【導(dǎo)讀】師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加。而使用過的材料。均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文。不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)大學(xué)可以將本學(xué)位。印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。與此同時(shí)，數(shù)字信號(hào)處理器、新型電力電子器件以及現(xiàn)代控。制理論的發(fā)展得到了強(qiáng)有力的發(fā)展。比較傳統(tǒng)的電磁電機(jī)，永磁同步電機(jī)具有效。率高且功率因數(shù)高，體積小，重量輕，材料使用率高等，具有無與倫比的優(yōu)勢。發(fā)展受到了各方面的關(guān)注。設(shè)計(jì)、永磁體局部失磁問題這些都是設(shè)計(jì)的難點(diǎn)。

　　

【正文】 ，負(fù)載上的電壓 u0=ud，這時(shí) VT1和 VT4就是導(dǎo)通的。而當(dāng) uruc時(shí)，負(fù)載上的電壓為 uo=0，這個(gè)時(shí)候 VT1是導(dǎo)通的， VT4關(guān)斷。當(dāng)在負(fù)半周期的時(shí)候， VT1和 VT4就總是處在被關(guān)斷的狀態(tài)，當(dāng) uruc時(shí)， VT2和 VT3是導(dǎo)通的， u0=ud。如果 uruc，則 VT2導(dǎo)通， VT3關(guān)斷 [7]。 如果是在正弦波半周期里面，三角載波在不斷的在正負(fù)極性里面變化，那么SPWM波也是在正負(fù)極性之間變化的，這種在正負(fù)之間的變化的控制方式就叫做雙極性控制。三相橋式的 PWM逆變器在一般情況下都是采用的雙極性控制方式。如圖4． 5就是雙極性 PWM控制的波形。 圖 雙極性 PWM控制方式 在正弦波半個(gè)周 期波形內(nèi)單極性控制每相開通或關(guān)斷的只有一個(gè)開關(guān)器件。而雙極性控制時(shí)，逆變器同一個(gè)橋臂的上下兩個(gè)開關(guān)器件交替通斷，一直都是工作在互補(bǔ)的環(huán)境下。 對(duì)圖 4． 4所示 的采用雙極性控制方式時(shí)單相橋式 PWM逆變電路 的波形，如圖 4． 5。對(duì)開關(guān)器件的操作如下： 當(dāng) uruc的時(shí)候， VTl和 VT4處于導(dǎo)通狀態(tài)， VT2和 VT3關(guān)斷的，負(fù)載的電壓為 u0=ud。當(dāng) uruc時(shí)， VT2和 VT3處于導(dǎo)通狀態(tài)， VTl和 VT4關(guān)斷，這個(gè)時(shí)候的負(fù)載電壓 u0=ud?？梢灾劳话霕蛏?，驅(qū)動(dòng)信號(hào)在上下兩個(gè)橋臂有相反極性，是互補(bǔ)的 狀態(tài)。 PWM逆變電路里， fc表示載波頻率， fr表示調(diào)制信號(hào)頻率，它們之比為 N， N稱為載波比，既 N=fc／ fr?？梢砸罁?jù)信號(hào)波和載波的同步情況及 N的變化情況， PWM調(diào)制又分為兩種調(diào)制，這兩種調(diào)制是同步 /異步調(diào)制。 (1)異步調(diào)制 調(diào)制信號(hào)和載波信號(hào)，讓這兩種信號(hào)波不同步的調(diào)制方式我們稱異步調(diào)制。在異步調(diào)制方式中，通常 fC是 載波頻率，它保持不變，而是讓 fr調(diào)制頻率變化，因此可以知道 N是不斷變化的。信號(hào)波半個(gè)周期之內(nèi)， PWM波相位是變化的，脈沖個(gè)數(shù)同樣也是變化的，半周期內(nèi)前后 1／ 4周期脈沖和正半周和負(fù) 半周脈沖都不對(duì)稱。調(diào)制波頻率 fr比 較大的時(shí)候，這時(shí)的載波比 N就會(huì)相應(yīng)減小，輸出脈沖數(shù)在一個(gè)周期相應(yīng)減少， PWM脈沖不對(duì)稱造成的影響變大，甚至可能出現(xiàn)脈沖跳動(dòng)的情況 [12]。這時(shí)，正弦波和輸出波型之間存在比較大差異，電路的輸出特性會(huì)變差，就三相逆 變器來說，三相輸出的對(duì)稱性會(huì)比之前變差。而 fr較低時(shí)，載波比 N會(huì)較大，在一個(gè)周期內(nèi)輸出的脈沖數(shù)就會(huì)多，這樣脈沖不對(duì)稱造成的不利影響就會(huì)比較小。所以，在我們使用異步調(diào)制的時(shí)候，總是希望能夠盡可能的提高載波的頻率，以此來讓調(diào)制信號(hào)頻率較高的同時(shí)仍然能夠保持較大的載波比，以 此使輸出特性得到改善 （ 2)同步調(diào)制 載波比 N等于常數(shù)，并在變頻時(shí)使載波和信號(hào)波保持同步的調(diào)制方式稱為同步調(diào)制。采用同步調(diào)制的優(yōu)點(diǎn)是可以保證輸出波形的對(duì)稱性。對(duì)于三相系統(tǒng)，為了保持三相之間對(duì)稱、互差 120度的相位角， 載波比 應(yīng)取 3的整數(shù)倍；為保證雙極性調(diào)制時(shí)每項(xiàng)波形的正、負(fù)半波對(duì)稱，則該倍數(shù)應(yīng)該取奇數(shù)。由于波形的對(duì)稱性，不會(huì)出現(xiàn)偶次諧波問題。但是，受到開關(guān)器件允許的開關(guān)頻率的限制，保持 載波比 值不變，在逆變器低頻運(yùn)行時(shí)， 載波比 值會(huì)過小，導(dǎo)致諧波含量變大。使電動(dòng)機(jī)的諧波損耗增加，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)相對(duì)加劇。 如 4． 6所示為同 步調(diào)制三相 PWM波形 圖 同步調(diào)制三相 PWM波形 (3)分段同步調(diào)制 為了是異步調(diào)制和同步調(diào)制的缺點(diǎn)得到改善，我們一般都會(huì)將他們結(jié)合起來，采用分段同步調(diào)制的方式，也就是把逆變電路的輸出頻率分成幾個(gè)頻段，然后在每個(gè)頻段內(nèi)都固定一個(gè)載波比，在不同的頻段載波比也不一樣。在有較高頻率輸出的時(shí)候就采用較低的載波比，使載波比不至于太高：反之亦然。同時(shí)，各頻段 的載波比都必須是 3的整數(shù)倍且要是奇數(shù)。 4． 3 電壓空間矢量脈寬調(diào)制 (SVPWM)技術(shù) 電壓空間矢量脈寬調(diào)制 (SVPWM)技術(shù)就是把逆變器和電動(dòng)機(jī)看做是一個(gè)整體，讓電動(dòng)機(jī)獲得恒定幅值的圓形磁場，以此方式來獲得恒定電磁轉(zhuǎn)矩的調(diào)制方式。SVPWM技術(shù)具有噪聲低、轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小、諧波含量少、電壓利用率高等優(yōu)點(diǎn)。 這兩個(gè)圖是很典型的三項(xiàng)電壓型逆變電路以及它對(duì)應(yīng)的電壓空間矢量圖，電動(dòng)機(jī)定子三相繞組軸線空間靜止的時(shí)候分別用 A、 B、 C表示。它們空間上電角度互相之間的差是 1200，三相繞組上分別加上三相定子相電壓 UA、 UB、 UC；它們合成空間矢量 u是旋轉(zhuǎn)的空間矢量，合成的空間矢量其幅值不變但是電 壓為每相電壓的。電源頻率不改變的情況下，合成空間矢量 u以電源角頻率 ω 為電氣角速度恒速旋轉(zhuǎn)。 圖 三相電壓型逆變電路與電壓矢量圖 第一、第二、第三橋壁開關(guān)器件開關(guān)狀態(tài)由 a、 b、 c表示，上橋臂開關(guān)器件的導(dǎo)通狀態(tài)表示為“ 1，下橋臂開關(guān)器件導(dǎo)通狀態(tài)表示為“ 0’’，那么逆變器的 8種工作狀態(tài)按照 abc依次排列分別表示為 100， llO， 010， 011， 001， 101以及 111和000，分別對(duì)應(yīng)空間矢量 ul、 u u u u u u u8， 前 6種工作狀態(tài)時(shí)有效地，后 2個(gè)狀態(tài)是無效的。 6個(gè)矢量將空間劃分為 6個(gè)扇區(qū)。如圖 4． 8所示為電壓空間矢量的放射形式 [7]。 圖 電壓空間矢量的放射形式和 6個(gè)扇區(qū) 能夠知道開關(guān)量根據(jù)開關(guān)矢量 [a,b,c]T與逆變器輸出電壓的關(guān)系，三相電壓可表示為 ()，其中 Udc是逆變器輸入直流電壓。 21112111231???????????????????????????????????????cbaUuuudcCNBNAN () 通過三相變換坐標(biāo)到兩相后，三相電壓 UA、 UB、 Uc在 (α ,β )坐標(biāo)系下電壓表 達(dá)式為： ????????????????????????????????????uuuuuCNBNAN232123210132?? () 為了得到更多邊形以此得到逼近圓形磁場的效果，就必須在每一個(gè)扇區(qū)有多個(gè)工作的狀態(tài)，讓他們形成更多不同相位的電壓空間矢量，如果想要得到旋轉(zhuǎn)電壓空間矢量就要利用矢量的不同作用時(shí)間來等效實(shí)現(xiàn) [13]。例如圖 線性組合， 就第一扇區(qū)里，新的電壓矢量 us就是由電壓空間矢 u2和 u1的線性組合構(gòu)成。設(shè)換相周期 為 T，時(shí)間 t1用于工作狀態(tài) u1，時(shí)間 t2用于工作狀態(tài) U2，在這 us?？梢员硎緸椋? ?? s inc o s2211 uuututu sss jTT ???? () 其中 θ 為矢量 us與 u1的夾角。 圖 電壓空間矢量的線性組合 如果電壓空間矢量用線電壓合成公式表示，可得 euuu jrBCABs tt ??? )()( （ ） 根據(jù)各個(gè)開關(guān)狀態(tài)線 電壓表達(dá)式可以推出 ]23)[()]3s i n3( c o s[)(020201020130201302012 TtTtTtUTtTtUeTtTtUeUTtUTtujjdcdcjxdejxdcdcs???????????? () 令 ()式和 ()式虛數(shù)項(xiàng)和實(shí)數(shù)項(xiàng)分別相等，則有 ??????????UTtuUTtTtudcsdcs02020123s in)2(c o s?? () 從而可解得 t1和 t2值： ??????????UuTtUuTtdcsdcs???s in32)s in31( c o s0201 () 第五章 其它硬件的選擇 轎廂位置檢測裝置選擇 選層器 就是 轎廂位置檢測 的 裝置，它檢測電梯轎廂所處位置，運(yùn)行狀態(tài)， 非常及時(shí)的發(fā)出所需要的信號(hào)給控制系統(tǒng)。它最主要的功能就是依據(jù)外呼和內(nèi)選還有轎廂所處的位置三者之間的關(guān)系，確定其運(yùn)行的方向。當(dāng)電梯將要到達(dá)所要停站的樓層的時(shí)候，會(huì)給曳引機(jī)發(fā)出減速信號(hào)，使其減速；平穩(wěn)停車之后在發(fā)出信號(hào)消除已經(jīng)應(yīng)答的呼梯、選層信號(hào)，并給出轎廂目前的位置。一般我們將選層器劃分為三大類，有繼電器選層器、微機(jī)選層器和機(jī)械選層器。 有如 下幾種位置檢測方法： 用簧管磁感應(yīng)器或 是 其它 的 位置開關(guān)。這種方法簡單、直觀， 但是這種磁感應(yīng)器每層都需要一個(gè)或者幾個(gè) ， 如果樓層比較多的話 ， PLC 的輸入點(diǎn)會(huì)太多。 穩(wěn)態(tài)磁保開關(guān)。 這種方式就必須對(duì)磁保開關(guān)的各種狀態(tài)進(jìn)行編碼處理 ， 但是只 有格雷變形碼適合 ， 在運(yùn)算的時(shí)候又要用 PLC 指令去譯碼操作 ， 十分 麻煩， 程序因?yàn)檐浖g碼也變的十分的龐大。 由于本文是五層電梯的控制故選用感應(yīng)器檢測轎廂位置。感應(yīng)器的選擇見表52 與圖 52。 表 52 永磁感應(yīng)器參數(shù) 產(chǎn)品型號(hào) YG1 產(chǎn)品概述 永磁感應(yīng)器又稱電梯感應(yīng)開 關(guān)，用于電梯平層限位控制，也可用其它限位控制。產(chǎn)品接點(diǎn)用防酸、防朝結(jié)構(gòu)的真空繼電器，在磁場的作用下動(dòng)作，不需要電源工作。接點(diǎn)控制阻性 1A，能控制直流和交流 380V 以下的電源電壓。 感應(yīng)器機(jī)械壽命 ≤12 萬次。 產(chǎn)品優(yōu)點(diǎn) 體積小 控制大 使用簡單 圖 52 電梯感應(yīng)開關(guān)（永磁感應(yīng)器） 牽引電機(jī)的選擇 因?yàn)闋恳娞莸膭?dòng)力電機(jī)都是短時(shí)工作制，其基本上都是工作在起動(dòng)、恒速、制動(dòng) 、停止四個(gè)狀態(tài)，這樣頻繁的起動(dòng)、制動(dòng)工作就要求所選的電機(jī)要有起動(dòng)和過載能力慣性機(jī)械強(qiáng)度大、絕 緣材料等級(jí)高的特點(diǎn) [14]。所以根據(jù)電梯這種特殊的運(yùn)行狀態(tài)，考慮使用異步電動(dòng)機(jī)，因?yàn)槠渚哂薪Y(jié)構(gòu)簡單、制造方便、價(jià)格便宜、維護(hù)次數(shù)和費(fèi)用都低以及運(yùn)行方便的特點(diǎn)，但考慮到電梯到了制定層要減速運(yùn)行時(shí)需要調(diào)速，所以所選電機(jī)應(yīng)具有調(diào)速能力。其次，電梯也對(duì)拖動(dòng)的電機(jī)有以下要求： 高速或低速運(yùn)行時(shí)要有較大的 堵轉(zhuǎn) 轉(zhuǎn)矩和較小的堵轉(zhuǎn)電流。低速制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的 制動(dòng)轉(zhuǎn)矩應(yīng)使制動(dòng)效果明顯而制動(dòng)電流又不能過大，以保證電動(dòng)機(jī)的可靠運(yùn)行。 高速運(yùn)行時(shí)電動(dòng)機(jī)有較高的效率和功率因數(shù)。 為了使電梯平穩(wěn)、舒適，電機(jī)應(yīng)具有良好的機(jī)械特性。 考慮到以上幾個(gè)方面決定選用交流雙速異步電動(dòng)機(jī)。 雙速電動(dòng)機(jī)其實(shí)就是籠型異步電動(dòng)機(jī)，只不過在其定子繞組上有兩套繞組，一套高速繞組，一套低速繞組?；蛘呤且惶桌@組在不同的運(yùn)行速度下接法不同。無論是怎樣的繞組，其目的都是在電機(jī)運(yùn)行時(shí)通過改接繞組的方法，使電機(jī)定子繞組的極對(duì)數(shù)改變，當(dāng)極對(duì)數(shù)變化后電機(jī)的定子旋轉(zhuǎn)磁場磁極對(duì)數(shù)就會(huì)發(fā)生變化 。 pfn 601 ? (51) p sfn )1(602 ?? (52) 式 51 是同步轉(zhuǎn)速表達(dá)式，式 52 是轉(zhuǎn)子實(shí)際轉(zhuǎn)速表達(dá)式，由以上兩式可以看出，異步電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速和磁極對(duì)數(shù)成反比，當(dāng)磁極對(duì)數(shù)增加一倍時(shí)，同步轉(zhuǎn)速n1 下降到原轉(zhuǎn)速的一半，電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速 n2 也將下降近似一半。所以改變磁極的對(duì)數(shù)可以達(dá)到改變電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。 單繞組雙速電動(dòng)機(jī)定子繞組引出六根出線端，可以結(jié)成 2Y/△ 、 2Y/Y、 2Y/2Y等。圖 53 所示為 2Y/△ 聯(lián) 結(jié)的定子繞組接線方式。 圖 53 異步電動(dòng)機(jī) 2Y/△ 聯(lián)結(jié)方式 當(dāng)定子繞組的 U V W1 三個(gè)接線端接三相交流電源，而將 U V W2三個(gè)接線端懸空，三個(gè)定子繞組接成三角形聯(lián)結(jié)，電機(jī)以四極低速運(yùn)行。當(dāng)定子繞組 U V W三個(gè)接線端接三相交流電源，而 U V W1 三個(gè)接線端連在一起，則原來三相定子繞組的三角形聯(lián)結(jié)變?yōu)殡p