动两种方式对电机驱动系统及电网侧的影响。仿真结果表明，使用超级电容器储能系统不仅能够吸收电机的再生制动能量，而且能够为电机提供峰值功率支撑，从而减小了电网功率的波动。
2、针对超级电容器在中高压电机驱动系统中的应用，提出了一种基于超级电容器的多输入/单输出的双向充放电的拓扑结构，并针对这种拓扑结构提出了一种新的控制结构。这种拓扑结构是由多个的双向DC-DC变换器输出串联组合而成，避免了大量超级电容器串联所带来的电压不均衡的问题，提高了超级电容器储能系统的可靠性。新的控制结构在传统的双闭环的控制结构上进行了改进，不仅使得整个双向DC-DC变换器的输出电压稳定可控，而且还能够保持内部各个的双向DC-DC变换器之间的电压平衡。
3、分析了超级电容器在电机驱动系统中的两种运行模式：UPS运行模式和节能运行模式。比较了超级电容器储能系统在这两种运行模式下的工作特点和能量流的关系并针对UPS运行模式分析了超级电容器储能系统的配置方法以及功率变换器的设计。根据超级电容器储能系统在UPS运行模式下的工作特点，采用了有限状态机的方法来实现对超级电容器的能量管理。
4、详细讨论了超级电容器储能系统在节能运行模式下时储能系统的配置和能量管理方法的设计。在节能运行模式下时，应该根据储能装置的功率大小与可回收的能量大小以及整流侧供电功率减小值之间的关系，并结合实际的需要来配置储能系统。提出了基于规则的能量管理方法和基于模糊控制的能量管理方法。这两种能量管理方法都是通过检测直流母线电压来判断电机的运行情况，从而控制超级电容器储能系统的工作状态，实现对超级电容器的能量管理。
本文研究了超级电容器储能系统在电机驱动系统中的作用，并针对不同的应用场合详细讨论了超级电容器储能系统的配置以及相应的能量管理方法的设计与实现。对于进一步开展超级电容器在电机驱动系统中的实际应用具有一定的理论意义和实用价值。
关键词：超级电容器，电机驱动系统，多输入单输出双向DC-DC变换器，UPS运行模式，节能运行模式，有限状态机，模糊控制
本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_szxxzyjsxyxb201002012.aspx授权使用：南阳理工学院(nylg)，授权号：43402ec1-d6b2-41e0-99b0-9e3e01351c2e
下载时间：2010年11月30日