專利名稱：稀土永磁自同步無(wú)齒電梯拖動(dòng)控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力電子技術(shù)和電機(jī)拖動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域，適于電梯拖動(dòng)控制，尤其適于1∶1無(wú)齒輪電梯曳引方式的拖動(dòng)控制。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代電梯不僅應(yīng)該具有很高的安全性、可靠性、乘坐舒適度及平穩(wěn)性，還應(yīng)要求其耗能低、效率高。傳統(tǒng)電梯的曳引機(jī)都帶有減速機(jī)構(gòu)，如渦輪渦桿減速機(jī)構(gòu)、多級(jí)行星減速機(jī)構(gòu)，多級(jí)斜柱齒輪減速機(jī)構(gòu)等等，這些減速機(jī)構(gòu)消耗能量多，因而這類曳引方式的電梯效率低。目前，將稀土永磁交流同步電機(jī)及相應(yīng)的同步變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用于電梯拖動(dòng)，受到該行業(yè)普遍關(guān)注，是當(dāng)前電機(jī)拖動(dòng)界最前沿的技術(shù)，其系統(tǒng)構(gòu)成框架方案很多，但尚無(wú)優(yōu)劣之分的較為統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。而其中方波形稀土永磁交流同步電機(jī)及與之對(duì)應(yīng)的直流無(wú)刷調(diào)速系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，技術(shù)難度小，性能指標(biāo)明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的異步電機(jī)變頻變壓調(diào)速系統(tǒng)，但由于存在著運(yùn)行噪聲大、輸出力矩波動(dòng)的問(wèn)題，不利于其在電梯場(chǎng)合應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是要解決上述已有技術(shù)存在的問(wèn)題，提供一種對(duì)電梯1∶1無(wú)齒輪拖動(dòng)的稀土永磁自同步無(wú)齒電梯拖動(dòng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了超低轉(zhuǎn)速、大轉(zhuǎn)矩輸出，小轉(zhuǎn)矩波動(dòng)和超低噪聲。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下設(shè)置稀土永磁交流同步電機(jī)及相應(yīng)的拖動(dòng)控制系統(tǒng)，所述稀土永磁交流同步電機(jī)是超低速、大轉(zhuǎn)矩正弦波型永磁交流同步電機(jī)(以下簡(jiǎn)稱電機(jī))，拖動(dòng)控制系統(tǒng)是正弦波交流同步變頻調(diào)速系統(tǒng)，由四象限運(yùn)轉(zhuǎn)執(zhí)行、運(yùn)動(dòng)控制、熱交換三個(gè)核心部分構(gòu)成，還設(shè)有系統(tǒng)狀態(tài)檢測(cè)、監(jiān)控、顯示單元及保護(hù)電路；a、四象限運(yùn)轉(zhuǎn)執(zhí)行部分包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)，并設(shè)有與電機(jī)同軸安裝的同步角位移傳感器、直流無(wú)刷測(cè)速單元，還有三個(gè)獨(dú)立的電流控制方式的電壓型正弦脈沖寬度調(diào)制(SPWM)逆變通道，及向逆變通道輸出信息的速度傳感器，所述逆變通道由電流控制器組、逆變器組的前置通道、逆變器組順次連接組成，逆變器組向電機(jī)的三相繞組注入與電機(jī)磁場(chǎng)保持90°夾角關(guān)系的三相正弦波電流；在四象限運(yùn)轉(zhuǎn)執(zhí)行部分設(shè)置系統(tǒng)的內(nèi)、外環(huán)閉環(huán)控制通道，內(nèi)環(huán)是電流控制環(huán)，即對(duì)逆變器組輸出的三相正弦波電流相位及幅值進(jìn)行監(jiān)測(cè)調(diào)控的閉環(huán)通道，外環(huán)是速度控制環(huán)，即對(duì)電機(jī)軸角速度進(jìn)行監(jiān)測(cè)調(diào)控的閉環(huán)通道，另外還設(shè)有同步位置控制環(huán)，在逆變器組的前置通道設(shè)有對(duì)逆變器進(jìn)行橋選控制的電路；上述三個(gè)電流控制方式的電壓型SPWM逆變通道結(jié)合速度控制器和橋選控制電路共同完成四象限運(yùn)轉(zhuǎn)；b、運(yùn)動(dòng)控制部分設(shè)有輸入輸出接口鎖定控制器，運(yùn)動(dòng)控制單元，機(jī)械制動(dòng)器，與電機(jī)同軸安裝的光學(xué)編碼器；運(yùn)動(dòng)控制單元經(jīng)輸入輸出接口與電梯調(diào)度系統(tǒng)的上位計(jì)算機(jī)進(jìn)行信息往來(lái)，并向四象限運(yùn)轉(zhuǎn)執(zhí)行部分發(fā)送相應(yīng)的運(yùn)行命令和運(yùn)行曲線，運(yùn)動(dòng)控制單元還判讀光學(xué)編碼器送來(lái)的電梯位移情況及系統(tǒng)狀態(tài)檢測(cè)單元的信息，發(fā)現(xiàn)異常即撤消發(fā)出的命令，并啟動(dòng)機(jī)械制動(dòng)器剎車，直流無(wú)刷測(cè)速單元向速度控制器、鎖定控制器實(shí)時(shí)提供電機(jī)軸的角速度信息，當(dāng)電梯開始運(yùn)動(dòng)即轉(zhuǎn)速Nf≠0時(shí)，輸入輸出口被關(guān)斷，轉(zhuǎn)速Nf＝0時(shí)輸入輸出口被打開；c、熱交換部分設(shè)有插接在電網(wǎng)交/直流轉(zhuǎn)換器與逆變器組之間的制動(dòng)控制器、能耗箱，還設(shè)有冷卻控制器，風(fēng)機(jī)。
本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)是1、本方案的正弦波形稀土永磁同步電機(jī)及調(diào)速系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了超低轉(zhuǎn)速、大轉(zhuǎn)矩輸出，小轉(zhuǎn)矩波動(dòng)和超低噪聲，解決了電梯拖動(dòng)控制系統(tǒng)中的難題；2、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，電梯耗能低，效率高；3、本方案的1∶1電梯曳引方式，不僅新生產(chǎn)的電梯產(chǎn)品可以很容易配裝此系統(tǒng)，過(guò)去生產(chǎn)的老梯舊梯也能直接進(jìn)行改造，因此經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著。


圖1是本發(fā)明控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框2是稀土永磁同步電機(jī)結(jié)構(gòu)剖視3是速度控制器及一個(gè)電流控制方式的電壓型SPWM逆變通道(包括電流控制器、正弦脈沖寬度調(diào)制、驅(qū)動(dòng)器、逆變器以及橋選控制器、正/反轉(zhuǎn)控制器、四象限控制器等)實(shí)施例電路原理4是鎖定控制器電路原理5是制動(dòng)控制器、能耗箱電路原理6是斷相檢測(cè)電路原理7是過(guò)熱保護(hù)電路原理中41-定子槽，42磁鋼，43-電機(jī)軸，44-控制槽，45-轉(zhuǎn)子，46-定子具體實(shí)施方式
參見(jiàn)圖2，所述的超低速、大轉(zhuǎn)矩正弦波交流同步電機(jī)定子為多齒槽(120個(gè)槽)、斜槽，繞組為分布短距方式，電機(jī)轉(zhuǎn)子為均勻氣隙結(jié)構(gòu)，具有16-24個(gè)磁極(本實(shí)施例用20個(gè)磁極)，磁鋼為切向布置，在安放磁鋼的轉(zhuǎn)子鐵芯槽內(nèi)布有特殊的氣隙磁場(chǎng)分布控制槽，轉(zhuǎn)子鐵芯與電機(jī)軸之間不設(shè)隔磁套結(jié)構(gòu)件，轉(zhuǎn)子端板用不銹鋼或非金屬材料制成，用螺桿固定，轉(zhuǎn)子不設(shè)冷卻風(fēng)扇葉片。電機(jī)采用銣鐵硼材料制作。
參見(jiàn)圖1、圖3，所述逆變器組的前置通道的構(gòu)成是設(shè)有正弦脈沖寬度調(diào)制電路11、12、13，其輸入端分別接電流控制器8、9、10及三角波發(fā)生器29，其輸出端分別接對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)器14、15、16，驅(qū)動(dòng)器的輸出端再分別接對(duì)應(yīng)的逆變器17、18、19，還設(shè)置受控于運(yùn)動(dòng)控制單元32的正/反轉(zhuǎn)控制器26、四象限控制器27，四象限控制器還受控于速度控制器25，正/反轉(zhuǎn)控制器26及四象限控制器25分別向橋選控制器28輸出信息，橋選控制器還接受由同步角位移傳感器21向其輸出的固定相位差為120°的三組正弦信號(hào)，綜合上述情況后橋選控制器28向驅(qū)動(dòng)器組14、15、16發(fā)出邏輯指令；同步角位移傳感器21還分別向電流控制器8、9、10的前級(jí)乘法器輸送其固定相位差為120°的三組正弦信號(hào)，經(jīng)運(yùn)算后輸入電流控制器，構(gòu)成同步位置控制環(huán)。
所述逆變器組的前置通道中，正弦脈沖寬度調(diào)制11采用積分器IC4C，驅(qū)動(dòng)器14采用IGBT專用驅(qū)動(dòng)器IC7、IC8，橋選控制器28、正/反轉(zhuǎn)控制器26、四象限控制器27由受控于邏輯控制計(jì)算機(jī)IC11的兩組與門電路IC6A、IC6B及反向門IC5A、相應(yīng)的A/D轉(zhuǎn)換器1C12、IC13、IC14、IC15、IC16構(gòu)成，積分器IC4C的正輸入端接電流控制器8的輸出端，負(fù)輸入端接三角波發(fā)生器29的輸出端，積分器IC4C的輸出端分別接與門IC6A、IC6B的一個(gè)輸入端，與門IC6A的另一個(gè)輸入端接邏輯控制計(jì)算機(jī)IC11的O/I接口P10，與門IC6B的另一個(gè)輸入端接反向門IC5A的輸出端，反向門IC5A的輸入端接邏輯控制計(jì)算機(jī)IC11的同一個(gè)O/I接口P10，與門IC6A、IC6B的輸出端分別經(jīng)電阻R20、R21、晶體管T4、T5接IGBT專用驅(qū)動(dòng)器IC7、IC8，邏輯控制計(jì)算機(jī)IC11的接口P00接運(yùn)動(dòng)控制單元32，接口P01經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器IC14接速度控制器25，接口P02、P03、P04分別經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器IC15、IC16、IC13接同步角位移傳感器21，接口P05、P13經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器IC12接電流傳感器CT4，電流傳感器CT4再接制動(dòng)控制器2；其它兩組正弦脈沖寬度調(diào)制12、13與驅(qū)動(dòng)器15、16電路結(jié)構(gòu)與上述相同。
所述的電流控制器8采用積分器IC4B，其正輸入端接地，負(fù)輸入端經(jīng)電子開關(guān)K1與乘法器IC3或稱重放大單元39相接；所述逆變器17采用絕緣柵雙極晶體管T6、T7，兩個(gè)晶體管T6、T7的基極分別經(jīng)電阻R14、R15接IGBT專用驅(qū)動(dòng)器IC7、IC8的輸出端，在基極上還分別跨接穩(wěn)壓管D4、D5、D6、D7，晶體管T6的發(fā)射極接晶體管T7的集電極，作為逆變器的輸出端，并在該輸出端掛接電流傳感器CT1；其它兩組逆變器18、19的電路結(jié)構(gòu)與上述相同；三支電流傳感器CT1、CT2、CT3的信號(hào)，經(jīng)相電流檢測(cè)單元24回送到電流控制器8、9、10的負(fù)輸入端，由此構(gòu)成系統(tǒng)的電流控制環(huán)。本實(shí)施例中電流傳感器采用霍爾電流傳感器。通過(guò)相電流檢測(cè)單元實(shí)時(shí)監(jiān)控三支電流傳感器的信號(hào)，以確定三者相位關(guān)系和三相電流矢量是否與磁場(chǎng)形成90°夾角的關(guān)系，一旦有所偏離，電流控制器組便產(chǎn)生調(diào)控作用，電流控制器組在完成自身的相位調(diào)整功能的同時(shí)，還接受速度控制器的指令，以滿足電機(jī)拖動(dòng)負(fù)載的需求。
在速度控制環(huán)中，無(wú)刷直流測(cè)速單元實(shí)時(shí)地、無(wú)時(shí)間滯后地反映電機(jī)軸的角速度，并將角速度的變化送至速度控制器的輸入端，由速度控制器根據(jù)速度指令與速度反饋的差值進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋壤e分運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果送到電流控制器組。速度指令來(lái)源于運(yùn)動(dòng)控制單元。電流控制器組的輸出信號(hào)送至逆變器組的前置通道。
所述的運(yùn)動(dòng)控制單元32采用16位單片機(jī)IC10，速度控制器25采用比例積分調(diào)節(jié)器IC4D，由單片機(jī)IC10給出的速度指令經(jīng)過(guò)D/A轉(zhuǎn)換器IC9輸出并與由直流無(wú)刷測(cè)速單元23反饋回來(lái)的速度值比較后的差值送比例積分調(diào)節(jié)器IC4D的負(fù)輸入端，經(jīng)其運(yùn)算后的結(jié)果輸出到乘法器IC3與同步角位移傳感器21送來(lái)的信號(hào)相乘后，送電流控制器8，由此構(gòu)成系統(tǒng)的速度控制環(huán)；其它兩組電流控制器9、10的輸入前級(jí)結(jié)構(gòu)與上述相同。本發(fā)明的逆變器組工作于電流控制方式之下，不論電機(jī)工作于低速或高速，電機(jī)均可得到高質(zhì)量的正弦電流，由于同步角位移傳感器已對(duì)電機(jī)磁場(chǎng)分布做了精確的解析，并回送到逆變通道，可使這組按正弦波規(guī)律變化的電流矢量與電機(jī)磁場(chǎng)形成90°夾角，該90°夾角固定下來(lái)，則交流同步電機(jī)的工作特性就和傳統(tǒng)的直流電機(jī)一樣，電機(jī)電樞電流與電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩保持線性關(guān)系。
參見(jiàn)圖4，所述的輸入輸出接口鎖定控制器30、31由電壓比較器IC3與8總線鎖存驅(qū)動(dòng)器IC24順次連接構(gòu)成，驅(qū)動(dòng)器IC24接作為運(yùn)動(dòng)控制單元的單片機(jī)IC10；當(dāng)電梯開始運(yùn)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速Nf過(guò)零點(diǎn)的信息輸入比較器IC3時(shí)，即產(chǎn)生一個(gè)鎖存信號(hào)使驅(qū)動(dòng)器IC24的輸入輸出口關(guān)斷，鎖定電梯的運(yùn)行方向和運(yùn)行狀態(tài)；所述制動(dòng)控制器2由電壓比較器IC1、IGBT專用驅(qū)動(dòng)器IC2、絕緣柵雙極晶體管T3逐級(jí)連接構(gòu)成，電網(wǎng)供電電壓經(jīng)分壓電阻R4、R5送到比較器IC1的正輸入端，其輸出端經(jīng)電阻R8接IGBT專用驅(qū)動(dòng)器IC2的一個(gè)輸入端，同時(shí)經(jīng)晶體管T2接驅(qū)動(dòng)器IC2的另一個(gè)輸入端，驅(qū)動(dòng)器IC2經(jīng)電阻R9接晶體管T3的基極，在該基極上還跨接穩(wěn)壓管D2、D3。
所述能耗箱3是一種電阻箱與制動(dòng)控制器2的絕緣柵雙極晶體管T3的集電極相接；該能耗箱為一密閉容器，內(nèi)置大功率裸體電阻，箱體和裸體電阻之間充滿絕緣冷卻油，箱體外部設(shè)有散熱片，箱體上還設(shè)有測(cè)溫元件；所述的冷卻控制器35和冷卻風(fēng)機(jī)40為間歇工作方式，只有當(dāng)拖動(dòng)系統(tǒng)散熱器溫度過(guò)高時(shí)冷卻風(fēng)機(jī)才工作；所述的同步角位移傳感器為絕對(duì)型角位移傳感器，其輸出的三組正弦信號(hào)固定相位差為120°電角度，三組信號(hào)的周波數(shù)均是機(jī)械角周波數(shù)的16-24倍整數(shù)；所述直流無(wú)刷測(cè)速單元的磁鋼為扇形平面布置，其繞組為相差90°電角的四相平面繞組，該測(cè)速單元通過(guò)磁感應(yīng)方式測(cè)取角速度，測(cè)取的感應(yīng)電勢(shì)通過(guò)電子開關(guān)按設(shè)定的邏輯關(guān)系以電流信號(hào)方式輸出，其電流的流向反映傳感器輸入軸的轉(zhuǎn)向。
所述的系統(tǒng)狀態(tài)檢測(cè)、監(jiān)控單元，僅以逆變器母線上掛接的電流傳感器CT4的信號(hào)作為電機(jī)過(guò)載、過(guò)電流及輸出短路故障的判定依據(jù)。
本發(fā)明設(shè)置的各種保護(hù)功能有電網(wǎng)過(guò)電壓保護(hù)、電網(wǎng)欠電壓保護(hù)、電網(wǎng)斷相保護(hù)、電機(jī)過(guò)載保護(hù)、散熱系統(tǒng)過(guò)熱保護(hù)、拖動(dòng)控制器輸出短路保護(hù)、最大電流邊界保護(hù)、功率電子開關(guān)直通保護(hù)、系統(tǒng)異常高壓保護(hù)、系統(tǒng)上電保護(hù)、四象限過(guò)界保護(hù)、測(cè)速傳感器故障保護(hù)、角位移傳感器故障保護(hù)、光學(xué)編碼器故障保護(hù)、機(jī)械制動(dòng)器故障保護(hù)、電梯運(yùn)行沖頂、蹲底保護(hù)、電梯換速失敗保護(hù)、運(yùn)行中上位計(jì)算機(jī)指令丟失保護(hù)。
在所述的保護(hù)電路中，斷相檢測(cè)電路的構(gòu)成是在電網(wǎng)三相線上分別引出檢測(cè)電阻R29、R30、R31并接后經(jīng)限流電阻R32接光電耦合器IC19，光電耦合器IC19的輸出送計(jì)算機(jī)IC11，在光電耦合器IC19的輸入端還跨接有二極管D8；過(guò)熱保護(hù)電路的構(gòu)成是設(shè)有熱敏開關(guān)RT與繼電器JC2的線圈串接的電路，繼電器JC2的接點(diǎn)串接在冷卻風(fēng)扇FJ的供電電路中，在熱敏開關(guān)RT上還并接有電阻R28與穩(wěn)壓管D10串聯(lián)的支路，二者中間抽頭接計(jì)算機(jī)IC11，經(jīng)計(jì)算機(jī)IC11接顯示屏DS。
在本實(shí)施例中，各集成電路芯片型號(hào)為單片機(jī)IC10用80C196KC，D/A轉(zhuǎn)換器IC9用AD667，乘法器IC3用AD534，積分器IC4B、IC4C、IC4D用LM324，反向門IC5A用74ALS04，與門IC6A、IC6B用74ALS08，IGBT專用驅(qū)動(dòng)器用M57962，邏輯控制計(jì)算機(jī)IC11用8951，各A/D轉(zhuǎn)換器用TLC548，電壓比較器IC1、IC23用LM311，8總線鎖存驅(qū)動(dòng)器用74HC573，所用光學(xué)編碼器的周轉(zhuǎn)脈沖密1024P/r。
權(quán)利要求
1.一種稀土永磁自同步無(wú)齒電梯拖動(dòng)控制系統(tǒng)，包括稀土永磁交流同步電機(jī)及相應(yīng)的拖動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于所述稀土永磁交流同步電機(jī)是超低速、大轉(zhuǎn)矩正弦波型永磁交流同步電機(jī)(以下簡(jiǎn)稱電機(jī))，拖動(dòng)控制系統(tǒng)是正弦波交流同步變頻調(diào)速系統(tǒng)，由四象限運(yùn)轉(zhuǎn)執(zhí)行、運(yùn)動(dòng)控制、熱交換三個(gè)核心部分構(gòu)成，還設(shè)有系統(tǒng)狀態(tài)檢測(cè)、監(jiān)控、顯示單元及保護(hù)電路；a、四象限運(yùn)轉(zhuǎn)執(zhí)行部分包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)，并設(shè)有與電機(jī)同軸安裝的同步角位移傳感器、直流無(wú)刷測(cè)速單元，還有三個(gè)獨(dú)立的電流控制方式的電壓型正弦脈沖寬度調(diào)制(SPWM)逆變通道，及向逆變通道輸出信息的速度傳感器，所述逆變通道由電流控制器組、逆變器組的前置通道、逆變器組順次連接組成，逆變器組向電機(jī)的三相繞組注入與電機(jī)磁場(chǎng)保持90°夾角關(guān)系的三相正弦波電流；在四象限運(yùn)轉(zhuǎn)執(zhí)行部分設(shè)置系統(tǒng)的內(nèi)、外環(huán)閉環(huán)控制通道，內(nèi)環(huán)是電流控制環(huán)，即對(duì)逆變器組輸出的三相正弦波電流相位及幅值進(jìn)行監(jiān)測(cè)調(diào)控的閉環(huán)通道，外環(huán)是速度控制環(huán)，即對(duì)電機(jī)軸角速度進(jìn)行監(jiān)測(cè)調(diào)控的閉環(huán)通道，另外還設(shè)有同步位置控制環(huán)，在逆變器組的前置通道設(shè)有對(duì)逆變器進(jìn)行橋選控制的電路；上述三個(gè)電流控制方式的電壓型SPWM逆變通道結(jié)合速度控制器和橋選控制電路共同完成四象限運(yùn)轉(zhuǎn)；b、運(yùn)動(dòng)控制部分設(shè)有輸入輸出接口鎖定控制器，運(yùn)動(dòng)控制單元，機(jī)械制動(dòng)器，與電機(jī)同軸安裝的光學(xué)編碼器；運(yùn)動(dòng)控制單元經(jīng)輸入輸出接口與電梯調(diào)度系統(tǒng)的上位計(jì)算機(jī)進(jìn)行信息往來(lái)，并向四象限運(yùn)轉(zhuǎn)執(zhí)行部分發(fā)送相應(yīng)的運(yùn)行命令和運(yùn)行曲線，運(yùn)動(dòng)控制單元還判讀光學(xué)編碼器送來(lái)的電梯位移情況及系統(tǒng)狀態(tài)檢測(cè)單元的信息，發(fā)現(xiàn)異常即撤消發(fā)出的命令，并啟動(dòng)機(jī)械制動(dòng)器剎車，直流無(wú)刷測(cè)速單元向速度控制器、鎖定控制器實(shí)時(shí)提供電機(jī)軸的角速度信息，當(dāng)電梯開始運(yùn)動(dòng)即轉(zhuǎn)速Nf≠0時(shí)，輸入輸出口被關(guān)斷，轉(zhuǎn)速Nf＝0時(shí)輸入輸出口被打開；c、熱交換部分設(shè)有插接在電網(wǎng)交/直流轉(zhuǎn)換器與逆變器組之間的制動(dòng)控制器、能耗箱，還設(shè)有冷卻控制器，風(fēng)機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的稀土永磁自同步無(wú)齒電梯拖動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于所述的超低速、大轉(zhuǎn)矩正弦波永磁交流同步電機(jī)定子為多齒槽、斜槽，繞組為分布短距方式，電機(jī)轉(zhuǎn)子為均勻氣隙結(jié)構(gòu)，具有16-24個(gè)磁極，磁鋼為切向布置，在安放磁鋼的轉(zhuǎn)子鐵芯槽內(nèi)布有特殊的氣隙磁場(chǎng)分布控制槽，轉(zhuǎn)子鐵芯與電機(jī)軸之間不設(shè)隔磁套結(jié)構(gòu)件，轉(zhuǎn)子端板用不銹鋼或非金屬材料制成，用螺桿固定。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的稀土永磁自同步無(wú)齒電梯拖動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于所述逆變器組的前置通道的構(gòu)成是設(shè)有正弦脈沖寬度調(diào)制電路(11、12、13)，其輸入端分別接電流控制器(8、9、10)及三角波發(fā)生器(29)，其輸出端分別接對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)器(14、15、16)，驅(qū)動(dòng)器的輸出端再分別接對(duì)應(yīng)的逆變器(17、18、19)，還設(shè)置受控于運(yùn)動(dòng)控制單元(32)的正/反轉(zhuǎn)控制器(26)、四象限控制器(27)，四象限控制器還受控于速度控制器(25)，正/反轉(zhuǎn)控制器(26)及四象限控制器(25)分別向橋選控制器(28)輸出信息，橋選控制器還接受由同步角位移傳感器(21)向其輸出的固定相位差為120°的三組正弦信號(hào)，綜合上述情況后橋選控制器(28)向驅(qū)動(dòng)器組(14、15、16)發(fā)出邏輯指令；同步角位移傳感器(21)還分別向電流控制器(8、9、10)的前級(jí)乘法器輸送其固定相位差為120°的三組正弦信號(hào)，經(jīng)運(yùn)算后輸入電流控制器，構(gòu)成同步位置控制環(huán)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的稀土永磁自同步無(wú)齒電梯拖動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于所述逆變器組的前置通道中，正弦脈沖寬度調(diào)制(11)采用積分器(IC4C)，驅(qū)動(dòng)器(14)采用IGBT專用驅(qū)動(dòng)器(IC7、IC8)，橋選控制器(28)、正/反轉(zhuǎn)控制器(26)、四象限控制器(27)由受控于邏輯控制計(jì)算機(jī)(IC11)的兩組與門電路(IC6A、IC6B)及反向門(IC5A)、相應(yīng)的A/D轉(zhuǎn)換器(IC12、IC13、IC14、IC15、IC16)構(gòu)成，積分器(IC4C)的正輸入端接電流控制器(8)的輸出端，負(fù)輸入端接三角波發(fā)生器(29)的輸出端，積分器(IC4C)的輸出端分別接與門(IC6A、IC6B)的一個(gè)輸入端，與門(IC6A)的另一個(gè)輸入端接邏輯控制計(jì)算機(jī)(IC11)的O/I接口(P10)，與門(IC6B)的另一個(gè)輸入端接反向門(IC5A)的輸出端，反向門(IC5A)的輸入端接邏輯控制計(jì)算機(jī)(IC11)的同一個(gè)O/I接口(P10)，與門(IC6A、IC6B)的輸出端分別經(jīng)電阻(R20、R21)、晶體管(T4、T5)接IGBT專用驅(qū)動(dòng)器(IC7、IC8)，邏輯控制計(jì)算機(jī)(IC11)的接口(P00)接運(yùn)動(dòng)控制單元(32)，接口(P01)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器(IC14)接速度控制器(25)，接口(P02、P03、P04)分別經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器(IC15、IC16、IC13)接同步角位移傳感器(21)，接口(P05、P13)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器(IC12)接電流傳感器(CT4)，電流傳感器(CT4)再接制動(dòng)控制器(2)；其它兩組正弦脈沖寬度調(diào)制(12、13)與驅(qū)動(dòng)器(15、16)電路結(jié)構(gòu)與上述相同。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的稀土永磁自同步無(wú)齒電梯拖動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于所述的電流控制器(8)采用積分器(IC4B)，其正輸入端接地，負(fù)輸入端經(jīng)電子開關(guān)(K1)與乘法器(IC3)或稱重放大單元(39)相接；所述逆變器(17)采用絕緣柵雙極晶體管(T6、T7)兩個(gè)晶體管(T6、T7)的基極分別經(jīng)電阻(R14、R15)接IGBT專用驅(qū)動(dòng)器(IC7、IC8)的輸出端，在基極上還分別跨接穩(wěn)壓管(D4、D5、D6、D7)，晶體管(T6)的發(fā)射極接晶體管(T7)的集電極，作為逆變器的輸出端，并在該輸出端掛接電流傳感器(CT1)；其它兩組逆變器(18、19)的電路結(jié)構(gòu)與上述相同；三支電流傳感器(CT1、CT2、CT3)的信號(hào)，經(jīng)相電流檢測(cè)單元(24)回送到電流控制器(8、9、10)的負(fù)輸入端，由此構(gòu)成系統(tǒng)的電流控制環(huán)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的稀土永磁自同步無(wú)齒電梯拖動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于所述的運(yùn)動(dòng)控制單元(32)采用16位單片機(jī)(IC10)，速度控制器(25)采用比例積分調(diào)節(jié)器(IC4D)，由單片機(jī)(IC10)給出的速度指令經(jīng)過(guò)D/A轉(zhuǎn)換器(IC9)輸出并與由直流無(wú)刷測(cè)速單元(23)反饋回來(lái)的速度值比較后的差值送比例積分調(diào)節(jié)器(IC4D)的負(fù)輸入端，經(jīng)其運(yùn)算后的結(jié)果輸出到乘法器(IC3)與同步角位移傳感器(21)送來(lái)的信號(hào)相乘后，送電流控制器(8)，由此構(gòu)成系統(tǒng)的速度控制環(huán)；其它兩組電流控制器(9、10)的輸入前級(jí)結(jié)構(gòu)與上述相同。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的稀土永磁自同步無(wú)齒電梯拖動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于所述的輸入輸出接口鎖定控制器(30、31)由電壓比較器(IC3)與8總線鎖存驅(qū)動(dòng)器(IC24)順次連接構(gòu)成，驅(qū)動(dòng)器(IC24)接作為運(yùn)動(dòng)控制單元的單片機(jī)(IC10)；當(dāng)電梯開始運(yùn)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速Nf過(guò)零點(diǎn)的信息輸入比較器(IC3)時(shí)，即產(chǎn)生一個(gè)鎖存信號(hào)使驅(qū)動(dòng)器(IC24)的輸入輸出口關(guān)斷，鎖定電梯的運(yùn)行方向和運(yùn)行狀態(tài)；所述制動(dòng)控制器(2)由電壓比較器(IC1)、IGBT專用驅(qū)動(dòng)器(IC2)、絕緣柵雙極晶體管(T3)逐級(jí)連接構(gòu)成，電網(wǎng)供電電壓經(jīng)分壓電阻(R4、R5)送到比較器(IC1)的正輸入端，其輸出端經(jīng)電阻(R8)接IGBT專用驅(qū)動(dòng)器(IC2)的一個(gè)輸入端，同時(shí)經(jīng)晶體管(T2)接驅(qū)動(dòng)器(IC2)的另一個(gè)輸入端，驅(qū)動(dòng)器(IC2)經(jīng)電阻(R9)接晶體管(T3)的基極，在該基極上還跨接穩(wěn)壓管(D2、D3)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的稀土永磁自同步無(wú)齒電梯拖動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于所述的能耗箱(3)是一種電阻箱與制動(dòng)控制器(2)的絕緣柵雙極晶體管(T3)的集電極相接；該能耗箱為一密閉容器，內(nèi)置大功率裸體電阻，箱體和裸體電阻之間充滿絕緣冷卻油，箱體外部設(shè)有散熱片，箱體上還設(shè)有測(cè)溫元件；所述的冷卻控制器(35)和冷卻風(fēng)機(jī)(40)為間歇工作方式，只有當(dāng)拖動(dòng)系統(tǒng)散熱器溫度過(guò)高時(shí)冷卻風(fēng)機(jī)才工作。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的稀土永磁自同步無(wú)齒電梯拖動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于所述的同步角位移傳感器為絕對(duì)型角位移傳感器，其輸出的三組正弦信號(hào)固定相位差為120°電角度，三組信號(hào)的周波數(shù)均是機(jī)械角周波數(shù)的16-24倍整數(shù)；所述直流無(wú)刷測(cè)速單元的磁鋼為扇形平面布置，其繞組為相差90°電角的四相平面繞組，該測(cè)速單元通過(guò)磁感應(yīng)方式測(cè)取角速度，測(cè)取的感應(yīng)電勢(shì)通過(guò)電子開關(guān)按設(shè)定的邏輯關(guān)系以電流信號(hào)方式輸出，其電流的流向反映傳感器輸入軸的轉(zhuǎn)向。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的稀土永磁自同步無(wú)齒電梯拖動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于所述的系統(tǒng)狀態(tài)檢測(cè)、監(jiān)控單元，僅以逆變器母線上掛接的電流傳感器(CT4)的信號(hào)作為電機(jī)過(guò)載、過(guò)電流及輸出短路故障的判定依據(jù)；在所述的保護(hù)電路中，斷相檢測(cè)電路的構(gòu)成是在電網(wǎng)三相線上分別引出檢測(cè)電阻(R29、R30、R31)并接后經(jīng)限流電阻(R32)接光電耦合器(IC19)，光電耦合器(IC19)的輸出送計(jì)算機(jī)(IC11)，在光電耦合器(IC19)的輸入端還跨接有二極管(D8)；過(guò)熱保護(hù)電路的構(gòu)成是設(shè)有熱敏開關(guān)(RT)與繼電器(JC2)的線圈串接的電路，繼電器(JC2)的接點(diǎn)串接在冷卻風(fēng)扇(FJ)的供電電路中，在熱敏開關(guān)(RT)上還并接有電阻(R28)與穩(wěn)壓管(D10)串聯(lián)的支路，二者中間抽頭接計(jì)算機(jī)(IC11)，經(jīng)計(jì)算機(jī)(IC11)接顯示屏(DS)。
全文摘要
稀土永磁自同步無(wú)齒電梯拖動(dòng)控制系統(tǒng)，屬于電力電子技術(shù)和電機(jī)拖動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域，適于電梯無(wú)齒輪1∶1拖動(dòng)。主要特征是設(shè)置以稀土永磁交流同步電機(jī)、同步角位移傳感器、直流無(wú)刷測(cè)速單元、速度控制器和三個(gè)電流控制方式的電壓型SPWM逆變通道組成四象限運(yùn)轉(zhuǎn)執(zhí)行核心；以上位計(jì)算機(jī)、I/O鎖定控制器、運(yùn)動(dòng)控制單元、系統(tǒng)狀態(tài)檢測(cè)單元、顯示單元等組成電梯運(yùn)動(dòng)控制核心；以制動(dòng)控制器、能耗箱、冷卻控制器和風(fēng)機(jī)組成熱交換核心。本發(fā)明解決了傳統(tǒng)的有減速機(jī)構(gòu)的電梯耗能高、效率低的問(wèn)題，并且安全可靠，成本低，實(shí)現(xiàn)了超低轉(zhuǎn)速、超大轉(zhuǎn)矩輸出，小轉(zhuǎn)矩波動(dòng)和超低噪聲，適于新生產(chǎn)電梯配裝，也適于老梯舊梯改造，經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益顯著。
文檔編號(hào)B66B1/00GK1433950SQ0210041
公開日2003年8月6日 申請(qǐng)日期2002年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月24日
發(fā)明者孫德全, 呂笑巖, 趙宏安, 蘭剛, 樊如英, 李滔, 高春月, 王首 申請(qǐng)人:北京航天萬(wàn)源稀土電機(jī)應(yīng)用技術(shù)有限公司