永磁直线同步电动机在垂直提升控制系统中的应用

段志其

平煤集团七矿，河南平顶山 467000

0 引言

永磁直线同步电动机是永磁直线同步电动机在垂直提升控制系统中的重要驱动配置。永磁直线同步电动机垂直提升控制系统是一种比较新型的无绳提升系统，其主要运用于高层类建筑和矿井类提升系统,它的结构相对比较简单、速度比较快，并且高度不受限，最重要的是能够多罐厢在同一个时间内升与降，从而大大地提高了它的运输效率[1]。

1 永磁直线同步电动机垂直提升控制系统的特点

1）性能好。永磁直线同步电动机只要接通了电源就能马上产生大概接近于额定值的电磁推力，整体的系统提升主要靠的就是初级与次级之间的一种电磁推力,没有尾气的排放而且也没有直接的机械之间的接触,因此没有污染的存在；

2）节约能源。主要是在很大程度上节省了电能，假设它的电能消耗与系统提升的重量是成正比例的，并且它与传统的提升方式在一个周期内提升的有效重量是一样的，也就是说它们的基本耗能是相同的，但是由于传统的提升方式是机械传动机构，涉及到传动效率方面的问题，总而言之，垂直提升控制系统比较节约能源；

3）占地空间少。永磁直线同步电动机垂直提升控制系统是新型的无绳提升系统，其初级安装是在井筒里面,因此在地面上除了一些控制系统和配电站以外不需要其他,大大地减少了占地的空间[2]。

2 永磁直线同步电动机的研究现状及其研究重点

永磁直线同步电动机是一种新型的垂直提升控制系统中的重要部分，就现在的研究状况来看，在一定的程度上已经有了发展前途，但是人们却没有完全了解它的一些运行特性，因此这些研究目前还处于一定的试验研究阶段，而它的研究大部分重点集中在以下方面：

1）永磁直线同步电动机的优化设计。这个重点是要认真地去选择永磁的尺寸大小及其形状， 还主要对它的气隙磁场进行合理的谐波分析，通过合理的电机设计可以减小电动机的电磁力脉动，并且在设计的过程中考虑涉及到这些以及其他问题来对电机进行优化设计；

2）仿真动态过程的研究。这个过程的研究主要应用了数学中的有限元方法来得到了永磁直线同步电动机初级所相对应的电磁参数和它的次级位置、以及电枢和电流二者之间的关系，从而建立起所对应的永磁直线同步电动机垂直运动的动态数学模型，而且还考虑到它的结构特性，并且在这个基础上来对永磁直线同步电动机开始过程、中间过程、以及它的最后制动过程进行了一系列的仿真研究；

3）控制方法的研究。这方面的研究重点运用了模糊控制器与神经源网络的方法进行计算，在DSP控制系统的基础上，直接控制永磁直线同步电动机的电磁力角, 控制永磁直线同步电动机的速度研究[3]。

3 PID控制在永磁直线同步电动机垂直提升控制系统中的应用

PID控制是比例积分微分控制的简称。由于PID控制原理简单，使用方便，很容易为工程技术人员所掌握，而且PID控制适应性强，可以根据不同的情况需要，针对自身的缺陷进行改进，现已经广泛应用于各个生产部门[4]。

PID控制器作为一种线性控制器，它根据给给定值r（t）与实际检测到的输出值 c（t）构成控制偏差 :e（t）= r（t）-c（t）。然后通过线性组合将偏差的比例（P）、积分（I）、微分（D）构成控制量，从而达到对被控对象进行控制的目的。

图1 PPIDID控制系统统原原理理图图

PID控制器的输出

传递函数形式

式中KP为控制器的比例系数，Ti和Td分别为积分时间常数和微分时间常数。

对（1）式进行离散化处理，得到PID数字控制器的方程：

式中T为PID控制器的采样周期；e(n)和e(n-1)分别为第n次和第n-1次采样所得的偏差信号。

由于PID控制具备许多优点，使得它如今仍然是在过程控制中应用最广泛的基本控制方式。

4 结论

永磁直线同步电动机垂直提升控制系统有很好的应用前景，它以后会必将取代钢丝绳提升控制系统,逐渐地应用于高层的建筑和矿井的提升。尽管现在对于永磁直线同步电动机垂直提升控制系统方面的研究仍然在一个初级的研究前期阶段，但是它的研究价值会变得越来越大，它的优点是别的系统无法代替的，从目前来看，永磁直线同步电动机垂直提升控制系统逐渐更加完善以后，它的使用价值会是无穷大的。

[1]李志民，张遇杰.同步电动机调速系统[M].北京：机械工业出版社，2003.

[2]汪旭东，袁世鹰，焦留成.永磁直线同步电动机垂直运输系统的研究现状[J].微电机，2000，33(5)：35-38.

[3]王伟进.直线电机的发展与应用概述[J].微电机，2004，37(l):45-47.

[4]邹积浩.永磁直线同步电机控制策略的研究[D].浙江：浙江大学，2005.