1、電梯驅(qū)動(dòng)用永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)摘要：本文主要針對(duì)電梯驅(qū)動(dòng)用永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)展開(kāi)分析，思考了電梯 驅(qū)動(dòng)用永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)的主要內(nèi)容和具體的控制系統(tǒng)的構(gòu)建方法，可供今 后參考。關(guān)鍵詞：電梯；驅(qū)動(dòng)；永磁同步；電機(jī)控制刖言在電梯驅(qū)動(dòng)用永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)方面，我們一定要更加明確，在電梯驅(qū) 動(dòng)用永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)的建設(shè)過(guò)程中，真正提高電梯驅(qū)動(dòng)用永磁同步電機(jī)控 制系統(tǒng)的建設(shè)效果和應(yīng)用效果。1、永磁同步控制概述正弦波永磁同步電動(dòng)機(jī)可根據(jù)多種矢量控制方法來(lái)構(gòu)成變頻調(diào)速系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn) 高性能、高精度的傳動(dòng)，在動(dòng)態(tài)響應(yīng)要求高的場(chǎng)合其應(yīng)用前景尤其看好。永磁同 步電機(jī)的矢量控制，也是基于磁場(chǎng)定向的控制策略，由于

2、轉(zhuǎn)子上的永磁體所提供 的磁場(chǎng)恒定，加之其結(jié)構(gòu)和參數(shù)各異，相應(yīng)的控制方法也有所不同。這些控制方 法主要有：id=0（轉(zhuǎn)子磁鏈定向）控制、cos*=1控制、總磁鏈恒定控制、最大轉(zhuǎn)矩/ 電流控制、最大輸出功率控制、直接轉(zhuǎn)矩控制等。它們各具特點(diǎn)，如cos*=1控 制可以降低與之匹配的變頻器容量，恒磁鏈控制可以增大電動(dòng)機(jī)的最大輸出轉(zhuǎn)矩 等。而id=0控制最為簡(jiǎn)單，它的基本思想是通過(guò)控制逆變器使三相定子的合成電 流（磁動(dòng)勢(shì)）超前轉(zhuǎn)子位置90（電角度），則電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩只和定子電流幅值成正 比，即控制定子電流的幅值，就能很好地控制電磁轉(zhuǎn)矩。2、永磁同步電機(jī)在電梯系統(tǒng)中的應(yīng)用隨著永磁同步電機(jī)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，以及

3、和變頻控制實(shí)現(xiàn)了機(jī)電一體化，永磁 同步電動(dòng)機(jī)已被廣泛應(yīng)用于機(jī)械、石油、冶金、建材、食品、印刷、包裝、造紙、 造船、塑料、紡織化纖、軍工等行業(yè)。其種類很多，用量非常大。永磁同步電動(dòng) 機(jī)以其體積小、節(jié)能、控制性能好、又容易做成低速直接驅(qū)動(dòng)，消除齒輪減速裝 置，可通過(guò)頻率的變化進(jìn)行調(diào)速等優(yōu)點(diǎn)，在電梯技術(shù)上也得以開(kāi)發(fā)應(yīng)用。其運(yùn)行 低噪聲、電梯平層精度和乘客舒適感都優(yōu)于以前的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。永磁材料的應(yīng)用是永磁同步電機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)。永磁材料近年來(lái)的開(kāi)發(fā)很快， 現(xiàn)有鋁鎳鉆、鐵氧體和稀土永磁體三大類。稀土永磁體又有第一代釤鉆5（SmCo5），第二代釤鉆2： 17 （Sm2Co17）和第三代釹鐵硼（Nd-Fe-B）。

4、鋁鎳 鉆是20世紀(jì)三十年代研制成功的永磁材料，具有較高剩磁密度Br，剩磁感應(yīng)強(qiáng) 度高，熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，但矯頑力Hc很低，抗退磁能力差，而且要用貴重的 金屬鉆，成本高，大大限制了它在電機(jī)中的應(yīng)用。鐵氧體磁體是20世紀(jì)50年代 初開(kāi)發(fā)的永磁材料，價(jià)格低廉，具有較高矯頑力Hc，但剩余磁通密度較低，剩磁 感應(yīng)強(qiáng)度和磁能積BH都較低，性能不夠理想。稀土永磁材料在六十年代后期問(wèn) 世，它兼有鋁鎳鉆和鐵氧體兩種永磁材料的優(yōu)點(diǎn)，Br和Hc都很高，具有很高的 最大磁能積（BH）max.如 SmCo5 的（BH）max，240kj/m3，Sm2Co17 （BH）max， 3300kj/m，.而且退磁曲線基本上是一

5、條直線，回復(fù)線與退磁曲線基本重合，不怕 丟磁，性能穩(wěn)定，且熱穩(wěn)定性較好，剩磁溫度系數(shù)小。但釤鉆族稀土材料的鉆價(jià) 格較高，影響其在永磁同步電機(jī)的應(yīng)用。目前永磁同步電機(jī)在電梯系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用，全面提高了電梯曳引系統(tǒng) 的穩(wěn)定性與安全性，如果曳引機(jī)制動(dòng)故障永磁同步電機(jī)系統(tǒng)能夠進(jìn)行安全保護(hù)， 避免意外事故的發(fā)生。2.1永磁同步電梯控制系統(tǒng)永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)包括硬件、軟件兩個(gè)部分，見(jiàn)圖一，其中虛線框內(nèi)為 硬件部分。永磁同步電機(jī)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的硬件主要是永磁同步電機(jī)、逆變器驅(qū)動(dòng)電 路、變頻器主回路、DSP芯片、智能功率模塊和過(guò)流故障保護(hù)電路等，軟件主要 是Park變換、Clark變換、PI調(diào)節(jié)和信號(hào)

6、處理等。以PI調(diào)節(jié)為例，在PI調(diào)節(jié)中可 以通過(guò)上升時(shí)間等提高動(dòng)態(tài)性能，通過(guò)調(diào)整靜態(tài)誤差等提高靜態(tài)性能，動(dòng)態(tài)、靜 態(tài)性能調(diào)整存在矛盾性，可以通過(guò)分段變參數(shù)來(lái)緩解二者之間的矛盾。2.2機(jī)械失靈保護(hù)機(jī)制電梯永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)能夠保證電梯安全可靠運(yùn)行，其原因在于永磁同 步結(jié)構(gòu)和高速數(shù)據(jù)處理的信息處理器等構(gòu)成全數(shù)字化、智能化控制系統(tǒng)，能夠智 能化控制抱閘失靈等引起的溜車故障，使電梯系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠。永磁同步電機(jī) 仿真模擬、磁路計(jì)算等研究都體現(xiàn)了永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)的可控性優(yōu)勢(shì)，能夠 實(shí)現(xiàn)負(fù)載零速停車，實(shí)現(xiàn)無(wú)抱閘制動(dòng)。除此之外，永磁同步電機(jī)頻率控速效果良好，節(jié)能性能良好，永磁同步電機(jī) 控制系統(tǒng)還可以通過(guò)

7、調(diào)整剩磁密度等參數(shù)構(gòu)成特定的磁極結(jié)構(gòu)，永磁同步曳引系 統(tǒng)利用編碼器反應(yīng)速度變化，從而能夠?qū)﹄娞菟俣冗M(jìn)行監(jiān)控和性能評(píng)價(jià)，提高電 梯控制的準(zhǔn)確性。另外，系統(tǒng)的電樞組能夠輔助停車自閉。永磁體與電樞繞組共同完成同步曳 引功能，截短電機(jī)電樞繞組使其短接，或借助可調(diào)電阻器串聯(lián)后短接，能夠在超 速故障時(shí)控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)子隨定子電樞繞組停止，系統(tǒng)檢測(cè)到超速信號(hào)后對(duì)控制器斷 電處理，調(diào)節(jié)電阻器可以使溜車可控，避免發(fā)生墜落事故。永磁體與電樞繞組能 夠停車閉鎖，實(shí)現(xiàn)非接觸性的雙向保護(hù)，進(jìn)一步增加了電梯系統(tǒng)的可靠性、安全 性，避免了高速電梯運(yùn)行中機(jī)械制動(dòng)失靈的隱患。2.3曳引驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)的作用還體現(xiàn)在曳

8、引驅(qū)動(dòng)上，能夠改變曳引控制方式， 通過(guò)控制永磁體產(chǎn)生磁鏈來(lái)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。電梯曳引系統(tǒng)因永磁同步電機(jī)具有低轉(zhuǎn)速、 大功率特點(diǎn)，繞組切割永磁體形成感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，電樞繞組回路形成電流，在磁場(chǎng) 中轉(zhuǎn)為力矩，驅(qū)動(dòng)電樞繞組隨磁極同步轉(zhuǎn)動(dòng)。永磁同步曳引系統(tǒng)因其低轉(zhuǎn)速優(yōu)勢(shì)，具有良好匹配性，能夠滿足電氣曳引要 求。為了提高曳引機(jī)與驅(qū)動(dòng)裝置配合精度，要求速度檢測(cè)編碼器具有高精確性， 因此一般情況下曳引系統(tǒng)選用針對(duì)性強(qiáng)的編碼器，編碼器是影響曳引系統(tǒng)可調(diào)速 性的重要基礎(chǔ)。驅(qū)動(dòng)裝置的種類很多，由于永磁同步曳引機(jī)缺乏自鎖能力，起動(dòng) 時(shí)易導(dǎo)致溜車，因此要對(duì)曳引機(jī)做負(fù)載檢測(cè)和補(bǔ)償控制，在打開(kāi)制動(dòng)器前對(duì)曳引 機(jī)進(jìn)行負(fù)載輸出來(lái)抵消轉(zhuǎn)矩

9、，從而避免溜車現(xiàn)象，提高電梯運(yùn)行的舒適度。永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)方式有所不同，利用轉(zhuǎn)矩線性控制使總磁鏈平 衡實(shí)現(xiàn)控制，該方式利用曳引電機(jī)、編碼器、電磁制動(dòng)裝置等一體的控制裝置， 使用十分方便。這一優(yōu)勢(shì)在無(wú)機(jī)房電梯系統(tǒng)中體現(xiàn)的更為明顯，曳引電機(jī)在電梯 井內(nèi)可以節(jié)約機(jī)房費(fèi)用，還能夠降低噪音干擾。電機(jī)功率是重要牽引動(dòng)力，永磁 同步電機(jī)曳引驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有較好的適應(yīng)能力，而且便于維護(hù)。電樞電流形成的磁 勢(shì)能能夠生成軸向磁勢(shì)，使磁鏈引起電動(dòng)勢(shì)，加上電樞繞組壓降得到電動(dòng)機(jī)端電 壓。曳引驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的輔助裝置主要是位置檢測(cè)裝置、轎廂負(fù)載檢測(cè)裝置等， 位置檢測(cè)裝置一般選用位置感應(yīng)器、旋轉(zhuǎn)編碼器等，而對(duì)于轎廂負(fù)載檢測(cè)有多種 形式，例如位置檢測(cè)或壓力檢測(cè)等，能夠檢測(cè)電梯負(fù)載并分析，提供方向、力矩 等負(fù)載數(shù)據(jù)，通過(guò)信息數(shù)據(jù)對(duì)比按預(yù)定控制方式發(fā)出指令實(shí)現(xiàn)控制，使永磁同步 電機(jī)控制系統(tǒng)的可靠性得以保證。3、結(jié)束語(yǔ)綜上所述，只有做好了電梯驅(qū)動(dòng)用永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)的建設(shè)工作，才能 夠確保其效果，本文總結(jié)了電梯驅(qū)動(dòng)用永磁