永磁同步电机控制系统及其在电梯中的应用

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1、中国电工技术学会电力电子学会第十届学术年会论文集永磁同步电机控制系统及其在电梯中的应用11122缪学进李永东肖曦刘杭先刘天武1)2)清华大学电机工程与应用电子技术系，北京100084北京兰海公司，北京1000841)Email：miuxj04@mails.tsinghua.edu.cn摘要本文以永磁同步电机在电梯中的应用为目标，介绍了电梯控制系统的组成、矢量控制的基本原理、以TMS320F2812为控制核心的矢量控制系统的硬件实现和软件程序的设计，给出的实验结果表明，所设计的基于id=0控制策略的永磁同

2、步电机矢量控制系统具有优良的速度跟踪性能。关键词永磁同步电机（PMSM）电梯矢量控制TMS320F2812TheapplicationofthePMSMcontrolsystemtotheelevatorAbstractThebasicprinciplesofthevectorcontrolofPMSM,thehardwareandsoftwaredesignofcontrolsystemequippedwithDSPTMS320F2812asthekernelprocessoraredescribed

3、inordertoapplythePMSMcontrolsystemtotheelevator.ExperimentalresultsshowthatthePMSMvectorcontrolsystemwithhasexcellentperformanceofspeedtracking.Keywordspermanentmagnetsynchronousmotor(PMSM)elevatorvectorcontrolTMS320F28121．引言早期的电梯中使用直流电机，随着交流电机控制2．电梯拖动系统

4、技术的发展，交流异步电机逐渐应用到电梯之中，又电梯是一种典型的机电一体化产品，其控制可分随着永磁同步电机成本的降低、控制技术的进步，使为拖动系统的调速控制与选层系统的逻辑控制两大方得永磁同步电机正在逐渐取代电梯中的直流电机和异面。调速控制是指对电梯从起动到平层整个过程中速步电机。电梯的驱动控制技术也随着所使用的电机的度的变化规律进行控制，从而减轻人在乘坐电梯时由改善而改变，先后经历了直流电机驱动控制，交流单于起、制动过程中加、减速产生的不舒适感(上浮、下速电机驱动控制，交流双速电机驱动控制，直流有齿沉感

5、)，并保证平层停车准确可靠。与选层系统的逻辑轮、无齿轮调速驱动控制，交流调压调速驱动控制，控制相比，调速控制更为复杂，其控制性能的优劣在交流变压变频调速驱动控制，交流永磁同步电机变频很大程度上决定着电梯产品的性能和质量。调速驱动控制等阶段。图1是无齿轮曳引电梯的系统结构图。交流永磁同步电机控制系统在电梯中的应用可以J带来很多优点，最突出的一点是永磁同步电机可以实1PMSM现无齿轮曳引功能，永磁同步无齿轮曳引机采用扁平、盘式外形，直接带动曳引轮曳引电梯运行，不需要机械减速机构，使得无齿轮曳引机的机械结构变

6、得非常简单，曳引机安装在与曳引绳相同的平面内，变频器则可以置于顶层的电梯门内，彻底省去了机房，降低了建筑成本；其次，可以使拖动系统结构简单、运行可靠，效率高、节能，调速范围宽、精度高、转矩特[1][2]性优越，低损耗、低振动、低噪声等等。中国电工技术学会电力电子学会第十届学术年会论文集图1无齿轮曳引电梯的系统结构图idref=0+ud∑PIuαPWMi−坐标主CPU实现选层系统的逻辑控制，负责机房控制duPMSMiqref+uq变换β变换器柜与轿厢之间的串行通信，以取得轿厢的开关信号、∑PI−θiiiu

7、呼叫信号；与厅站进行串行通信，以取得厅外召唤信qdivPI坐标i号；以及进行开关门控制、运行控制、故障检测和记q变换ω+ref录等。DSP和外围信号调理电路等组成传动控制板，∑θ−ω光电负责故障处理、速度控制、电流控制、PWM控制和各转速和位置测量码盘种信号的采集工作，与逆变主回路实现电梯拖动系统图2永磁同步电机矢量控制系统框图的调速控制。光藕隔离电路把DSP的PWM信号传递给逆变器3.2硬件系统设计主回路中的大功率开关管IGBT。负荷检测装置检测轿3.2.1核心处理芯片DSPTMS320F2812厢负

8、荷并输送负载信号给DSP，以进行起动力矩补偿，设计任何控制系统，核心处理芯片的选择是首要使电梯运行平稳。另外，还有与永磁同步电动机随动，考虑的问题。从图1的电梯系统结构图可知核心处理可发送脉冲信号到主CPU和DSP的光电编码器、传芯片要能够实现DSP所负责的故障处理、速度控制、递楼层位置信号的位置检测器FML、可接受指令信号电流控制、PWM控制和各种信号检测等功能，这就要和开关输入信号的轿内操纵箱C.B和厅外召唤箱H.B、求核心处理芯片要有