专利名称：矢量控制永磁同步变频电梯门机控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于变频装置，特别涉及一种矢量控制永磁同步变频电梯门机控 制器。 技术背景传统的门机一般采用交流异步电动机或直流电动机来实现，不使用双闭环结 构，需要人为调试的控制器参数多达几十个甚至上百个，具有中间减速传动装置、 结构复杂、维修困难、体积较大、噪音大、寿命短、发生故障的频率高等问题。 发明内容本实用新型的目的在于克服上述现有技术中存在的不足，提供一种节能 降耗、运行平稳、故障率低，智能化，人性化的矢量控制永磁同步变频电梯门机 控制器。本实用新型的技术方案是 一种矢量控制永磁同步变频电梯门机控制器， 由壳体、壳体内的控制电路板和与控制电路板连接的面板组成，控制电路板由电源电路、中央处理单元CPU (控制芯片TMS320LF2407DSP)、外部命令输入电 路、外部命令输入端子排、电梯门状态及位置输入电路、电梯门位置输入端子排、 过流、过压和欠压检测电路、显示窗口、驱动电路、主回路、电梯门输出电路和 电梯门位置输出端子排组成，其特征在于过流、过压和欠压检测电路由过流检 测电路和过压、欠压检测电路组成；其中，过流检测电路通过集成运放电路将电 流通过电流检测电路将过流信号转化成电压信号后输入到CPU;过压、欠压检 测电路通过集成运放电路将电压通过电压检测电路将过压、欠压信号输入到CPU。上述中央处理单元CPU采用芯片为TMS320LF2407 DSP。本实用新型的优点是适应电网的波动、现场可调试范围小、寿命长、节能降耗、运行平稳、故障率低、免调试、性能价格比极高。
-图1是本实用新型的控制原理图。图2是中央处理单元CPU的电路原理图。 图3是过流和过压、欠压检测电路的电路原理图。 图4是面板的显示窗口示意图。
具体实施方式
如图l、 2所示 一种矢量控制永磁同步变频电梯门机控制器，由壳体、壳体内的控制电路板和与控制电路板连接的面板组成，其特征在于控制电路板由 电源电路、中央处理单元CPU (控制芯片TMS320LF2407DSP)、外部命令输入 电路、外部命令输入端子排、电梯门状态及位置输入电路、电梯门位置输入端子 排、过流、过压和欠压检测电路、显示窗口、驱动电路、主回路、电梯门输出电 路和电梯门位置输出端子排组成。控制芯片TMS320LF2407 DSP集成了电机控制所需的全部外围接口电路， 包括PBl脉宽调制电路、模/数转换电路、码盘接口电路和通信接口电路等。外 部命令输入电路的输入端与外部命令输入端子排连接，输出端与DSP的I/O 口 连接，DSP的6路PWM输出端与驱动电路连接，驱动电路的输出端与主回路电 路的输入端连接，主回路i乜路的输出端与电机连接；电梯门状态及位覽输入电路 的输入端与电梯门位置输入端子排连接，输出端与DSP的SPI接口模块连接； DSP输出端与电梯门位置输出电路的输入端连接，电梯门位S输出电路的输出端 与电梯门位S输出端子排连接；故障保护电路通过GAL与DSP的功率驱动输入 引脚连接。上述过流和过压、欠压检测电路由过流检测电路和过压、欠压检测电 路组成；其中，过流检测电路通过集成运放电路将电流通过电流检测电路将过流 信号转化成电压信号后输入到CPU;过压、欠压检测电路通过集成运放电路将 电压通过电压检测电路将过压、欠压信号输入到CPU (如图3所示)。当出现过 压、过流、欠压时，将PWM输出引脚置为高阻态。另外，编码器或旋变与EEPROM 共用DSP的SPI 口，通过I/O 口给出片选信号；DSP的SCI接口模块通过光耦 隔离与计算机连接，接收上位机命令并传送下位机状态；电流电压采样电路经隔 离滤波后与DSP的模数转换器ADC连接。上述电源电路是为CPU和其他电路提供工作电源，外部命令通过外部命令输 入端子排输入到外部命令输入电路，再输入到DSP的I/0口， DSP对外部命令进 行判断，根据判断结果给出相应的命令，执行电梯门的开，关和停止，在执行过 程中通过编码器检测电梯门所处的状态及位置；过流、过压和欠压检测电路通过GAL连在DSP的^^弓I脚，和三个I/0口上，其中任意一个故障发生，都 会将PZ^/7V7^引脚拉低，并把相应的I/0口置高，DSP会自动封锁PWM，避免损坏主回路功率元气件，实现故障保护。电梯门机专用变频器在运行过程中，控制面板可以实时显示当前的运行状态 (开门、关门、停止)和脉冲数、位置百分比等信息。CPU是该电梯门机变频器 的核心，它采用TI公司出品的TMS320LF2407 DSP，根据内部预设定的参数及 外部命令输入电路得到的指令，根据矢量控制算法得出控制电压，利用DSP内 的事件管理器输出六路带死区时间的SPWM波，用来提供给驱动电路。键盘显示电路采用4为位数码管，8个LED发光二极管和8个按键开关，键 盘是用来对变频器功能参数单元值进行修改和设定。开门键、关门键、强迫关门 键和停止键分别对应开门指令、关门指令、强迫关门指令和停止指令，功能键和 加减键用于选择修改参数，写入键用于发送写EEPOM指令将参数写入 EEPROM。显示电路是用来显示变频器各参数单元值及电梯门的状态和位置，它 与主控电路采用16芯扁平电缆连接，它显示54个参数单元值，从F00到F54， LED发光二极管DO亮表明电梯处于开门状态，DC亮表明电梯处于关门状态， HZ亮表明4位数码管显示的为电机转速值，％亮时表明4位数码管显示的数值 为电梯门运行的位置百分数，SEC亮时表明4位数码管显示的数值是时间，单位 为秒。
固化在芯片TMS320LF2407 DSP内的控制软件接收外部信号、编码器检测 并输出的电梯门的位置，自学习得到的门宽，查位置百分比一速度曲线表得到转 速给定，再通过双闭环矢量控制算法实现对电机转速的实时控制。通过检测电流 有效值是否超出上限实现力矩监控，输出相应的开关门指令，完成电梯的安全运 行。该控制软件还利用DSP的SCI实现电机运行参数的实时上传给上位机监控 软件，实时显示电梯门运行的位置和电机工作状态。另外该软件还可以工作在 SCI控制模式下，通过RS232向下位机发送指令实现电梯门机的远程控制。
本变频器的控制面板窗口代码说明如图4所示
1. D0发光二极管亮，表示接到开门信号，发光二极管灭表明没有开门信号。
2. DC发光二极管亮，表示接到关门信号，发光二极管灭表明没有关门信号。
3. HZ发光二极管亮，表示数码管显示的数值为电机转速，单位为转/分。
4. %发光二极管亮，表示数码管显示的数值为电梯门运行的位置百分比， (即当数码管显示0.0%为电梯门关齐，当数码管显示100%为电梯门开齐。
5. SEC发光二极管亮，表示数码管显示的数值单位为秒。
6. 功能键，用以转换数码管显示内容为参数单元号还是参数单元值，例如 数码管显示F00,按一下功能键后数码管显示为2，再按一下功能键后显示为 F00。
7. 写入键，将已设定的参数值写入到EEPROM中，我们可以按减量键把数码 管显示给为0或者1，然后按一下写入键，就可以把数码管显示的数值写入 到EEPR0M中。
8. 增量键，利用此键可以将数码管显示的数值增大，例如数码管显示F00， 按下增量键，显示变成F01,如果按住不动，显示的数值将连续增加。
9. 减量键，利用此键可以将数码管显示的数值减小，例如数码管显示F49， 按下减量键，显示变成F48，如果按住不动，显示的数值将连续减小。10. 开门键，可按动开门键使电梯门打开。11. 关门键，可按动关门键使电梯门关闭。12. 强迫关门键，可按动强迫关门键使电梯门执行强迫关门。13. 停止键，可按动关门键使电梯门立即停止运动。在电梯门机变频器接通 220V时，在面板窗口数码管显示Hd87，过一段时间后数码管不停的闪动 5000， 一下两种字符的定义为-Hd87—一代表核奥达软件版本。闪动的1000 — 5000表示变频器可读入脉冲数。14. 板面窗口代码共有54个，从F00-F54，下面介绍一下各功能代码含义及作用。F01——-显示参数，"O-显示脉冲数l-显示速度2-显示百分比"F02——-换速模式，"0-5.点法,l-曲线法"F03——-门宽校正，参数的设置主要为消除自学习过程中的误差F04——-开门换速位置1，门机运行到此位置时,速度为开门速度1F05——-开门换速位置2，门机运行到此位置时,速度为开门速度2F06——-开门换速位置3，门机运行到此位置时,速度为开门速度3F07——-开门换速位置4，门机运行到此位置时,速度为开门速度4F08——-开门换速位置5，门机运行到此位置时,速度为开门速度5F09——-关门换速位置1，门机运行到此位置时，速度为关门速度1F10——-关门换速位置2，门机运行到此位置时，速度为关门速度2Fll——-关门换速位置3，门机运行到此位置时,速度为关门速度3F12——-关门换速位置4，门机运行到此位置时,速度为关门速度4F13——-关门换速位置5，门机运行到此位置时,速度为关门速度5F14——-开门分段速度1，单位为rad/minF15——-开门分段速度2，单位为rad/minF16——-开门分段速度3，单位为rad/minF17——-开门分段速度4，单位为rad/minF18——-开门分段速度5，单位为rad/minF19——-关门分段速度l，单位为rad/minF20——-关门分段速度2，单位为rad/minF21——-关门分段速度3，单位为rad/minF22——-关门分段速度4，单位为rad/minF23——-关门分段速度5，单位为rad/minF24——一开门转矩限幅，开门时转矩超过该值，则门机开始推进，自学习
F25——开门推进转矩限幅，门开齐"后，门机推进可以所使用的最大转矩 F26——延时发门开齐，门开不齐时，门机经过此参数所设定的时间后，发 出"门开齐"信号
F27——开门推进定时，门开齐"后，门机推进的时间，当该值为100时， 门机一直推进
F28——关门推进定时，"门关齐"后，门机推进的时间，当该值为100时，
F29-
F30-F31-F32-F33-F34-
F35-
F36-F37-F38-
F39-
F40-F41-F42-F43-F44-F45-F46-F47-F48-
门机一直推进
-关门转矩限幅，关门时转矩超过该值，则门机反向运行至"门开齐"
后，再次关门
-关门推进转矩限幅，"门关齐"后，门机推进可以所使用的最大转矩 -开门推进速度，开门推进时所使用的速度
-关门推进速度，关门推进时所使用的速度
-指定位置，门机运行到该位置输出"指定位置"继电器信号 -门开齐，门机运行到该位置输出"门开齐"继电器信号，门机开始 开门推进
-门关齐，门机运行到该位置输出"门关齐"继电器信号，门机开始 关门推进
-开门系数，曲线方式有效
-关门系数，曲线方式有效
-自学习记忆模式，"O-不记忆1-记忆"记忆"遇控制器断电和复位， 不需要重新学习，"不记忆"与之相反"
-慢速关门速度，慢速关门时使用的速度，在门机复位时也使用该速
-错误类型，记录门机曾经发生过的错误 -参数保护，该参数为一特定值时方可修改其他参数 -参数隐藏，当该参数为一特定值时，显示隐藏参数
-总脉冲数，门宽的总脉冲数 -自学习常规速度，自学习开关门时所用的速度 -KPSD，速度环比例系数 -KISD，速度环积分系数 -KDSD，速度环微分系数
-模式位，设置此位后从DSP的Flash中读出相应模式改变3-35的参 数值F49——学习偏移量标志位，0-学习1不学习 F50——偏移量，电机偏移量 F51——空
F52——自学习转矩限幅，自学习时所使用的最大转矩
权利要求1、一种矢量控制永磁同步变频电梯门机控制器，由壳体、壳体内的控制电路板和与控制电路板连接的面板组成，控制电路板由电源电路、中央处理单元CPU、外部命令输入电路、外部命令输入端子排、电梯门状态及位置输入电路、电梯门位置输入端子排、过流、过压和欠压检测电路、显示窗口、驱动电路、主回路、电梯门输出电路和电梯门位置输出端子排组成，其特征在于过流和过压、欠压检测电路由过流检测电路和过压、欠压检测电路组成；其中，过流检测电路通过集成运放电路将电流通过电流检测电路将过流信号转化成电压信号后输入到CPU；过压、欠压检测电路通过集成运放电路将电压通过电压检测电路将过压、欠压信号输入到CPU。
2、 根据权利要求1所述的矢量控制永磁同步变频电梯门机控制器，其特征 在于上述中央处理单元CPU采用芯片为TMS320LF2407 DSP。
专利摘要一种矢量控制永磁同步变频电梯门机控制器，由壳体、壳体内的控制电路板和与控制电路板连接的面板组成，其特征在于控制电路板由中央处理单元CPU、外部命令输入电路、外部命令输入端子排、电梯门状态及位置输入电路、电梯门位置输入端子排、过流、过压和欠压检测电路、显示窗口、驱动电路、主回路、电梯门输出电路和电梯门位置输出端子排组成。本实用新型的优点是适应电网的波动、现场可调试范围小、寿命长、节能降耗、运行平稳、故障率低、免调试、性能价格比极高。
文档编号B66B13/14GK201095561SQ20072009706
公开日2008年8月6日 申请日期2007年8月13日 优先权日2007年8月13日
发明者夏超英, 顾玉生 申请人:天津奥特控制设备有限公司