[實用新型]一體化門機直驅與矢量控制裝置

有效

• 申請號: 201020688894.5
• 申請日: 2010-12-30
• 公開（公告）號: CN201915750U
• 公開（公告）日: 2011-08-03
• 發明（設計）人: 時斌;李申;彭飛;范小斌
• 申請（專利權）人: 海安縣宏菱新型材料機電有限公司;東南大學
• 主分類號: E05F15/14
• 分類號: E05F15/14
• 代理公司: 揚州市錦江專利事務所 32106
• 代理人: 江平

技術領域

本實用新型涉及機電一體化與電力電子技術領域，特別是門機驅動及控制技術領域。

背景技術

門機廣泛應用于各種現代化設施中，如電梯、地鐵、門禁系統等。門機驅動與控制系統用于控制電動門的開關并形成一定的開關門速度S曲線。目前的門機控制系統多采用光電編碼器來測量電機的轉速和位置，光電編碼器雖然有較高的分辨率，但由于與電機分體安裝，在沖擊、振動、溫度變換范圍較大的工作環境中容易損壞，且影響增加了維修成本；目前的門機控制系統無法自動適應所控制門的寬度，需要在安裝時由技術人員不斷調試才能獲得比較理想的開關門速度S曲線；目前的門機傳動系統多采用高速電機配合曲柄滑塊機構或曲柄搖桿等減速機構的傳動方式，體積較大，安裝不方便。驅動控制系統則主要采用直流電機通過與其串、并聯電阻作降壓調速，或采用常規PWM脈寬調制技術進行的調壓調速方法，其結構復雜、效率低、調速性能差，尤其是在低速運行時，由于采用串、并聯電阻實現調速，其電機的機械特性很軟。

因此能夠提高設施的安全性和舒適性，具有重要的現實意義。

發明內容

本實用新型目的在于設計精度高、工作穩定、體積小、安裝調試方便的化門機直驅與矢量控制裝置。

本實用新型由一體化門機直驅裝置、矢量控制器和功率變換器組成，所述功率變換器的輸出端連接在一體化門機直驅裝置的輸入端，所述一體化門機直驅裝置的輸出端通過旋轉編碼器信號線連接在矢量控制器的輸入端，所述矢量控制器的輸出端連接在功率變換器上。

本實用新型所述一體化門機直驅裝置包括在殼體上設置的轉軸，在殼體內的轉軸上連接永磁直驅電機轉子，在殼體內固定與所述永磁直驅電機轉子配合的永磁直驅電機定子，在殼體內的轉軸上連接信號檢測器轉子，在殼體內固定與所述信號檢測器轉子配合的信號檢測器定子，在所述信號檢測器轉子和信號檢測器定子上分別連接旋轉編碼器信號線。

采用將旋轉變壓器的轉子和定子分別安裝在永磁同步電機的轉子和定子上的嵌入式一體化直驅結構，使得旋轉變壓器可以在電機裝配過程中直接嵌入并安裝在電機內部，形成了機電一體化體系架構，省去了傳統的變速齒輪箱，減小了裝置體積。

本實用新型所述矢量控制器包括高速ARM處理器、旋轉變壓器解碼模塊、開關信號接口模塊以及隔離驅動模塊，所述旋轉變壓器解碼模塊的一端與旋轉編碼器信號線連接，旋轉變壓器解碼模塊的另一端與高速ARM處理器的一個輸入端連接，開關信號接口模塊的輸出端連接在高速ARM處理器的另一個輸入端，高速ARM處理器的輸出端連接在隔離驅動模塊的輸入端，所述隔離驅動模塊的輸出端連接在功率變換器上。

本實用新型所述高速ARM處理器包括SVPWM細分與優化控制模塊、行程自記憶模式門寬檢測模塊、位置速度計算模塊和電機速度S曲線控制模塊，旋轉變壓器解碼模塊的輸出端連接在位置速度計算模塊的輸入端，位置速度計算模塊的輸出端分別連接電機速度S曲線控制模塊和行程自記憶模式門寬檢測模塊，開關信號接口模塊的輸出端分別連接在電機速度S曲線控制模塊和行程自記憶模式門寬檢測模塊的輸入端，電機速度S曲線控制模塊的輸出端連接在SVPWM細分與優化控制模塊的輸入端。

所述開關信號接口模塊的輸出端通過指令處理模塊與電機速度S曲線控制模塊連接。

所述功率變換器包括連接在交流電輸入端的整流橋式電路，在所述整流橋式電路的兩個輸出端并聯濾波電容，在所述濾波電容的兩端連接三相功率逆變器，所述三相功率逆變器分別與一體化門機直驅裝置、矢量控制器連接。

本實用新型還在所述功率變換器的濾波電容與三相功率逆變器之間設置電流傳感器，所述電流傳感器通過過流保護模塊與SVPWM細分與優化控制模塊連接。

本實用新型借助現代電力電子技術、高性能嵌入式微控制器技術及行程自記憶模式門寬檢測技術，可針對不同門寬實現對門機驅動的永磁同步電機穩定、可靠、精確快速的S曲線變速控制。

具有以下優點：

1、本實用新型由于采用了嵌入式的一體化設計，使得旋轉變壓器可以在電機裝配過程中直接嵌入并安裝在電機內部，即永磁同步電機轉子與旋轉變壓器轉子裝在直驅裝置轉軸上，永磁同步電機定子與旋轉變壓器定子安裝于直驅裝置殼體上，永磁同步電機與旋轉變壓器由直驅裝置殼體定位形成了機電一體化結構，這種簡約、緊湊的一體化門機直驅裝置，提升了驅動控制精度，增強了產品的整體防護等級，簡化了門機的系統結構，節約空間，方便了安裝、調試以及維保的工作