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电梯用磁通切换永磁直线电机的驱动控制策略研究

王飒飒  
【摘要】:进入21世纪以来,我国城市化进程不断加快,越来越多的高层建筑,因为节省建筑用地,在城市里如雨后春笋般拔地而起,电梯也成为这些高层建筑的不可或缺的必备设备之一。传统曳引式电梯随着楼层的不断刷新,弊端不断凸显,而直驱式电梯采用直线电机直接驱动,不受楼层高度限制,正在焕发着它的生机。磁通切换永磁直线(linear flux-switching permanent magnet,LFSPM)电机的永磁体、电枢绕组均设在初次短动子,次级长定子仅由导磁铁心组成,更适合直驱式电梯等长距离轨道运输系统。本文以LFSPM电机为研究对象,研究直驱式电梯控制策略。本文的研究内容如下:1、介绍了LFSPM的数学模型,重点分析了其动力学模型,构建了该电机的三环矢量控制系统,对PWM调制过程中的死区效应进行重点阐述,对逆变器非线性进行建模和补偿。2、基于PI控制设计了LFSPM直驱式电梯系统控制器,位置环增加速度前馈补偿通道,减小了电梯位置动静态跟踪误差,并设计了基于DOB、卡尔曼滤波器的干扰观测补偿器,对干扰进行抑制,实验对比了抑制效果。3、设计了电梯S型速度曲线,并进行实验验证,证明了设计的电梯S型速度曲线的动静态特性满足要求。4、构建了LFSPM电机基于模型参考自适应的无传感器控制系统,并通过增磁控制提高电压电流信号中基波占比,首次实现了LFSPM电机在四象限无传感器控制,采用基于电流补偿的方法减小位置估计误差;基于脉振高频电压信号注入法,介绍了LFSPM电机初始位置开环检测方法。


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