永磁同步电机矢量控制系统及其在电梯中的应用

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1、永磁同步电机控制系统及其在电梯中的应用缪学进I李永东1肖曦1刘杭先2刘天武21)淸华大学电机工程与应川电子技术系，北京1000842)北京兰海公司，北京100084!>Email：miuxj04aimails.tsinghua.cdu.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破件实现和软件程序的设计，给出的实验结果表明，所设计的基丁血=0控制策略的永磁同步电机矢量控制系统具冇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TMS320F2812

2、TheapplicationofthePMSMcontrolsystemtotheelevatorAbstractThebasicprinciplesofthevectorcontrolofPMSM,thehardwareandsoftwaredesignofcontrolsystemequippedwithDSPTMS320F2812asthekernelprocessoraredescribedinordertoapplythePMSMcontrolsystemtotheelevator.ExperimentalresultsshowthatthePMSM

3、vectorcontrolsystemwithhasexcellentperformanceofspeedtracking*Keywordspermanentmagnetsynchronousmotor(PMSM)elevatorvectorcontrolTMS320F28121.引言早期的电梯中使用立流电机，随着交流电机控制技术的发展，交流异步电机逐渐应用到电梯Z中，乂随着永磁同步电机成木的降低、控制技术的进步，使得永磁同步电机正在逐渐取代电梯中的直流电机和异步电机。电梯的驱动控制技术也随着所使用的电机的改善而改变，先后经历了直流电机驱动控制，交流单-速电机

4、驱动控制，交流双速电机驱动控制，直流有齿轮、无齿轮调速驱动控制，交流调压调速驱动控制，交流变压变频调速驱动控制，交流永磁同步电机变频调速驱动控制等阶段。交流永磁同步电机控制系统在电梯屮的应用可以带來很多优点，最突出的一点是永磁同步电机町以实现无齿轮曳引功能，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，不需耍机械减速机构，使得无齿轮曳引机的机械结构变得非常简单曳引机安装在与曳引绳相同的平面内，变频器则可以置丁顶层的电梯门内，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，调速范鬧宽、精度高、转矩特性优

5、越，低损耗、低振动、低噪声等等⑴［2］。2.电梯拖动系统电梯是一种典型的机电一体化产品，其控制可分为拖动系统的调速控制与选层系统的逻辑控制两大方Ifllo调速控制是指対电梯从起动到平层整个过程中速度的变化规律进行控制，从而减轻人在乘坐电梯时山于起、制动过程中加、减速产生的不舒适感（上浮、下沉感），并保证平层停车准确可靠。与选层系统的逻辑控制相比，调速控制更为复杂，其控制性能的优劣在很大程度上决定着电梯产品的性能和质量。图1是无齿轮曳引电梯的系统结构图。图2永磁同步电机矢量控制系统框图图1无齿轮曳引电梯的系统结构图主CPU实现选层系统的逻辑控制，负责机房控制柜与

6、侨JfflZ间的串行通信，以取得轿厢的开关信号、呼叫信号；与厅站进行串行通信，以収得厅外召唤信号；以及进行廿关门控制、运行控制、故障检测和记录等。DSP和外围信号调理电路等组成传动控制板，负责故障处理、速度控制、电流控制、PWM控制和各种倍号的采集工作，与逆变主回路实现电梯拖动系统的调速控制。光藕隔离电路把DSP的PWM信号传递给逆变器主冋路中的大功率开关管IGBTo负荷检测装置检测轿厢负荷并输送负载信号给DSP,以进行起动力矩补偿,使电梯运行平稳。另外，还有与永磁同步电动机随动，可发送脉冲信号到主CPU和DSP的光电编码器、传递楼层位置信号的位置检测器FML

7、、可接受指令信号和开关输入信号的轿内操纵箱C.B和厅外召唤箱H.B、以及系统的齐种保护装置。它们一起构成了整个电梯控制系统⑶。3•调速系统的设计无齿轮传动多应用于高速度、高楼层的电梯屮，须具冇完善的控制功能和高可靠性，这就对电梯的控制系统的硬件和软件设计提出了更高的耍求。这也耍求调速系统的设计尽址采用简单成熟可靠的原理和性能优界的软硕件方案。3.1控制原理永磁同步电机控制系统，无速度传感器虽然可以降低硕件的成木和复杂性，但増加了软件的复杂性，尤英是低速的控制性能还是研究的热点，因此IT前通常采川成熟的有速度传感器矢量控制。从永磁同步电机dq坐标系下的电磁转矩方

8、程Te=P()diqI)(lid)=P