陸毅臻

【摘 要】 近些年來，隨著時(shí)代經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展以及科學(xué)技術(shù)的日新月異，現(xiàn)代化樓宇也在蓬勃發(fā)展著，同時(shí)人們對(duì)于電梯的需求逐漸增加，并對(duì)電梯提出了更高的要求，進(jìn)而使得永磁同步無齒輪電梯應(yīng)運(yùn)而生，對(duì)于電梯的穩(wěn)定性高校安全運(yùn)行有著一定的重要作用。本文在對(duì)永磁同步無齒輪電梯原理、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及其控制方式進(jìn)行研究分析時(shí)，首先分析了永磁同步無齒輪電梯原理，其次分析了永磁同步無齒輪電梯的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，最后探討總結(jié)了永磁同步無齒輪電梯的控制方式。

【關(guān)鍵詞】 永磁同步無齒輪電梯；原理；驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)；控制方式

21世紀(jì)的今天，社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷進(jìn)步和科技的不斷成熟，人們的生活質(zhì)量也在不但提高著，電梯作為人們?nèi)粘３鲂械囊环N重要的工具，近些年來，人們對(duì)于電梯的穩(wěn)定性和安全性提出了更高的要求。而永磁同步無齒輪電梯作為一種全新的高性能工具，和傳統(tǒng)電梯相比較，往往有著一定的優(yōu)越性。因此本文對(duì)永磁同步無齒輪電梯原理、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和其控制方式進(jìn)行研究有一定的理論價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。

一、永磁同步無齒輪電梯原理

一般而言，所謂的永磁同步無齒輪電梯實(shí)質(zhì)上就是一種永磁同步電動(dòng)機(jī)，借助于永磁材料將勵(lì)磁磁場(chǎng)產(chǎn)生的一種電動(dòng)機(jī)，電勵(lì)磁用永磁體進(jìn)行替代，同時(shí)定子繞組和電勵(lì)磁同步電動(dòng)機(jī)在某種程度上基本相同。這種永磁同步無齒輪電梯基本上不需要一定的勵(lì)磁電流，同時(shí)轉(zhuǎn)子中也沒有一定的勵(lì)磁損耗。一旦永磁材料有著不同的性能，同樣也將有著不同的應(yīng)用領(lǐng)域，現(xiàn)如今，稀土永磁材料的使用相對(duì)較多，永磁同步無齒輪電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)原理圖如圖1所示，永磁同步無齒輪電梯的電動(dòng)機(jī)主要有轉(zhuǎn)子和定子兩個(gè)部分組成的。

永磁同步無齒輪電梯電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱狀態(tài)在某種程度上和定子繞組電流的大小有著直接性的關(guān)聯(lián)，同時(shí)電磁轉(zhuǎn)矩和其定子電流在某種程度上有著一定的線性比例關(guān)系。

二、永磁同步無齒輪電梯驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

永磁同步無齒輪電梯的曳引機(jī)在實(shí)際的驅(qū)動(dòng)控制過程中，永磁同步無齒輪電梯系統(tǒng)原理圖如圖2所示：

和異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)相比較而言，一旦負(fù)載發(fā)生變化，異步電動(dòng)機(jī)將會(huì)通過對(duì)供電頻率和轉(zhuǎn)差率進(jìn)行調(diào)整，同步電動(dòng)機(jī)主要是對(duì)定子繞組電源和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)之間的夾角進(jìn)行調(diào)整，這就在某種程度上說明，同步電動(dòng)機(jī)往往有著相對(duì)較快的相應(yīng)速度，對(duì)于永磁同步無齒輪曳引技術(shù)而言，更重要的是如何實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)子位置的一種精確性的控制，并做好電梯的起動(dòng)控制和制動(dòng)的舒適性。

永磁同步無齒輪電梯系統(tǒng)傳感器主要是對(duì)光電編碼器和旋轉(zhuǎn)變壓器加以采用，一般而言，永磁同步無齒輪電梯中往往借助于變壓器的基本原理，盡可能的將二相交流繞組在定子和轉(zhuǎn)子上安裝，其對(duì)稱電壓的角度差為90度，并在其氣隙之間將旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)產(chǎn)生。轉(zhuǎn)子繞組中，通過對(duì)感應(yīng)電壓和定制的基準(zhǔn)電壓之間的相位差進(jìn)行計(jì)算，進(jìn)而可以科學(xué)性的判斷出轉(zhuǎn)子的位置。

三、永磁同步無齒輪電梯的控制方式

永磁同步無齒輪電梯控制的過程中，本文主要采取PMSM矢量控制方法，對(duì)永磁同步無齒輪電梯進(jìn)行綜合性的控制，并將齒輪箱和齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)減少，節(jié)約建造成本。

（一）PMSM數(shù)學(xué)建模

電機(jī)極對(duì)數(shù)用表示，定子電阻用表示，永磁同步電動(dòng)機(jī)的直軸主電感和交軸主電感用和表示，其電磁轉(zhuǎn)矩僅僅為勵(lì)磁轉(zhuǎn)矩，同時(shí)第二項(xiàng)磁阻轉(zhuǎn)矩的值為0。

（二）PMSM矢量控制

PMSM矢量控制的過程中，通過對(duì)=0矢量控制系統(tǒng)進(jìn)行構(gòu)建，并對(duì)三項(xiàng)電壓源逆變器加以選用，將其作為一種主電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并保持所給定的電流=0。進(jìn)而使得直軸和交軸實(shí)現(xiàn)完全解耦的控制，其=0的PMSM的矢量控制圖如圖4所示。

（三）空間電壓矢量調(diào)制

空間電壓矢量調(diào)制的過程中，也即是磁鏈跟蹤調(diào)制法，通過將逆變器和其電視機(jī)構(gòu)成一個(gè)整體，并實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出相電壓控制，對(duì)磁場(chǎng)進(jìn)行控制的一種目的。這種電壓源逆變器電路拓?fù)鋱D的機(jī)構(gòu)如圖5所示：

（四）仿真

仿真過程中，通過對(duì)MALAB/SIMULINK加以采用，并對(duì)仿真模型進(jìn)行建立，相電流、輸出轉(zhuǎn)矩以及轉(zhuǎn)速的仿真結(jié)果如圖6所示。

仿真結(jié)果表明，永磁同步無齒輪電梯這種控制方式，有著一定的有效性和可行性，這種電流雙閉環(huán)數(shù)字矢量控制系統(tǒng)，有著一定的科學(xué)性和高效性，對(duì)于永磁同步無齒輪電梯的安全高效可靠運(yùn)行有著極大的保障。

總而言之，永磁同步無齒輪電梯控制過程中，不僅僅在較低的速度狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)大功率的輸出，同時(shí)這種發(fā)動(dòng)機(jī)也有著直接驅(qū)動(dòng)的方式，進(jìn)而對(duì)傳統(tǒng)電動(dòng)機(jī)、減速箱、曳引輪和其負(fù)載加以改變，進(jìn)而保證其永磁同步無齒輪電梯控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有著一定的緊湊性和較輕的重量。

四、結(jié)語

隨著時(shí)代經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和科技的進(jìn)步，永磁同步無齒輪電梯電動(dòng)機(jī)的原理和其系統(tǒng)控制是對(duì)電梯安全可靠高效運(yùn)行的一種極大保障，同時(shí)永磁同步無齒輪電梯作為一種全新的高性能工具，和傳統(tǒng)電梯相比較，往往有著一定的優(yōu)越性，本文在對(duì)永磁同步無齒輪電梯電動(dòng)機(jī)的原理進(jìn)行分析時(shí)，總結(jié)得出永磁同步無齒輪電梯電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱狀態(tài)在某種程度上和定子繞組電流的大小有著直接性的關(guān)聯(lián)，同時(shí)電磁轉(zhuǎn)矩和其定子電流在某種程度上有著一定的線性比例關(guān)系。PMSM矢量控制方法，通過對(duì)永磁同步無齒輪電梯進(jìn)行綜合性的控制，有著一定的有效性和可行性，對(duì)于永磁同步無齒輪電梯的安全高效可靠運(yùn)行有著極大的保障。

參考文獻(xiàn)：

[1]張小鳳.電梯能饋系統(tǒng)及其電能質(zhì)量控制方法研究[D].華南理工大學(xué)，2012.

[2]高菊玲.永磁同步無齒輪曳引機(jī)電梯的控制系統(tǒng)[J].電機(jī)技術(shù)，2013，01：19-21+30.

[3]張穎，肖野等.淺論永磁同步無齒輪曳引技術(shù)在電梯領(lǐng)域的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2014，17：283.