无齿轮曳引永磁同步电机控制技术研究

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永磁同步电机具有高效节能和控制性能好的特点,应用越来越广泛,采用永磁同步电机的无齿轮曳引系统已成为新型电梯拖动系统的发展趋势。目前,在电梯曳引永磁同步电机调速系统中,大都采用绝对式编码器或高分辨率增量式编码器获取速度信息,以实现高性能速度闭环控制。并在轿厢底部安装称重传感器以获得负载信息,从而在电梯启动抱闸打开瞬间,能够产生一个与负载转矩相平衡的电磁转矩,防止电梯发生倒溜,以保证良好的乘梯舒适感,然而称重传感器的检测信号易受干扰而引起误补偿。为了进一步降低电梯曳引系统的成本,并提高系统启动控制鲁棒性,本文主要对采用低分辨率增量式光电编码器的低速测速方法和无称重传感器启动转矩补偿技术进行研究。  首先,对低速测速算法和无称重传感器启动转矩补偿技术的研究现状进行了综述;然后,根据电梯曳引永磁同步电机的结构特点,建立了数学模型,并对其矢量控制系统进行了设计与仿真;接着,在详细分析几种常用速度检测算法及优缺点基础上,根据永磁同步电机的状态方程及全阶状态观测器原理,对采用增量式光电编码器实现速度检测的连续速度观测器进行了设计;在深入分析电梯曳引系统的动力学特性基础上,结合实际系统摩擦转矩,提出了两种基于方向判断的无称重传感器启动转矩补偿方法,以满足无齿轮电梯曳引系统对起动舒适感的要求;并设计了基于TMS320F2808 DSP矢量控制系统的硬件电路,编写了相应的软件控制程序。  最后,在11kW无齿轮曳引永磁同步电机对拖加载实验平台上进行了实验验证。采用分辨率为2048线的普通增量式光电编码器作为位置传感器,在不同负载情况下对无称重传感器启动转矩补偿方法进行了试验,结果表明所提出方法能够在电梯启动瞬间实现负载转矩快速补偿,使轿厢系统处于平衡状态,轿厢不产生倒溜,启动舒适感较好。并将连续速度观测器获得的转速信息作为反馈信号,进行转速闭环控制,实验表明系统具有较好的低速运行性能。
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