新电梯曳引机驱动及控制体系构设与实现

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1、新电梯曳引机驱动及控制体系构设与实现1.1电梯驱动与控制技术国内外发展概况1.1.1国外发展概况现代电梯技术起源于美国人奥的斯创办的奥的斯电梯公司，众多的新型电梯技术都是由奥的斯公司设计并最终成功推向市场。欧洲在电梯技术方面也紧随美国之后，以瑞士迅达电梯、芬兰通力电梯为代表的电梯制造企业在20世纪90年代初期推出了多项对现代电梯产生重大影响的关键技术。二战之后的R本得益于其先进的电子信息产业，在电梯技术方面，特别是曳引机和驱动技术方面取得了令人瞩目的成就，产生了像三菱、円立等掌握核心技术的电梯企业。1902年，瑞士迅达公司推出了自动按钮控制电梯，在之后的1

2、915年和1924年，奥的斯公司分别设计出了平层微动装置和信号控制电梯，电梯驱动与控制系统逐渐进入自动化控制的新阶段。但是，在20世纪50年代之前的电梯控制技术均比较单一，主要依靠电磁设备组成开关逻辑电路实现平层和楼层位置的简单逻辑判断，系统一般比较庞大，技术的主要创新也仅仅是集中于电磁继电器和平层装置等的小型化和智能化。在20世纪90年代之前，高速曳引式电梯为了达到控制的精确性和乘坐的舒适性，基本都是采用直流电机驱动。这项技术最早是在1926年由迅达公司开始釆用，但由于当时交流发电技术的普遍推广，直流电机不能直接从电网获得供电，所以只能采用电动发电机组来

3、给直流电机供电，即采用沃德-伦纳德系统驱动。沃德-伦纳德系统虽具有较好的控制性能，但是系统结构复杂、不易维护、成本较高且能效较低。1.2课题意义与应用前景我国在2011年的电梯产销量达到45万台，较2010年增长了约23%，电梯保有量也达到了195万台。预计到2016年，我国的电梯产销量将达到110台，整个电梯产业仍有较大的发展。随着永磁同步电机的诞生，其卓越的表现迅速改变了传统的电梯驱动方式，成为了目甜普遍采用的电梯动力装置。釆用永磁同步电机还可以极大的提高能力转换效率，降低能耗，代表着构建节能型社会的前进方向。电梯作为特种设备，其安全性也尤为重要。20

4、11年7月5日,北京地铁四号线动扶梯突然下滑，造成多人死伤。2012年4月全国共发生19起特种设备事故，其中电梯事故就占5起。因此电梯的安全可靠性仍是当前电梯产业的重大挑战。国内的电梯技术与闽外扣比仍存在较大的差距，特别是在驱动控制的核心技术方而，研究新型的电梯驱动控制系统是务之急。本文主要介绍的内容包括：项目前期电梯系统整体设计和关键器件的选型；项目实施阶段中的电路设计，包括控制系统、驱动系统以及电气安全保护系统；硬件平台完成之后系统整体的安装及相关功能测试等工作。2系统总体设计2.1电梯系统整体结构简介电梯属于特种设备，不同于普通的电机拖动设备，在设计

5、系统之初，不仅要考虑电机拖动功能的实现，同时要考虑到乘客的人身安全，要对电梯的整个系统进行安全保护规划，提高整个系统的安全级别，以保证在驱动控制系统出现故障的情况依旧能够保障乘客的人身安全。本章着重从电机控制系统、驱动系统、曳引机系统和电气安全保护系统四个方面出发，从整体上阐述电梯驱动控制系统的各个模块的功能以及相关主要器件的选型。目前使用的电梯系统涉及生活的方方面面，比如高层建筑的乘客电梯、建筑工地的货运电梯和医院运送病床的医用电梯等等。不同种类的电梯在设计上也不尽相同，特别是在安全保护系统，货运电梯和载人电梯存在较大区别。本文所指的电梯是指适用于一般高

6、层建筑载人的垂直式电梯，电梯整体系统较为复杂，一般的电梯厂商都会建有自己的试验塔以对设计的电梯系统进行整体测试。鉴于试验场地的限制和技术水平的不足，本文将主要研究方向定在较为核心的驱动控制领域，包括控制系统、驱动系统、曳引机系统及电气安全保护系统这4个方面。2.2硬件系统总体结构设计本文所指硬件系统主要包含曳引机控制系统、驱动系统、曳引机系统以及电气安全保护系统四个模块。控制系统采用DSP为主控制芯片，提升电机的控制性能，使曳引机系统运行更加平稳，以提高乘坐的舒适性；驱动系统采用传统的交-直-交电路结构，采用一个整流模块和一个逆变模块实现对曳引机的稳定可靠

7、驱动；曳引机系统采用新式的永磁同步电机，利用其卓越的性能，降低系统能耗，使系统运行更加稳定；电气安全保护系统以CPLD为控制核心，通过实时监测系统动态，对曳引机系统提供安全保护，保障乘客的人身安全。DSP控制模块主要对外围的电流、电压及速度等信号进行采样，并通过驱动系统对曳引机系统施行闭环控制；CPLD控制系统监控线路电流、电压及速度等参数，并判断驱动系统是否有故障信号输出，只有各项监测数据正常，才会允许主线路接通，并使DSP主程序开始运行；在运行过程中，若任意监测数据不符安全设定，CPLD立即通过控制电气安全保护系统继电器，断幵主线路，启动相关安全模块，

8、并且保持电机处于抱闹状态。在现代电梯控制系统中，主控芯片是整个系统