新型电梯曳引机驱动与控制系统设计

张岚 魏博

摘要：随着经济和社会的快速发展，城市的规模越来越大。高层建筑和购物中心已经成为衡量一个城市经济发展的标准。电梯是现代建筑的重要组成部分，是高层建筑、大型商场和住宅楼不可缺少的电气设备。电梯与人们的工作和生活密不可分，广泛应用于工作和生活的各个方面。例如，高层住宅的客运电梯，建筑工地和大型商场的货运电梯，医院的医疗电梯。本文所指的电梯主要是指厢式载客电梯。电梯整体系统较为复杂，一般包括八大系统模块：曳引系统、驱动系统、控制系统、导向系统、重力平衡系统、安全防护系统、轿厢系统、门系统。主要硬件系统包括曳引机驱动系统、曳引机控制系统、曳引机系统和电气安全保护系统。

关键词：电梯;曳引机;驱动与控制系统

1 引言

电梯是现代建筑的重要组成部分。它是高层建筑、大型商场和住宅建筑的重要电气设备。它与人们的工作和生活密不可分。电梯曳引机牵系统决定了电梯的驱动和控制。从整个电梯系统的背景下，介绍了电梯曳引机传动系统的主要概况，并提出了设计元素的新电梯曳引机驱动和控制系统，以提供理论参考的设计和制造高效、低耗电梯驱动系统。

2 电梯系统的整体结构

在这个阶段，电梯的使用已经渗透到生活的各个方面。例如，我们在高层建筑中安装电梯，在建筑工地和医院安装电梯，电梯深入我们的生活。电梯有很多不同的类型，不同类型的电梯的设计也不同。一些电梯和货梯在安全保护系统的设置上有很大的不同。高层建筑载人电梯的主要功能如图1所示。

3 新型电梯曳引机驱动与控制系统设计

3.1 总体设计

电梯是一种涉及人身安全的特殊电气设备。在系统设计中，不仅要充分考虑电梯牵引机的驱动功能，还要考虑电梯的安全性能，实施电梯整体系统的安全保护方案。确保电梯即使在驾驶控制系统出现故障时也能保护乘客的人身安全，避免发生重大的电梯安全事故，如牙齿断裂，减少经济损失。新型电梯牵引机控制系统的主控芯片采用数字信号处理器（DSP），可以提高电机的控制性能，保证牵引机系统的平稳运行，提高乘坐舒适性。传动系统采用交流直流电路的设计结构，采用逆流模块与整流模块的交互，保证曳引机传动系统的稳定可靠运行。曳引机系统采用新型永磁同步电机作为电梯的动力装置，保证了系统的安全、稳定、高效运行。电气安全保护系统的核心是复杂可编程逻辑器件（CPLD），具有高度的灵活性和集成度。实时监控系统动态，有效保护电梯系统安全，保障乘客安全。

3.2 永磁同步曳引机

牵引车作为一个系统，主要由电机和制动器两部分以及耦合器、曳引轮等其他部件组成。

曳引机电机是电梯的关键部件，是整个电梯的动力源。当今市场上有各种各樣的牵引电机，也有许多不同类型的牵引电机。其中，永磁同步牵引电机是将轴承技术应用于永磁同步电机的一种新型无轴承电机。永磁同步曳引机具有体积小、能耗低、低速输出扭矩大、运行稳定、噪音低、无需维护等优点，在电梯行业得到了广泛的关注。

作为电梯安全的重要组成部分，在高强度的工作条件下，制动器必须保持稳定的性能。在电源关闭的情况下，运行中的电梯必须自动停止，才能使轿厢制动。当电梯停止时，制动器应确保轿厢在超过一定额定负载时保持静止。目前，使用电梯牵引系统的电磁制动器较为普遍。当电梯保持静止时，电磁制动器线圈内没有电流流过，电磁铁磁芯之间也没有相互吸引。制动瓦片在制动弹簧的作用下夹紧制动轮，使电机不旋转;牵引电机转动时，电磁制动电磁铁中的线圈同时通电，电磁铁芯迅速吸进，使制动弹簧受力，打开制动瓦，制动轮与电梯分离运行;当电梯轿厢到达要求的楼层时，牵引电机失去动力，制动电磁线圈失去动力。电磁铁磁芯的磁力在制动弹簧的作用下迅速消失，由制动臂复位。刹车片又把制动轮固定住了。电梯停了下来。

3.3 控制系统电路设计

控制电路是电梯系统的指挥中心。它负责向系统的各个模块组件发出指令，使整个系统能够高效地运行。控制系统电路采用DSP芯片核心处理系统电路，包括电源控制电路、编码器信号调节电路、传感器信号调节电路等部件。电源控制模块控制核心芯片的系统功率，稳定电压，保证芯片的正常运行，需要降低功率电路的复杂度，提高系统的可靠性。主控电路以DSP芯片为核心，处理牵引机传动系统和安全保护系统的信号和命令。DSP核心控制电路设计的合理性和高效性为电梯稳定高效运行提供了保证。传感器信号调理电路使传感器监控信息处理DSP芯片通过对传感器信号的处理来识别信号，使主控系统能够对系统的运行状态做出判断。通信电路是控制系统的重要组成部分。负责实时监控数据的返回，主机的返回，主控系统的命令发送到响应系统。必须保证通信电路的可靠运行和即时传输。

3.4 驱动系统电路

控制系统为低功率弱电输出，拖拉机系统不能直接控制。因此，采用受控大功率驱动器构成驱动系统，控制系统采用间接控制。驱动系统在整个系统中起到承上启下的作用，是电机控制算法的执行单元，其重要性不言而喻。

基于智能功率模块（IPM）的驱动系统结构相对简单。它主要由整流电路、电压控制滤波电路和IPM相关电路三部分组成。电路板的设计主要考虑控制信号的抗干扰和功率电路的散热保护。

4 结语

电梯是一种特殊的设备。电梯的可靠性和安全性要求对曳引机及其核心部件进行高度控制。永磁同步曳引电机具有控制性能好、效率高、体积小等优点，具有良好的控制性能。由于永磁同步曳引电机的这些优点，在电梯领域得到了广泛的应用。本文阐述了电梯系统的总体结构，并对永磁同步曳引机进行了深入的分析。论文最后对控制系统电路进行了研究，希望能为相关研究提供一定的参考。

参考文献：

[1]王苏华.新型电梯曳引机驱动与控制系统设计与实现[D].南京理工大学，2013.

[2]张健.电梯曳引机在震动中的故障诊断分析[J]科技传播，2012（11上）：65.