基于直接转矩控制的电梯门机系统设计

【摘要】：电梯门机是电梯的重要组成部分,是电梯系统中动作最频繁、也是直接面对乘客的 部分。因此在实际应用中需要一个运行安全可靠、性能稳定的电梯门机控制系统。这就 要求电动机控制系统具有精度高、响应快、鲁棒性好、计算简单等特点。直接转矩控制 系统具有计算简单、对电动机参数依赖性小、动静态性能优良等特点,使它成为当前异 步电动机控制中非常重要的控制方法,本文将直接转矩控制应用到电梯门机系统。 本文首先介绍了异步电动机直接转矩控制的基本原理,从异步电动机的数学模型入 手,逐步分析,从而得到磁链和转矩。这里磁链估算准确与否是直接转矩控制中关键的 一步。本文采用混合模型法对磁链进行估算,即在低速时以电流模型为主,高速时以电 压模型为主。然后通过对逆变器开关状态的分析得到电压空间矢量,并且论述了电压空 间矢量与转矩和磁链之间的关系,采用两点式调节对定子磁链和转矩进行调节,得到磁 链六边形轨迹或圆形轨迹和实现转矩控制。 在本文中,异步电动机的直接转矩控制系统采用数字信号处理器和智能功率器件为 核心。数字信号处理器选用电动机专用控制芯片TMS320LF2407A,该芯片集成了许多电 动机控制所需的功能模块,减少了外围电路的设计;功率器件采用智能功率驱动模块 IPM,其内置的保护电路大大提高了系统的可靠性。系统硬件部分可作为通用的异步电 动机控制系统硬件部分,运行相应的软件,即可实现相应的控制功能。系统的软件部分 是利用汇编语言设计,这种方法具有语法简单、执行效率高、可靠高等优点。 电梯门机控制系统通常有多种运行模式,不同的运行模式,开门关门的运行速度曲 线将不同,速度曲线是根据用户输入的参数所确定。根据速度曲线,利用软件设计可以 计算出门机在某个位置时的转速,即作为直接转矩控制中给定转速,实现转速控制系 统。 最后论文对整个系统进行了实验,给出电梯门机开关门运行曲线,并作简要地分 析。本系统的各项性能基本满足电梯门机的要求,且运行精度高,可靠性好,响应快, 具有很好的实用前景。