CN104333281A

CN104333281A - 电梯门机无位置传感器控制系统的驱动装置

Info

Publication number: CN104333281A
Application number: CN201410620160.6A
Authority: CN
Inventors: 杨霞; 曹兴生; 迟伟国
Original assignee: Shenyang University of Technology
Current assignee: Shenyang University of Technology
Priority date: 2014-11-07
Filing date: 2014-11-07
Publication date: 2015-02-04

Abstract

本发明提出了一种电梯门机无位置传感器控制系统的驱动装置,包括电梯门机传动运行的机械装置以及伺服驱动器，电梯门机传动运行的机械装置包括永磁同步电机、主动轮、同步皮带、从动轮、轿厢门、门机横梁、滑轮组和导轨；门机横梁固定在轿厢上，永磁同步电机、从动轮、滑轮组和导轨固定在相应位置的门机横梁上，主动轮固定在永磁同步电机转子转轴上，同步皮带嵌套在主动轮和从动轮之间，左右门扇通过连接块连接在同步皮带上，左右门扇通过滑轮组链接在导轨上运行；伺服驱动器驱动电梯门机运行。本发明采用了无编码器的矢量控制驱动，降低了系统成本，减小了系统硬件电路的复杂度，增强了系统的抗干扰能力和应用场合。

Description

电梯门机无位置传感器控制系统的驱动装置

技术领域

本发明属于电机控制技术领域，特别是涉及一种电梯门机无位置传感器控制系统的驱动装置。

背景技术

随着我国经济的快速发展，房地产的迅速崛起，电梯作为楼房的重要交通工具，应用越来越广泛。而门机控制系统作为电梯整个系统的一部分随之的需求在不断增加和改善。现在门机控制系统大部分都是采用有位置传感器的矢量控制方式，在转子轴上安装机械式传感器在获得电动机转子位置和速度的同时也给传动系统带来了一些列的问题：增加了电动机的转动惯量、是电机的空间尺寸变大、使传感器与控制系的连线与接口电路复杂且易受干扰可靠性低，由于机械式传感器及其辅助电路的存在使了系统成本增加。因此机械式位置传感器的存在限制电机控制系统在恶劣环境的应用，阻碍了电机向小型化、高速化的应用，特别是在门机控制系统中的小型电机应用。因此采用门机无位置传感器控制系统方案可以使电梯门机控制系统中减小电机占用空间、增强系统抗干扰性、降低整个门机控制装置的制造成本，是很有发展的潜力的控制方案。

另外，电机的直驱问题，我们利用永磁同步电机优良的同步调速性能，用主驱动轮直接连接在电机转子轴，利用同步皮带、从动轮带动门扇进行开关。省去了传统异步电机机械传动减速机构，使系统成本也得到降低。

发明内容

发明目的

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供了电梯门机（PMSM）无位置传感器控制系统的驱动装置，实现了无光电编码器和永磁同步电机的直接驱动控制，达到了降低故障率和机械结构简单的目的。

技术方案

一种电梯门机无位置传感器控制系统的驱动装置，包括电梯门机传动运行的机械装置以及伺服驱动器，其特征在于：电梯门机传动运行的机械装置包括永磁同步电机、主动轮、同步皮带、从动轮、连接块、左右轿厢门、门机横梁、滑轮组和导轨；门机横梁固定在轿厢上，永磁同步电机、从动轮、滑轮组和导轨固定在相应位置的门机横梁上，主动轮固定在永磁同步电机转子转轴上，同步皮带嵌套在主动轮和从动轮之间，左右门扇通过连接块连接在同步皮带上，左右门扇通过滑轮组链接在导轨上运行；伺服驱动器驱动电梯门机运行。

所述永磁同步电机的伺服驱动器包括整流滤波电路，IPM主电路，电流采样电路，电压采样电路，IPM驱动隔离电路，DSP外部存储扩展电路，参数显示电路，DSP外部输入电路；单相交流电源经过整流滤波电路两个输出接口作为逆变器IPM和电压检测电路的输入，逆变器输出的U、V、W端与永磁同步电机相连，V、W端与两个电流霍尔传感器连接进行电流采样，其中逆变器IPM的控制端子通过外围的驱动隔离电路与DSP处理器2812相连，参数显示电路也与DSP处理器2812相连，电压采样电路、电流采样电路、开关输入电路的输出与DSP处理器2812相连。

优点及效果

本发明是一种电梯门机无位置传感器控制系统的驱动装置，具有以下优点：

电梯门机（PMSM）采用无位置传感器矢量控制系统，减小了电机的体积，降低了系统成本，是系统的抗干扰性增加，再一个电机有传统的异步电机换为异步电机，有带减速传动机构的机械装置，变为永磁同步电机的直接驱动同步皮带、左右门扇，省去了一部分机械变速装置，使机械结构更加简化、故障率得到降低且成本得到降低。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明装置中电梯门机（PMSM）无位置传感器控制系统的电路原理框图；

图3-图5为本发明装置中电梯门机（PMSM）中的驱动过程流程图：

图3为电梯门机（PMSM）驱动的主程序流程图；

图4为中断保护流程图；

图5为T1中断的主要处理流程图；

图6-图11为本发明电梯门机（PMSM）无位置传感器驱动控制电路原理图：

图6为电梯门机（PMSM）的主电路（整流滤波电路和IPM驱动隔离及保护电路）原理图；

图7为DSP最小系统及外部扩展（外部储存扩展电路及DSP最小系统）原理图；

图8开关输入端口（外部输入电路）原理图；

图9为人机界面显示（参数显示电路）原理图；

图10为电流、电压检测（电压、电流霍尔传感器及其采样电路）原理图；

图11为电源电路原理图。

附图标记说明：

1. 伺服驱动器；2. 永磁同步电机；3. 滑轮组；4 .导轨；5. 门机横梁；6. 轿厢门；7. 同步皮带；8. 从动轮；9. 主动轮；10. 连接块；11. 整流滤波电路；12. 电压霍尔传感器；13. 电压采样电路；14. 外部存储扩展电路；15. 外部输入电路；16. 参数显示电路；17. IPM驱动隔离电路；18. 电流采样电路；19. 电流霍尔传感器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的说明：

本发明一种电梯门机无位置传感器控制系统的驱动装置，如图1中所示，包括电梯门机（PMSM）传动运行的机械装置以及伺服驱动器1，其特征在于：电梯门机传动运行的机械装置包括永磁同步电机2、主动轮9、同步皮带7、从动轮8、连接块、轿厢门6、门机横梁5、滑轮组3和导轨4；门机横梁5固定在轿厢上，永磁同步电机2、从动轮8、滑轮组3和导轨4固定在相应位置的门机横梁5上，主动轮9固定在永磁同步电机2的转子转轴上，同步皮带7嵌套在主动轮9和从动轮8之间，轿厢门6为左右两扇门，轿厢门6的左右门扇通过连接块10连接在同步皮带7上，左右门扇通过滑轮组链接在导轨4上运行；伺服驱动器1驱动电梯门机运行，是门机（PMSM）驱动控制电路。

所述永磁同步电机2的伺服驱动器1包括整流滤波电路11，IPM主电路，电流采样电路19，电压采样电路13，IPM驱动隔离电路18，DSP外部存储扩展电路14，参数显示电路16，DSP外部输入电路15；单相交流电源经过整流滤波电路两个输出接口作为逆变器IPM和电压检测电路的输入，逆变器输出的U、V、W端与永磁同步电机（三相）相连，V端和W端与两个电流霍尔传感器连接进行电流采样，其中逆变器IPM的控制端子通过外围的驱动隔离电路与DSP处理器2812相连，参数显示电路也与DSP处理器2812相连，电压采样电路、电流采样电路、外部（开关）输入电路的输出与DSP处理器2812相连。

本发明工作原理如下：

图6-图11所示为电梯门机（PMSM）无位置传感器控制系统的驱动控制电路原理图，图6为电梯门机（PMSM）的主电路，电梯门机（PMSM）主电路中的的U、V、W端分别与扩展口P3相连，即P3扩展口与电梯门机（PMSM）相连，型号为PS21563的IPM外围控制电路是6路PWM信号加1路过压、过流保护信号连接驱动器74HC245，并将其输出信号6路信号与6个高速光耦相连，其中1路保护信号与一般的光耦PC1相连，然后经过反相器SN74LS04与IPM相接实现控制电路的连接。电源输入电路是单相220AC电压进过整流器KBL404及其辅助电路，进过整流滤波，与IPM的P、N电源输入口连接。整流滤波电路后MH、ML网络标号为电压检测连接点，网络标号V+、V-，W+、W-为电梯门机相电流检测的连接点。主电路中的 6路PWM信号与1路故障保护信号，与图7中的DSP最小系统芯片相应管脚连接。图8输入输出电路，针对电梯门机的特点主要考虑了开关信号、开关门极限限号作为输入口经四路光耦PC817及辅助电路与DSP相应管脚连接，输出信号为故障受阻、门宽自检、安全触板与光幕屏幕信号经DSP处理通过3路继电器将门机运行状态反馈给电梯控制系统的上位机。图9人机界面显示电路:对于门机运行中的电流、速度、转矩等重要参数采用了3位LED数码管显示电路，采用图7芯片中DSP的四个数字I/O口经SN74CBTD3384BLE经过电平转换输出分别定义串行数据输出口DATA、移位时钟输出口SCK、锁存时钟信号输出口CLK、键盘状态输入口，再通过芯片M74HC595与TPIC6B595级联，通过串行输入并行输出来驱动数码管进行片选动态显示。图10电压电流检测电路：由三相电流的对称性，通过检测两相电流可以实现电流的闭环和门机转速、位置的估计，电流传感器选择CNB-25N/SPT型号的高精度霍尔传感器经过偏置电路、调理电路与图7中的芯片DSP相应管脚相连，同样电压传感器我们选择型号VSM025A电压传感器但电压信号始终为正不需要偏置电路。图11为电源原理图，为所需芯片提供的+3.3V、+1.8V、+15V、-15V、+5V的电压。

Claims

1.一种电梯门机无位置传感器控制系统的驱动装置，包括电梯门机传动运行的机械装置以及伺服驱动器，其特征在于：电梯门机传动运行的机械装置包括永磁同步电机（2）、主动轮（9）、同步皮带（7）、从动轮（8）、连接块（10）、左右轿厢门（6）、门机横梁（5）、滑轮组（3）和导轨（4）；门机横梁（5）固定在轿厢上，永磁同步电机（2）、从动轮（8）、滑轮组（3）和导轨（4）固定在相应位置的门机横梁上，主动轮（9）固定在永磁同步电机（2）转子转轴上，同步皮带（7）嵌套在主动轮（9）和从动轮（8）之间，左右门扇通过连接块（10）连接在同步皮带（7）上，左右门扇通过滑轮组链接在导轨（4）上运行；伺服驱动器驱动电梯门机运行。

2. 根据权利要求1所述的电梯门机无位置传感器控制系统的驱动装置，其特征在于：所述永磁同步电机（2）的伺服驱动器（1）包括整流滤波电路（11），IPM主电路，电流采样电路（19），电压采样电路（13），IPM驱动隔离电路（18），DSP外部存储扩展电路（14），参数显示电路（16），DSP外部输入电路（15）；单相交流电源经过整流滤波电路两个输出接口作为逆变器IPM和电压检测电路的输入，逆变器输出的U、V、W端与永磁同步电机相连，V、W端与两个电流霍尔传感器连接进行电流采样，其中逆变器IPM的控制端子通过外围的驱动隔离电路与DSP处理器2812相连，参数显示电路也与DSP处理器2812相连，电压采样电路、电流采样电路、开关输入电路的输出与DSP处理器2812相连。