基于永磁同步无齿轮曳引机的新型电梯驱动与控制器的设计

摘要

近年来，随着国内经济的高速发展，城市中的高层建筑物日渐增多，对于电梯的需求量也越来越大。本课题依托江苏省科技支撑计划“基于永磁同步无齿轮曳引机的新型电梯驱动与控制器研制”，针对永磁同步无齿曳引机的电梯，研究新型电梯驱动与控制技术，掌握电梯驱动控制的核心技术，同时进一步实现系统一体化集成。
　　本课题自主研发并设计了基于DSC28335+CPLDEPM3256主从控制模式的电梯驱动控制一体化系统，具体工作内容如下。
　　首先，根据系统需求及性能指标进行深入分析，确定了基于DSC+CPLD主从控制模式的系统方案，DSC主要用于完成曳引机的闭环电流、转矩、速度控制。CPLD主要完成对楼层信号的监控与处理。主从芯片相辅相成，共同完成曳引机的驱动控制及楼层控制，实现系统的集成化与一体化。
　　在此基础上，自主设计并开发了曳引驱动系统和曳引控制硬件系统，其中包括主从核心控制模块、信号调理模块、驱动模块、整流逆变模块、通讯模块、继电驱动模块、电源管理模块、温度检测模块、风扇控制模块等。并在完成系统功能的基础上，根据电磁兼容性理论，通过电路仿真、实际电路测试对调理电路、驱动电路等进行了硬件优化，使硬件电路系统更加可靠、稳定，功耗更低。
　　结合所设计的硬件电路系统，完成了相关软件算法的编写，包括控制芯片的参数配置、电流采样算法、转角位置检测算法和空间矢量控制算法等，并根据实际的调试情况对相关算法进行优化。
　　最后，针对本系统，在实验室进行模块化调试，并模拟电梯的真实系统进行了系统功能联调，调试结果，系统能够稳定、可靠的完成系统功能，达到了设计时所要求的性能指标。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 电梯行业发展状况

1．2 电梯系统的发展趋势

1．3 本文的主要工作内容与章节安排

2 系统总体设计

2．1 电梯系统整体介绍

2．2 系统需求分析

2．2．1 系统功能分析

2．2．2 系统性能分析

2．3 系统总体设计

3 系统硬件设计

3．1 电梯曳引控制系统

3．1．1 核心主从控制电路

3．1．2 信号调理电路

3．1．3 PWM缓冲电路

3．1．4 通讯电路

3．1．5 继电驱动电路

3．1．6 电源管理电路

3．1．7 其他电路

3．2 电梯曳引驱动系统

3．2．1 整流电路

3．2．2 逆变电路

3．2．3 霍尔传感电路

3．2．4 温度检测电路

3．2．5 风扇控制电路

3．3 基于EMC电路电磁兼容性的系统PCB电路板设计

3．4 电梯曳引驱动与控制一体化系统机械结构设计

4 系统软件设计

4．1 DSC28335主控制系统软件设计

4．1．1 DSC28335控制流程设计

4．1．2 DSC28335软件开发环境

4．1．3 主控制系统初始化配置

4．1．4 AD采样算法实现

4．1．5 转子角度计算算法实现

4．1．6 基于永磁同步电机的空间矢量理论及DSC算法实现

4．1．7 转子初始位置检测算法实现

4．2 CPLD从控制系统软件设计

4．2．1 CPLD控制流程设计

4．2．2 CPLD软件开发环境

4．3 工控上位机监控系统设计与实现

5 永磁同步曳引机驱动与控制系统调试

5．1 系统模块化调试

5．1．1 电源管理系统调试

5．1．2 DSC最小系统调试

5．1．3 CPLD最小系统调试

5．1．4 信号调理电路调试

5．1．5 转子初始位置调试

5．1．6 逆变6路PWM波调试

5．1．7 SCI通讯模块调试

5．2 系统联调

总结与展望

致谢

参考文献

附录A

附录B