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曳引式電梯控制畢業(yè)設(shè)計(jì)總論文(文件)

 

【正文】 作如下簡(jiǎn)單分類:一類電機(jī)為晶閘管無(wú)換向器電機(jī),又稱為負(fù)載換向同步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng):另一類電機(jī)稱為自控式永磁同步電動(dòng)機(jī)或者永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)。 三、 PMSM 伺服系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀 縱觀 PMSM 伺服系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀,國(guó)內(nèi)外在圍繞提高 PMSM 性能及性價(jià)比目標(biāo)從不同角度著手進(jìn)行了大量的研究和實(shí)踐,并取得了一些令人可喜的成果;尤其是近年來(lái)圍繞提高其伺服控制器性能目標(biāo)在系統(tǒng)控制策略上作了大膽的探成都電子機(jī)械高等??茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 17 索和研究,提出了一些新的思路,采用了一些具有智能性的先進(jìn)控制策略并取得了一些具有實(shí)用性意義的成果。通過(guò)微機(jī)控制,可使電機(jī)的調(diào)速性能有很大的提高,使復(fù)雜的矢量控制得以實(shí)現(xiàn),大大簡(jiǎn)化硬件,降低成本,提高控制精度,還能具有保護(hù)、顯示、故障監(jiān)視、自診斷、自調(diào)試及自復(fù)位等功能。它的指令執(zhí)行速度達(dá)到每秒數(shù)百兆以上,且具有適合于矩陣運(yùn)算的指令,可實(shí)時(shí)產(chǎn)生平滑的參考信號(hào),適應(yīng)不同的控制要求,完成系統(tǒng)速度環(huán)、電流環(huán)以及位置環(huán)的精密快速調(diào)節(jié)和復(fù)雜的矢量控制算法,并產(chǎn)生高分辨率的 PWM 輸出 。因此,采用高性能數(shù)字信號(hào)處理器的全數(shù)字交流永磁伺服系統(tǒng)是交流伺服系統(tǒng)的重要發(fā)展方向之一。 四、 PMSM 伺服系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)及意義 永磁同步( PMSM)伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)是一門(mén)包含著豐富內(nèi)容的 綜合性技術(shù),自世界上第一臺(tái)伺服控制系統(tǒng)出現(xiàn)以來(lái),伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)就一直不斷發(fā)展,尤其是各種現(xiàn)代控制理論的產(chǎn)生和廣泛的具體應(yīng)用,一方面為高性能伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的研制提供了理論依據(jù),另一方面也使高性能伺服系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化、智能化、微型化成為可能。 (2) 高性能控制策略廣泛應(yīng)用于交流伺服系統(tǒng)。 (3) 伺服系統(tǒng)向著全數(shù)字化的方向發(fā)展。傳統(tǒng)的基于單片機(jī)的電機(jī)控制系統(tǒng),需要較多的外部硬件,運(yùn)算速度不高,難以實(shí)現(xiàn)一些較為復(fù)雜的控制算法,實(shí)時(shí)性很難得到保證,因而隨著對(duì)控制性能越來(lái)越高的要求和控制方法復(fù)雜度的提高已經(jīng)很難適應(yīng)實(shí)際的要求。實(shí)時(shí)完成復(fù)雜的控制算法;精確而快的 PWM 輸出;能滿足要求增加功能和智能的需求;性能價(jià)格比高。伺服系統(tǒng)控制器的制造上,結(jié)構(gòu)日趨小型化,采用多單元組合構(gòu)成多坐標(biāo)軸控制器,可靠性進(jìn)一步提高,便于維護(hù)及擴(kuò)充。這就要求電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)具有精度高、響應(yīng)快、魯棒性好、計(jì)算簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。拖動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)直接影響電梯的起動(dòng),制動(dòng)加減速度,平層精度,乘坐的舒適性等指標(biāo)。單、雙速交流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)采用開(kāi)環(huán)方式控制,線路簡(jiǎn)單,價(jià)格較低,因此目前仍在電梯上廣泛 應(yīng)用。這種系統(tǒng)采用可控硅閉環(huán)調(diào)速,加上能耗或渦流等制動(dòng)方式,使得它所控制的電梯能在中低速范圍內(nèi)大量取代直流快速和交流雙速電梯。 可控硅直接供電拖動(dòng)系統(tǒng) 可控硅直接供電拖動(dòng)系統(tǒng)在工業(yè)上早有應(yīng)用,但用于電梯上卻要解決舒適感問(wèn)題。 VVVF 變頻變壓調(diào)速拖動(dòng)系統(tǒng) 80 年代初, VVVF 變頻變壓系統(tǒng)控制的電梯問(wèn)世。 VVVF 電梯,采用交流單速電動(dòng)機(jī),通過(guò)對(duì)交流電動(dòng)機(jī)調(diào)節(jié)供電電壓、供電頻率來(lái)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)到線性化,將交流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速運(yùn)行曲線線性段區(qū)域擴(kuò)大。 安全可靠。理想的電梯運(yùn)行速度曲線,根據(jù)人體生理適應(yīng)能力由高性能的微電腦設(shè)計(jì)而成,采用矢量控制技術(shù)對(duì)交流電動(dòng)機(jī)進(jìn)行精確調(diào)節(jié),使電梯運(yùn)行極其平衡、舒適。全電腦控制的調(diào)節(jié)調(diào)頻調(diào)速 (VVVF)系統(tǒng),不僅性能優(yōu)異、 功能齊全、質(zhì)量可靠,而且具有優(yōu)異的節(jié)能效果,與目前同規(guī)格的 ACVV 相比,節(jié)能約 40%,并可使用戶電源容量也大量減小。 利用率高。 自學(xué)習(xí)井道信息功能。新技術(shù) 、新材料的應(yīng)用,加強(qiáng)了電梯機(jī)械部件的耐磨損程度,提高了機(jī)械可靠性 。 電梯主拖動(dòng)系統(tǒng)方案圖見(jiàn)附圖。鑒于其種種優(yōu)點(diǎn),目前,電梯的繼電器控制方式已逐漸被 PLC 控制所代替。 但是,電梯繼電器控制系統(tǒng)存在很多的問(wèn)題:系統(tǒng)觸點(diǎn)繁多、接線線路復(fù)雜,且觸點(diǎn)容易燒壞磨損,造成接觸不良,因而故障率較高;普通控制電器及硬件接線方法難以實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的控制功能,使系統(tǒng)的控制功能不易增加,技術(shù)水平難以提高;電磁機(jī)構(gòu)及觸點(diǎn)動(dòng)作 速度比較慢,機(jī)械和電磁慣性大,系統(tǒng)控制精度難以提高;系統(tǒng)結(jié)構(gòu)龐大,能耗較高,機(jī)械動(dòng)作噪音大;由于線路復(fù)雜,易出現(xiàn)故障,因而保養(yǎng)維修工作量大,費(fèi)用高,而且檢查故障困難,費(fèi)時(shí)費(fèi)工。 PLC 與普通微機(jī)一樣,以通用或?qū)S?CPU 作為字處理器,實(shí)現(xiàn)通道 (字 )的運(yùn)算和數(shù)據(jù)存儲(chǔ),另 外還有位處理器 (布爾處理器 ),進(jìn)行點(diǎn) (位 )運(yùn)算與控制。 2) PLC 采用了一系列可靠性設(shè)計(jì)的方法進(jìn)行設(shè)計(jì),例如,冗余設(shè)計(jì),斷電保護(hù),故障診斷和信息保護(hù)及恢復(fù)等,提高。 首先,可靠性,對(duì)可維修的產(chǎn)品,可靠性包括產(chǎn)品的有效性和可維修性。且電梯一旦發(fā)生沖頂或蹲底,不但會(huì)造成電梯機(jī)械部件損壞,還可能出現(xiàn)人身事故。因此, PLC 控制技術(shù)加變頻調(diào)速技術(shù)己成為現(xiàn)代電梯行業(yè)的一個(gè)熱點(diǎn)。但是,進(jìn)入九十年代,隨著 科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用,人們對(duì)電梯的安全性、可靠性的要求越來(lái)越高,繼電器控制的弱點(diǎn)就越來(lái)越明顯。 無(wú)噪聲機(jī)房和小噪聲運(yùn)行,大大降低了對(duì)環(huán)境的影響。 維護(hù)方便。 準(zhǔn)確的平層精度。超小型的機(jī)房全電腦控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)的機(jī)房控制系統(tǒng)相比,體積減少 1/2 以上,重量大大減輕。高速運(yùn)行,最佳召喚應(yīng)答處理和分配方式,根據(jù)乘客人流情況快速反應(yīng)自動(dòng)調(diào)節(jié),使電梯運(yùn)行迅速、合理,最大限度地縮短乘客候梯時(shí)間,使成都電子機(jī)械高等??茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 21 電梯運(yùn)行效率得到充分發(fā)揮。倘若井道內(nèi)某個(gè)安全裝置出現(xiàn)故障,電腦將保護(hù)不沖頂、不蹲底、不關(guān)人。 VVVF 控制的電梯相對(duì)于交流雙速電梯、交流調(diào)壓調(diào)速電梯 (ACVV)都有十分突出的優(yōu)點(diǎn)。它的體積小,重量輕,效率高,節(jié)省能源等幾乎包括了以往電梯的所有優(yōu)點(diǎn)。如:機(jī)房占地節(jié)省 35%,重量減輕 40%,節(jié)能 25%到 35%。 直流發(fā)電機(jī) 電動(dòng)機(jī)可控硅勵(lì)磁拖動(dòng)系統(tǒng) 直流電動(dòng)機(jī)具有調(diào)速性能好,調(diào)速范圍大的特點(diǎn), 因此很早就應(yīng)用于電梯,采用發(fā)電機(jī) 電動(dòng)機(jī)組形式驅(qū)動(dòng)。這種系統(tǒng)控制的電梯速度在1米 /秒以下。到目前為止應(yīng)用于電梯的拖動(dòng)系統(tǒng)主要有: (1)單、雙速交流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng); (2)交流電動(dòng)機(jī)定子調(diào)壓調(diào)速拖動(dòng)系統(tǒng); (3)直流發(fā)電機(jī) 電動(dòng)機(jī)可控硅勵(lì)磁拖動(dòng)系統(tǒng); (4)可控硅直接供電拖動(dòng)系統(tǒng); (5)VVVF 變頻變壓調(diào)速拖動(dòng)系統(tǒng)。 門(mén)機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)方案圖見(jiàn)附圖。 綜上所述,電梯門(mén)機(jī)是電梯的重要組成部分,是電梯系統(tǒng)中動(dòng)作最頻繁,也是直接面對(duì)乘客的部分。伺服系統(tǒng)中所用的位置與速度傳感器由單一功能向多功能一體化方向發(fā)展。 DSP 具有超強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力和很快的數(shù)據(jù)處理速度,由 DSP 來(lái)實(shí)現(xiàn)控制算法,大大的簡(jiǎn)化了硬件,降低了成本,提 高了系統(tǒng)的控制精度和可靠性。交流伺服系統(tǒng)全數(shù)字化之后不僅使其控制系統(tǒng)的體積大大縮小,可靠性明顯提高,而且還便于一些自適應(yīng)控制等先進(jìn)控制策略的實(shí)現(xiàn),極大增強(qiáng)了 AC 伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)與使用的柔性,可滿足高精度數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、特種加工裝備精細(xì)進(jìn)給的需要,代表AC 伺服系統(tǒng)的發(fā)展水平和主導(dǎo)方向。隨著高性能的微處理器應(yīng)用于 AC 伺服系統(tǒng),在控制上由通常所采用的 PID 控 制規(guī)律,開(kāi)始轉(zhuǎn)向現(xiàn)代控制理論,如自適應(yīng)控制、人工智能、模糊控制、變結(jié)構(gòu)控制、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)等新型控制系統(tǒng) 。永磁同步電機(jī)具有體積小、重量輕、功率密度大、效率高、轉(zhuǎn)子消耗小等一系列優(yōu)點(diǎn),在醫(yī)療器械、儀器儀表、化工輕紡以及家用電器等方面正得到日益廣泛的應(yīng)用,并且成為新一代的航空,航天和航海用電機(jī),加上我國(guó)又是永磁 材料的生產(chǎn)大國(guó)。國(guó)內(nèi)在這方面的研制工作也取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步,目前己有全數(shù)字化交流伺服系統(tǒng)的系列產(chǎn)品問(wèn)世。在極端環(huán)境溫度條件下,仍具有良好的穩(wěn)定性和線性性,可提供可預(yù)計(jì)的輸出特性。近幾年,在先進(jìn)的數(shù)控交流伺服系統(tǒng)中已采用高速數(shù)字信號(hào)處理芯片 (Digital SignalProcesso:簡(jiǎn)稱 DSP )。為此,結(jié)合控制理論新的發(fā)展,引進(jìn)一些先進(jìn)的“復(fù)合型控制策略”以改進(jìn) PMSM 伺服系統(tǒng)控制性能。盡管 BLDCM 有 調(diào)速系統(tǒng)位置傳感器簡(jiǎn)單、成本較低、材料利用率高、控制簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn),但由于其原理上存在固有缺陷,使得轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)較大,鐵心附加損耗較大,因此只適用一般精度及性能要求低的場(chǎng)合 。他控式變頻調(diào)速系統(tǒng)中所用的變頻裝置是獨(dú)立的,其輸出頻率直接由速度給定信號(hào)決定,屬于速度開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)。然而,據(jù)統(tǒng)計(jì),電梯故障的 75%出在轎門(mén)處,即電梯門(mén)控系統(tǒng)。 表 11 三種伺服系統(tǒng)控制方案比較 伺服系統(tǒng) 直流伺服系統(tǒng) 永磁同步伺服系統(tǒng) 異步交流伺服系統(tǒng) 電機(jī)結(jié)構(gòu) 有電刷和換向器,結(jié)構(gòu)復(fù)雜 比較簡(jiǎn)單 簡(jiǎn)單 最大轉(zhuǎn)矩約束 整流火花,永磁體退磁 永磁體退磁 無(wú)特殊要求 發(fā)熱情況 轉(zhuǎn)子發(fā)熱,不利 只有定子線圈發(fā) 熱,有利 定轉(zhuǎn)子均發(fā)熱, 需要采取措施 高速化 稍有困難 比較容易 容易 大容量化 難 稍微困難 容易 制動(dòng) 容易 容易 較容易 控制方法 簡(jiǎn)單 稍復(fù)雜 復(fù)雜 磁通產(chǎn)生 永磁體 永磁體 二次感應(yīng)磁通 環(huán)境適應(yīng)性 受火花限制 好 好 維護(hù)性 較麻煩 無(wú)需保護(hù) 無(wú)需保護(hù) 以上分析可以看出,在工業(yè)應(yīng)用及民用中,永磁同步電動(dòng)機(jī)在快速性、可控性、可靠性、體積小、重量輕、節(jié)能、效率、耐受環(huán)境和經(jīng)濟(jì)性等方面具有明顯優(yōu)勢(shì)。家用電器中永磁電機(jī)取代異步電機(jī)的地方也不少,如空調(diào)器己開(kāi)始用永磁直流無(wú)刷
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