电梯门机交直流两用调速系统设计

电梯门机交直流两用调速系统 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 天津大学 万健如 宋献斌 孙洋建 摘 要 : 由全控器件 IGBT 模块构成双极式 H 型 PWM 调速系统主电路 , 采用 80C196 KB 单片机进行实时控 制 , 通过对频率和占空比的协调控制 , 由同一套电路实现对直流电机或单相交流电机的调速 , 可方便地应用于 电梯门机驱动和门机改造 。 关键词 : 电梯门机 ; 单片机 ; IGBT 模块 Abstract : The main circuit of bipolar H type PWM speed regulation system consists of IGBT modules , which uses 80C196 KBSCM to control inverter. With harmonious control to frequency and duty ratio , the system employs the same circuit to accomplish speed regulation for both DC and single - phase AC motors. The method mentioned in this article can be used in re2 building of elevator door machine . Key words : elevator door machine ; single2chip micro2controller ; IGBT module 电梯门机作为电梯的 1 个重要装置 , 其性能的 : U= U, U= U= - U。信号 b1 b4 b2 b3 b1 好坏直接关系到整部电梯的运行状况 。据统计 , 电 梯故障 70 %出在门机系统 , 因此 , 改进 门 机 性 能 已成为提高电梯可靠性迫切需要解决的问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 。传统 电梯多采用直流门机 , 利用电阻分压和分流方式进 行调速控制 , 在这 种 控 制 方 式 中 门 机 是 分 级 调 速 图 1 主电路原理图 的 , 运行 时 能 耗 高 噪 声 大 , 而 且 调 整 困 难 故 障 率 对于直流调速 , 设 VT1 、VT4 先同时导通 t秒 on高 。近年来 , 随着交流变频调速技术的广泛应用 , 后同时关断 , 间隔一定的死区时间后 , 再使 VT2 、 门机调速系统的性能大为改进 , 从而提高了电梯的 VT3 导通 t秒后同时关断 。如此反复 , 则电机电 off 安全可靠性 。交流 门 机 是 电 梯 行 业 发 展 的 一 大 趋 枢端电压波形如图 2 所示 。电机电枢端电压平均值 势 , 然而中国至今仍有大量直流门机 , 要将它们全 为 t- t2 t o n offo n( ρ) 部替换为交流控制 , 成本太高 。针对这种状况 , 本 = U = UU = 2- 1U - 1 d s s s T T 文提出 1 种可以实现交/ 直流 2 用的电梯门机调速 ton ρρ式中 ———占空比 , = T 系统 。该系统用于旧梯改造 , 可保留原有直流电机 和机械传动部分 , 只需更换控制和驱动装置即可达 到较好效果 , 可大大节省改造费用 。本系统也可用 1 电路工作原理 于新梯构成交流门机驱动系统 。 111 主电路 系统主电路采用双极式 H 型结构形 式 , 其 原 图 2 电机电枢端电压 理图如图 1 所示 。H 型双极式 PWM 变换电路由 IG2 ρ 由于 0 ??1 , U值的范围为 - U , + U , d s s BT VT1,VT4 和续流二极管 VD1,VD4 组成 。4 个 因而通过改变占空比的大小可以控制电机正 、反 2 个方向调速运转 。 大功率 管 分 为 2 组 , VT1 与 VT4 为 一 组 , VT2 与 协调控制 , 实现对交流电机的调速 。SPWM 脉冲电 COUNT 和 DIR 信号可 输出经外部译码电路译出的 压波形如图 3 所示 。图中虚线为变换电路输出的一 作为 TIMER2 的 2 个 输 入 , 即 反 映 电 机 转 速 的 系列幅值相等宽度不等的脉冲等效成的正弦波 , 按 COUNT 相接至 T2CL K 脚 ; 用来判断电机转动方向 照一定的规律对各脉冲的宽度进行调制 , 既可改变 的 DIR 相接至 T2UPDN 脚 。在这种方式构成的速度 逆变电路输出电压的大小 , 也可改变输出频率 , 从 闭环 , 毋须软件去跟踪光电码盘的位置和方向的改 而达到调 速 的 目 的 。对 称 规 则 采 样 原 理 如 图 4 所 变进行计算 , CPU 可集中进行控制算法 , 从而提高 示 , 由图 4 可得 门机系统的性能 。 T s(ω)t=1 - M sint off 14 80C196 KB 的 2 个高速输出端 HSO10 和 HSO11 ( )2 T s可输出频率和占空比可调的 PWM 脉冲 , 经互锁保 (ω)1 + M sint t= 1on 4 护驱动电路 EXB841 触发 IGBT , 实现对电机的速度 t为采样时式中 : T为采样周期 ;M 为调幅比 ; 1 s 控制 。80C196 KB 的 P211 端接收外部开关输入 , 系 刻 ; 脉冲宽度为 统根据读入的开关值确定进行直流调速还是进行交 T s(ω)t=1 + M sint pw 1流调速 。 2 T t由于存 在 多 个 外 部 中 断 , 选 用 中 断 扩 展 芯 片 ()(ω)3 1 + M sint = 1 28259 扩 展 外 部 中 断 , 将 其 INT 端 与 80C196 KB 的 式中 , T为三角波的周期 。采样点时刻 t只与载 t 1 EXTINT 端相连 。在主电路中安装检测元件对主电 波比 N 有关 , 而与调幅比无关 , 对于图 3 的情况 路的电流和电压进行检测 , 将检测值与设定的上限 有 ()4 t= k T 值相比较 , 当检测值超过设定值时 , 发中断请求信 1 t k = 0 , 1 , 2 ?, N - 1 。 号至 8259 的 IR0 端 。当 IGBT 过压或过流的时候 , EXB841 发中断请求信号至 8259 的 IR1 端 。由 IR0 断子 程 序 进 行 故 障 报 警 和 故 障 处 理 , 以 便 封 锁 和 IR1 进入 8259 的外部中断信号经 8259 处理后通 PWM 输出 , 从而实现对 IGBT 的保护 。 过 INT 端传给 80C196 KB , 请求 CPU 调用相应的中 图 3 SPWM 脉冲电压波形 图 5 控制电路原理图 图 4 对称规则采样 112 控制电路 2 程序设计 系统 控 制 电 路 原 理 图 如 图 5 所 示 。80C196 KB TIMER2 是 1 个 16 位外部时钟触发的向上/ 向 中的 为了获得满意的运行效果 , 编制合理 、完善的 ()《起重运输机械》 2004 4 — 21 — 算 , 控制算法的实施 , PWM 信号的输出等 。所以 软件程序 应 包 括 : 主 程 序 、中 断 服 务 程 序 、PI 算 法 、键盘扫描及显示程序等 。 主程序中 2 套程序分别实现直流调速和单相交 流调 速 。通 过 开 关 输 入 , 设 置 调 速 类 型 标 志 位 TYPE , TYPE 为 0 则进行直流调速 , TYPE 为 1 则进 行交流调速 。图 6 和图 7 分别为直流调速程序流程 图和交流调速程序流程图 。图 7 中 R 为采样周期 , T为量化后的记数次数 。载波比 N 分 3 段 : f < s 10 Hz 时 , N = 30 ; 10 Hz ?f < 30Hz 时 , N = 18 ; f Ε 30 Hz 时 , N = 12 。将 R 和 N 制 成 表 , 存 在 ROM 中 , 以备查用 。 对于直流调速 , 定时器 T0 中断服务程序用来 定时图 2 中的时间 t和t,并完成 PWM 波的发 on off 送功能 。对于交流调速 , 定时器 T0 中断服务程序 用来定时 t, 并完成 PWM 波的发送功能 , 定时器 pw t送并将 T1 中断服务程序用来定时采样周期 T, off s 入定时器 T0 后启动定时器 T0 工作 。 图 7 交流调速程序流程图 统 。通过改变频率和占空比 , 可实现交直流 2 种调 速功能 。该系统用于旧梯改造时 , 在保留原有直流 门机和机械传动部分的基础上 , 只需更换控制和驱 动装置即可达到 良 好 的 应 用 效 果 , 不 但 改 造 费 用 低 , 且安装调整方便 , 费时少 , 对提高我国在用电 梯的性能和运行质量具有积极意义 。 参 考 文 献 1 万健如 1 无机械连杆软传动电梯门机 1 起重运输机械 , ()2003 1 2 高丽 , 王思远 1 交流变频调速在电梯开门机中的应用 1 ()现代电子技术 , 1999 10 3 黄定华 , 孙炳达 1 单片机技术在电气传动控制系统中的 ()应用与研究 1 自动化博览 , 2001 , 2 图 6 直流调速程序流程图 4 吴守箴 , 臧 英 杰 1 电 气 传 动 的 脉 宽 调 制 控 制 技 术 1 北 3 结束语 作者地址 : 天津大学电气与自动化工程学院 京 : 机械工业出版社 , 1998 邮 编 : 300072 系统 采 用 80C196 KB 单 片 机 控 制 双 极 式 H 型 PWM 电路的开关器件 IGBT , 构成电梯门机调速系 ()《起重运输机械》 2004 4 — 22 —