一种电梯门机控制器的制作方法

本实用新型涉及一种电梯用控制装置，特别涉及一种电梯门机控制器。

背景技术：

电梯门的开关，需要控制器来控制电机的运行。现有的控制装置，生产成本高。且通常都是采用三相异步电机来带动电梯门，其控制器，多采用V/F控制型。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种电梯门机控制器。

为了实现上述目的，本实用新型所采取的措施：

一种电梯门机控制器，包括低速大力矩永磁同步电机、旋转变压器及其解码模块和电流矢量型变频器，旋转变压器用来检测永磁同步电机的转速和转子磁极位置，同时还用旋转变压器来检测开关门的行程，旋转变压器的信号经过解码器(RDC)分解后得到相差90度的A、B正交脉冲信号和一周一个的Z脉冲信号，所述的变频器包括以下模块：控制信号处理模块、速度曲线生成模块、转速ω和转子磁极位置角θ计算模块、速度环PI(ASR)模块、电流采样和坐标变换模块、电流环PI(ACR)模块、极坐标变换模块、SVPWM模块、三相全桥逆变模块；

所述的转速ω和转子磁极位置角θ计算模块通过检测A、B正交脉冲信号和Z脉冲信号，计算出转子磁极位置角θ和反馈速度ω；

同时，所述的速度曲线生成模块通过对A、B正交脉冲信号的连续计数还可以得到开关门过程的准确位置，根据开关门过程的位置可以实时的给出开关门过程中的运行速度曲线，即给定速度ω*；

所述的速度环PI(ASR)模块把给定转速ω*和反馈转速ω相减，再经过速度环PI(ASR)运算得出力矩电流给定IT，因为控制的是永磁同步电机，所以励磁电流给定IM＝0；

电流采样和坐标变换模块把电流传感器采集到的电机电流信号iu、iv经过clark变换到两相静止直角坐标系下的电流iα、iβ，再经过park变换得到旋转坐标系下的反馈电流it和im，给定力矩电流IT和反馈力矩电流it相减后，经过电流环PI(ACR)模块运算的得到Ut；给定励磁电流IM等于0，它和反馈励磁电流im相减后，再经过电流环PI(ACR)模块运算的得到Um，把Ut和Um通过极坐标变换得到输出电压幅值和角度，最后由SVPWM模块发出六相PWM波控制三相全桥逆变模块；

三相全桥逆变模块把经过AC-DC后的直流电，转换成U、V、W三相可变频率和电压的交流电，去驱动低速大力矩永磁同步电机；

所述的低速大力矩永磁同步电机和旋转变压器同轴安装在一起；

所述的转速ω和转子磁极位置角θ计算模块、速度环PI(ASR)模块、电流采样和坐标变换模块、电流环PI(ACR)模块、极坐标变 换模块和SVPWM模块组成了整个力矩和转速双闭环的矢量控制模块，矢量控制模块的使能信号是由控制信号处理模块来控制的，当有开关门命令时，矢量控制模块将被使能，开始输出电压控制电机作正反转动；

所述的电流传感器采用闭环或开环霍尔效应传感器、或采用线性隔离光耦。

本实用新型的有益效果：实用，生产成本低，控制方便，旋转变压器同时用来检测开关门的行程。

附图说明

图1，本实用新型的模块连接方框图。

图2，本实用新型的变频器逆变电路和电机的连接图。

图3，本实用新型的放大电路图。

图4，本实用新型的空间电压矢量图。

具体实施方式

如图1所示，一种电梯门机控制器，包括低速大力矩永磁同步电机、旋转变压器及其解码模块和电流矢量型变频器，旋转变压器用来检测永磁同步电机的转速和转子磁极位置，同时还用旋转变压器来检测开关门的行程，旋转变压器的信号经过解码器(RDC)分解后得到相差90度的A、B正交脉冲信号和一周一个的Z脉冲信号，所述的变频器包括以下模块：控制信号处理模块、速度曲线生成模块、转速ω和转子磁极位置角θ计算模块、速度环PI(ASR)模块、电流采样和坐标变换模块、电流环PI(ACR)模块、极坐标变换模块、SVPWM 模块、三相全桥逆变模块；

所述的转速ω和转子磁极位置角θ计算模块通过检测A、B正交脉冲信号和Z脉冲信号，计算出转子磁极位置角θ和反馈速度ω；

同时，所述的速度曲线生成模块通过对A、B正交脉冲信号的连续计数还可以得到开关门过程的准确位置，根据开关门过程的位置可以实时的给出开关门过程中的运行速度曲线，即给定速度ω*；

所述的速度环PI(ASR)模块把给定转速ω*和反馈转速ω相减，再经过速度环PI(ASR)运算得出力矩电流给定IT，因为控制的是永磁同步电机，所以励磁电流给定IM＝0；

电流采样和坐标变换模块把电流传感器采集到的电机电流信号iu、iv经过clark变换到两相静止直角坐标系下的电流iα、iβ，再经过park变换得到旋转坐标系下的反馈电流it和im，给定力矩电流IT和反馈力矩电流it相减后，经过电流环PI(ACR)模块运算的得到Ut；给定励磁电流IM等于0，它和反馈励磁电流im相减后，再经过电流环PI(ACR)模块运算的得到Um，把Ut和Um通过极坐标变换得到输出电压幅值和角度，最后由SVPWM模块发出六相PWM波控制三相全桥逆变模块；

三相全桥逆变模块把经过AC-DC后的直流电，转换成U、V、W三相可变频率和电压的交流电，去驱动低速大力矩永磁同步电机。

所述的低速大力矩永磁同步电机和旋转变压器同轴安装在一起。

所述的转速ω和转子磁极位置角θ计算模块、速度环PI(ASR) 模块、电流采样和坐标变换模块、电流环PI(ACR)模块、极坐标变换模块和SVPWM模块组成了整个力矩和转速双闭环的矢量控制模块，矢量控制模块的使能信号是由控制信号处理模块来控制的，当有开关门命令时，矢量控制模块将被使能，开始输出电压控制电机作正反转动。

基于以上所述的矢量控制型变频器的原理，其硬件电路必须要有精确的电机电流检测。对于电机电流检测，一般采用在电机UVW三相的其中两相串入电流传感器的方案，即在电源高端的电流采样，此方案必须电源高端高电压和CPU芯片的低电压之间的隔离问题，其电流传感器采用闭环或开环霍尔效应传感器、或采用线性隔离光耦。不过，此两种方案的缺点是成本较高，电路较复杂。

针对本实用新型，还可以采用一种优选方案为：采用低端方式，即跟CPU等电位。如图2所示为变频器逆变电路和电机的连接图，3个半桥电路的对地端分别串入1个采样电阻，采样电阻采用毫欧级的康铜丝，电机的电流会流过3个电阻，产生毫伏电压，此电压经过放大电路(如图3所示)后送入CPU作AD转换。此电流检测方案成本低，电路简单，检测电流响应快。因为电机电流会有流入或流出，表现为采样电阻会产生正负电压，所以图3的放大电路有一个电压抬升电路，保证CPU能采样到正负电流。

在CPU软件上结合空间电压矢量(SVPWM)算法，对AD采样得到的UVW 3相电流数值，按照空间电压矢量(SVPWM)算法的6个扇区进行刷选，每1个扇区只取其中脉冲宽度较宽的2相电流，第3相 电流根据公式Iu+Iv+Iw＝0计算。图4为空间电压矢量图(SVPWM)，矢量扇区和电流的对应关系如下：

扇区U0-U60：采样Iu和Iv，得到Iw＝-(Iu+Iv)；

扇区U60-U120：采样Iu和Iw，得到Iv＝-(Iu+Iw)；

扇区U120-U180：采样Iu和Iw，得到Iv＝-(Iu+Iw)；

扇区U180-U240：采样Iw和Iv，得到Iu＝-(Iw+Iv)；

扇区U240-U300：采样Iw和Iv，得到Iu＝-(Iw+Iv)；

扇区U300-U0：采样Iu和Iv，得到Iw＝-(Iu+Iv)。