基于DSP的电梯能效测量软件开发设计论文.doc
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1、DSP-based software development of elevators energy efficiency measures A Dissertation Submitted for the Degree of Master Candidate: Supervisor:Prof. Xiao Bing South China University of Technology Guangzhou, China 华南理工大学硕士学位论文 基于 DSP 的电梯能效测量软件开发 I 摘 要 电梯是与人类日常生活紧密相关的交通工具,并且随着电梯数量的急剧增加,巨 大的电梯能耗已经引起社会和
2、政府职能部门的密切关注。建立合理的电梯能评价方式, 可以为企业了解电梯能效提供方法,为客户选择节能电梯提供依据,为政府进行电梯 能效的审查和监管提供技术支撑,对于促进节能电梯的开发和推广具有重要的指导意 义。 本文所述的由我们自主研发的基于差额质量速度积分法的电梯能效测量仪,是一 种检测电梯能源利用效率的测量方法以及基于该方法的测量电梯能源利用效率的专用 仪器。 定义一种能克服各种影响电梯电能指标干扰因素的电梯能效测量方法,并且能安 全、便捷测量得到电梯能效指标。提出以即差额质量速度积分计算电梯输送有Mvdt 效载荷所作的机械能。是电梯空载与 20%额定载荷的质量差,空载电能与 20%载M 荷
3、电能的差对应了运送载荷所消耗的电能,即以前后两次输送载荷的质量差作为M 计算基础,有别于以电梯额定载荷的不同百分比质量绝对值作为衡量电梯所作机械能 的方法。 采用高速数字信号处理器 TMS320F2808 作为核心处理单元,数字信号处理器以 20kHz 采样频率处理输入的电压、电流信号,并对相关信号进行基于有限冲激响应带 通滤波算法的数字滤波处理,滤除电梯现场对测量信号的低频和高频干扰,保证测量 信号的精度。数字信号处理器根据采集到的数据,实时计算电梯能效指标。 关键词:电梯能效;电能计量;DSP II Abstract Elevator is closely related to the t
4、ransportation of daily life. With the dramatic increase in the number of lifts, lift energy consumption has caused great social and the close attention of the government functions. A reasonable way to evaluate the lift can lift the energy efficiency for businesses to provide ways to understand for c
5、ustomers to choose energy- saving elevators provide the basis for the government to lift the energy efficiency of the review and supervision of technical support. For promoting development and promotion of energy-saving elevator has important significance. Described in this article developed by our
6、own quality speed based on the difference between the integral method of measuring energy efficiency of lift, the lift is a test method to measure the efficiency of energy use and the elevator based on the measurements of energy use efficiency of appliances. Define a power index overcome the interfe
7、rence of various factors affecting the lift elevator energy efficiency measurement, and safe, convenient and energy efficiency indicators measured lift. Proposes that the speed difference between the calculated Mvdt integral lift the quality of delivery by the mechanical payload. is the difference o
8、f lift M load and 20% rated load. No-load power and load power of 20% difference corresponds to the energy consumed by transporting loads. After the previous two transport loads calculated M on the basis of poor quality, different from the rated load to lift the quality of the different percentage o
9、f the absolute value as a measure of the mechanical energy of the methods of the lift. High-speed digital signal processor TMS320F2808 as the core processing unit, digital signal processor to 20kHz sampling frequency processing the input voltage and current singal, and the related signal based on fi
10、nite impulse response band-pass filter algorithm digital filter processing, filter In addition to the lift on-site measurement signal low and high frequency interference, to ensure the accuracy of measured signals. Digital signal processors also achieved according to the collected data, real-time co
11、mputing lift energy efficiency targets. III Keywords: Elevator energy efficiency; Energy measurement; DSP; IV 目 录 摘 要I ABSTRACTII 第一章 绪论1 1.1 课题的研究背景1 1.2 课题的研究意义2 1.3 国内外研究现状3 1.4 课题主要研究和开发内容4 第二章 电梯能效评价方法6 2.1 电梯能效评价方法概述6 2.1.1 电梯能效评价特点6 2.1.2 现有电梯能效评价方法6 2.2 基于差额质量速度积分的电梯能效评价方法11 2.2.1 基于差额质量速度积分
12、的电梯能效测量方法11 2.2.2 基于差额质量速度积分的电梯能效测量方法的特点14 2.3 本章小结15 第三章 电梯循环周期内的电能测量16 3.1 电梯循环运行模式定义16 3.1.1 全程空载标准工作图谱循环运行模式16 3.1.2 标准增量载荷标准工作图谱循环运行模式16 3.1.3 电梯循环周期工作图谱16 3.2 循环周期内的电能测量17 3.2.1 正弦系统的电能测量17 3.2.2 非正弦系统的电能测量18 3.3 本章小结24 第四章 电梯能效测量仪系统结构25 4.1 系统结构框架25 4.2 浮动中性点法三相电压信号处理27 V 4.3 三相电流信号处理28 4.4 转
13、速测量29 4.5 通讯模块31 4.5.1 系统内通信31 4.5.2 系统对外通信32 4.6 本章小结34 第五章 DSP 软件设计及实现35 5.1 TMS320F2808 特性35 5.2 Q 格式37 5.2.1 Q 格式定义38 5.2.2 Q 格式定点运算40 5.3 电梯能效检测仪 DSP 软件架构设计41 5.3.1 DSP 硬件外设驱动层42 5.3.2 功能模块层48 5.4 电梯能效测量仪源代码总体分析48 5.4.1 主程序流程图48 5.4.2 主定时中断函数程序流程图49 5.4.3 A/D 转换中断服务程序流程图50 5.4.4 通信接收中断服务程序流程图51
14、 5.5 本章小结51 第六章 现场测试数据和分析52 6.1 现场测试实验52 6.2 测试数据分析54 6.2.1 电能测量数据分析54 6.2.2 电梯能效数据分析55 6.3 提高电梯能效的途径59 6.4 本章小结59 结 论60 参考文献61 VI 附 录63 攻读硕士学位期间取得的研究成果72 致 谢73 第一章 绪论 1 第一章 绪论 1.1 课题的研究背景 能源是人类赖以生存和发展的基本条件,随着我国社会经济的快速发展,能源需 求与供给的矛盾日益突出。我国能源资源偏少,与人口比例不相称,我国人口占世界 人口的 21%,而煤炭储量占世界 11%,石油储量占世界的 2.4%,天然
15、气储量仅占世界 的 1.2%。人均能源资源远远低于世界平均水平1。与此同时,我国已经成为世界上第 二大能源消费国,对国外能源的依赖程度不断上升。 社会对电能的需求,随着国民生产总值(GDP)的增长而快速地增加。 “电荒”近年 来已经重新成为人们熟悉的一个字眼2。2002 年全国有 12 个省(市、自治区)拉闸限 电,电力缺口 2035 万 kW;2003 年全国发展到 22 个省市拉闸限电,电力缺口 4485kW,比上年翻了一番多;2004 年全年拉闸限电的省市扩大到了 26 个,全国仅东 北三省和新疆、西藏没有出现“电荒”3。2008 年北京奥运会期间,全国缺电情况更为 严重,很多企业为了避
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