基于DSP的电梯门机伺服控制系统设计与研究

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1、私·川雹多彳吁般大▲予硕士详题学位细摘论文要杭州电子科技大学硕士学位论文详细摘要随着经济的不断发展，人们生活水平不断提高，高层建筑随处可见，电梯作为唯一的升降工具被广泛使用。人们进出高层办公楼，生活公寓不得不乘坐电梯，这使得电梯成为人们生活中不可或缺的一部分。在整个电梯系统中，电梯门是直接与用户接触的部分，能带给用户直观的感受，也是被用户评价最多的部分。由于电梯在平时的使用过程中，电梯门的打开与关闭操作最频繁，这使得电梯门开关出现故障的概率也不断增加。电梯门的开关正常稳定已经被作为是判断电梯质量的一个重要因素。因此，一部高质量的电梯，它的电梯门在进行打开关闭操作时运行平稳、反应迅

2、速、定位准确、安全可靠，这就要求整个电梯门机控制系统达到很高的性能，对于其作用对象一电机也需要性能上的高要求。随机电子技术的发展，产品性能不断提高，电梯门机控制系统也步入了一个稳定的阶段，电梯门机的稳定性、可靠性得到了改善，市场上也出现了各种新产品。在电梯行业的初期，电梯门机大都由直流电机来驱动，利用它的电刷实现电机的正反转，用串并联电阻实现电机的速度控制，从而达到电梯门平稳的开关操作，这是一种简单的控制电梯门机的方式。这种控制方式简单易用，能够承受很强的负载，但制造成本高，维护工作量大，故障率也较高。除此之外，由于其速度控制由电阻串并联实现，电阻消耗一部分能量，因而造成能量浪费

3、。同时，通过电压控制调速，调速效率比较差，精度低，速度与转矩不能达到很好的匹配，电机的机械特性达不到性能要求。随着技术的不断改进，人们改善了有刷直流电机由电刷带来的种种缺点，得到了一种改进的直流电机一永磁无刷直流电机，并通过永磁无刷直流电机的特点，设计了其驱动控制系统。该系统主要采用磁极换相控制及直流脉宽控制策略对永磁无刷直流电机进行控制，能使调速系统达到快速稳定，并且具有体积小、重量轻、输出力矩大、效率高等优点，在工业发展中得到了广泛的应用。但由于价格因素，使得永磁无刷直流电机与其他电机相比，在性价比上没有明显的优势。另一方面，由于直流电机本身的不足，如不易维护、故障率较高等，

4、使得这种直流门机成为了产业发展中的一种过渡性产品。近几年来，随着交流变频调速技术的广泛应用，交流门机已成为电梯行业发展的一大趋势。它与直流电机相比，最大的特点就是没有换向器，这使得交流电机制造方便、结构简单，能够做成高转速、大电流的电机。与此同时，它的功率覆盖范围很大，能从几十瓦到上百万瓦，这使交流电机拥有了很大的市场。交流电机按照品种的不同可以分为两大类，分别为交流异步电机和永磁同步电机。异步电机在发展过程中，随着研究的不断深入其控制方式比永磁同步电机简单，并且其成本比较低，所以异步门机控制系统得到市场的广泛关注，发展十分迅速。之前的异步电机控制系统通常使用的是正弦脉宽调制的方

5、法进行控制，之后又出现了相对高级一些的控制方式来对速度、电流进行控制，比如矢量控制或者直接转矩控制。在很多方案中，对电机的参数具有很强的依赖性，通用性不强，故障处理，杭州电子科技大学硕士学位论文比较复杂。目前，随着绿色环保、节能等口号的推广，电梯行业也在这个潮流中向前推进。永磁同步门机符合“绿色环保、节能减耗”的目的，成为了电梯门机市场的新一代的产品。永磁同步电机低速力矩性能好，高效运行区域宽，调试范围扩大。功率密度和效率都大幅度提高，效率由原来的60％提高到90％以上，功率因数接近1，并且可节约电能35％左右，是一款节能电机产品。同时，随着单片机、DSP等微处理器的不断优化，性

6、能的集成度不断提高，在电梯门机伺服控制系统应用普及度的不断扩大，使得用微处理器芯片来控制电机驱动控制系统的技术被广泛的使用，最终使整个系统的体积进一步缩小，集成度得到提高，也为系统的优化带来了便利。文本首先介绍了电梯驱动控制系统在国内外研究现状以及未来发展的趋势，阐述了电梯门机伺服控制系统的研究背景和意义；在阅读了广泛的电梯门机驱动控制系统相关的文献基础上，对其驱动系统进行了性能、结构、成本上的对比分析，提出了基于永磁同步电机的电梯门机驱动控制系统，阐述了永磁同步电机的组成结构原理以及其在三种坐标系下的数学模型，给出了系统的整个硬件平台设计，提出了自己的研究成果，并通过实验取得了

7、良好的结果。本文主要贡献如下：1、设计了整个电梯门机伺服控制系统的硬件平台，包括电源部分、主控电路部分、主功率电路部分以及系统保护部分，选用了TI公司的DSP芯片TMS320F2808PZA作为控制电路的主芯片以及IR公司的智能功率模块IRAMXl6UP60A作为主功率模块的电机驱动模块。系统电源给整个系统供电，主要有30V、15v、5v、3．3V以及1．8V等电压类型，主控电路发送6路PWM信号给主功率电路，使其产生u、v、w三相给电机供电，让电机转动。在电机转动时，主控电路接