[发明专利]一体化门机直驱与矢量控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及机电一体化与电力电子技术领域，特别是门机驱动及控制技术领域。

背景技术

门机广泛应用于各种现代化设施中，如电梯、地铁、门禁系统等。门机驱动与控制系统用于控制电动门的开关并形成一定的开关门速度S曲线。目前的门机控制系统多采用光电编码器来测量电机的转速和位置，光电编码器虽然有较高的分辨率，但由于与电机分体安装，在冲击、振动、温度变换范围较大的工作环境中容易损坏，且影响增加了维修成本；目前的门机控制系统无法自动适应所控制门的宽度，需要在安装时由技术人员不断调试才能获得比较理想的开关门速度S曲线；目前的门机传动系统多采用高速电机配合曲柄滑块机构或曲柄摇杆等减速机构的传动方式，体积较大，安装不方便。驱动控制系统则主要采用直流电机通过与其串、并联电阻作降压调速，或采用常规PWM脉宽调制技术进行的调压调速方法，其结构复杂、效率低、调速性能差，尤其是在低速运行时，由于采用串、并联电阻实现调速，其电机的机械特性很软。

因此能够提高设施的安全性和舒适性，具有重要的现实意义。

发明内容

本发明目的在于设计精度高、工作稳定、体积小、安装调试方便的化门机直驱与矢量控制装置。

本发明由一体化门机直驱装置、矢量控制器和功率变换器组成，所述功率变换器的输出端连接在一体化门机直驱装置的输入端，所述一体化门机直驱装置的输出端通过旋转编码器信号线连接在矢量控制器的输入端，所述矢量控制器的输出端连接在功率变换器上。

本发明所述一体化门机直驱装置包括在壳体上设置的转轴，在壳体内的转轴上连接永磁直驱电机转子，在壳体内固定与所述永磁直驱电机转子配合的永磁直驱电机定子，在壳体内的转轴上连接信号检测器转子，在壳体内固定与所述信号检测器转子配合的信号检测器定子，在所述信号检测器转子和信号检测器定子上分别连接旋转编码器信号线。

采用将旋转变压器的转子和定子分别安装在永磁同步电机的转子和定子上的嵌入式一体化直驱结构，使得旋转变压器可以在电机装配过程中直接嵌入并安装在电机内部，形成了机电一体化体系架构，省去了传统的变速齿轮箱，减小了装置体积。

本发明所述矢量控制器包括高速ARM处理器、旋转变压器解码模块、开关信号接口模块以及隔离驱动模块，所述旋转变压器解码模块的一端与旋转编码器信号线连接，旋转变压器解码模块的另一端与高速ARM处理器的一个输入端连接，开关信号接口模块的输出端连接在高速ARM处理器的另一个输入端，高速ARM处理器的输出端连接在隔离驱动模块的输入端，所述隔离驱动模块的输出端连接在功率变换器上。

本发明所述高速ARM处理器包括SVPWM细分与优化控制模块、行程自记忆模式门宽检测模块、位置速度计算模块和电机速度S曲线控制模块，旋转变压器解码模块的输出端连接在位置速度计算模块的输入端，位置速度计算模块的输出端分别连接电机速度S曲线控制模块和行程自记忆模式门宽检测模块，开关信号接口模块的输出端分别连接在电机速度S曲线控制模块和行程自记忆模式门宽检测模块的输入端，电机速度S曲线控制模块的输出端连接在SVPWM细分与优化控制模块的输入端。

所述开关信号接口模块的输出端通过指令处理模块与电机速度S曲线控制模块连接。

所述功率变换器包括连接在交流电输入端的整流桥式电路，在所述整流桥式电路的两个输出端并联滤波电容，在所述滤波电容的两端连接三相功率逆变器，所述三相功率逆变器分别与一体化门机直驱装置、矢量控制器连接。

本发明还在所述功率变换器的滤波电容与三相功率逆变器之间设置电流传感器，所述电流传感器通过过流保护模块与SVPWM细分与优化控制模块连接。

本发明借助现代电力电子技术、高性能嵌入式微控制器技术及行程自记忆模式门宽检测技术，可针对不同门宽实现对门机驱动的永磁同步电机稳定、可靠、精确快速的S曲线变速控制。

具有以下优点：

1、本发明由于采用了嵌入式的一体化设计，使得旋转变压器可以在电机装配过程中直接嵌入并安装在电机内部，即永磁同步电机转子与旋转变压器转子装在直驱装置转轴上，永磁同步电机定子与旋转变压器定子安装于直驱装置壳体上，永磁同步电机与旋转变压器由直驱装置壳体定位形成了机电一体化结构，这种简约、紧凑的一体化门机直驱装置，提升了驱动控制精度，增强了产品的整体防护等级，简化了门机的系统结构，节约空间，方便了安装、调试以及维保的工作