基于手机APP控制的电梯永磁同步电动机智能控制系统设计

符译丹 董恒

摘要：基于手机APP控制的电梯永磁同步电动机智能控制系统由永磁同步电动机驱动电路、电梯运行控制电路、手机APP网络信息接受电路构成。采用手机APP进行提前预约，根据电梯轿厢载客量和楼层进行永磁同步电动机力矩和转速控制;在电梯下降的时候，可以回收、存储能量。达到高效、节能的目的，并解决人员乘坐电梯排队、等待时间。

Abstract： The elevator PMSM intelligent control system based on mobile APP is composed of PMSM driving circuit， elevator operation control circuit and mobile app network information receiving circuit. Mobile app is used for advance reservation， and permanent magnet synchronous motor torque and speed control is carried out according to elevator car passenger capacity and floor; when the elevator is descending， energy can be recovered and stored， to achieve the purpose of high efficiency and energy saving， and to solve the waiting time for people to take the elevator.

關键词：手机APP;电梯;永磁同步电动机;智能控制系统

Key words： mobile APP;elevator;permanent magnet synchronous motor;intelligent control system

中图分类号：TM921.5                                     文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2020）09-0212-02

0  引言

基于手机APP控制的电梯永磁同步电动机智能控制系统将电气控制技术与移动互联网技术结合在一起，解决电梯效率低下、能耗高的实际问题。

采用手机终端进行提前预约电梯到相应的楼层接送人员，控制系统按照人员预约的楼层进行速度调节，根据电梯轿厢载客量进行永磁同步曳引电动机力矩、速度控制;并将电梯下行时电机发出的电能进行回收、存储，提供给电梯附属设备，达到高效、节能的目的;解决人员乘坐电梯排队、等待时间，特别是高楼层及客流量大的场所。智能控制系统如图1所示。

1  控制系统整体设计

1.1 整体构架

智能控制系统由手机APP软件，电源、网络控制箱，楼层呼叫模块，轿厢内呼模块，智能电控装置，电梯永磁同步曳引电动机，电梯轿厢运动位置检测模块，构成，整体构架框图如图2所示。

1.2 楼层呼叫模块

楼层呼叫模块分布在每个楼层的电梯楼层门旁，用于乘客手动按键，呼叫电梯;作为控制系统的在手机命令失效时的备用手段。

1.3 轿厢内呼模块

轿厢内呼模块安装在电梯轿厢内，用于乘客手动按键开关门、选择到达楼层;作为智能电控系统的在手机命令失效时的备用手段。

1.4 手机APP软件

手机APP软件用于电梯呼叫，以及显示电梯运行状态，手机APP软件可由乘客在网络上下载安装。通过手机软件界面上的按键可实现楼层呼叫功能、轿厢内呼功能、开关门功能;并可以进行电梯预约，监控电梯运行状态和到达楼层情况。

1.5 电源、网络控制箱

电源、网络控制箱内放置电源开关及互联网交换机，用于电梯供电分配及互联网分配;通过互联网接受手机发出的网络信号并传送到控制系统，并将控制系统的信息通过互联网发送到手机上。

1.6 电梯永磁同步曳引电动机

用于驱动电梯轿厢上下运行，在电梯启动和停止阶段为变加速运行，运行阶段采用匀速运动，根据电梯启动时的楼层和停止的楼层之差（层差）来选取匀速运行的数值，层差越大，速度越大，层差越小，速度越小。

1.7 轿厢位置检测模块

轿厢位置检测采用旋转编码器+楼层接近开关的方式，旋转编码器安装在电梯永磁同步电动机轴上，精确测量电梯的坐标位置，将位置信息通过中央处理单元发送到手机APP上动画展示电梯的运行及状态，以便于乘坐人员把握时间乘坐电梯。

2  智能电控装置设计

智能电控装置构成及工作原理如图3所示。

2.1 中央处理单元

中央处理单元收集用户呼叫电梯信息，包括实时信息以及网络提前预约信息;控制永磁同步电动机根据需要进行启动、调速运行、停止等运行;同时，将用乘客信息以及控制信息发送到电梯控制单元及手机用户。

2.2 永磁同步电动机驱动器控制驱动模块

永磁同步电动机驱动器控制驱动模块采用PWM智能矢量控制技术，减小电控装置输出的谐波含量，可以有效降低电动机的转矩振动，使乘坐更加舒适。根据电梯乘坐人员的总重量控制电机输出力矩和速度，平稳启动电机驱动轿厢。

2.3 永磁同步电动机驱动器主电路模块

采用IPM智能功率模块，结合功率器件软开关技术，减少功率器件的开关损耗。在电梯需要上行时，驱动同步曳引电机正转，控制轿厢上行。在电梯需要下行时，主电路进入整流状态，将电机反转产生的电能传送到能量回收、存储单元进行回收存儲。

2.4 能量回收、存储单元

能量回收、存储单元采用超级电容。电梯轿厢下行运行时，同步电动机被轿厢拖动反转发电，经整流电路变换成直流电对超级电容组快速充电，充电的快慢与电梯下行的运行速度相关;当电梯下行速度快时，充电电流加大;当电梯下行速度慢时，充电电流变小。

2.5 电梯控制单元

电梯控制单元主要收集电梯运行状态、到层情况、开关门等信息，并发送开关门指令、抱松闸指令;发送电梯到层信息、乘坐人员重量、可乘坐人员重量以及预约人的信息。

2.6 电梯轿厢上下行运行、开关门控制及提示模块

电梯轿厢上下行运行、开关门控制及显示模块用于电梯抱闸控制、失速控制、轿厢门开关控制及防夹，同时输出信号在楼层电梯旁的语音播报设备提示对应电梯到层信息、乘坐人员重量、可乘坐人员重量以及预约人的信息。

2.7 电梯轿厢称重检测模块

电梯轿厢称重检测模块安放在永磁同步曳引电机轴上，通过轴的应变量检测出轿厢的实时重量，将数据传送的控制系统，并将对应的信息反馈的手机APP上，把电梯的乘坐余量发送到电梯轿厢状态提示模块上。

3  控制策略设计

3.1 层差控制

根据电梯启动时的楼层和停止的楼层之差（层差）来调节曳引电机的匀速运行的速度，层差越大，速度越大，层差越小，速度越小。

3.2 预约控制

将多个电梯中的一部分进行预约控制，用户通过手机APP预约电梯接送，控制系统收到用户的预约信息后，通过统计分类，将同楼层、同方向的乘客统一接送，发送接送的相关信息到用户手机上，用户根据系统预约信息，及时到达电梯旁，省去排队等候时间。

4  总结

将手机APP应用与电气设备控制相结合，充分发挥移动互联便捷的优势;也减少了手触摸按钮时的细菌感染等。可将电梯乘客流量信息统计、上传到平台，让用户了解电梯相关场所人流信息，适时安排出行时间，手机提前预约。采用电能快速回收、存储技术，使用超级电容将电梯下行发电产生的电能回收存储，并输送给电梯配套的辅助用电设备供电，以达到节能的目的。

参考文献：

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课题项目：湖南工学院校级大学生创新训练项目《基于手机APP控制的电梯永磁同步电动机智能电控装置的研究与开发》，项目编号：2019年45号。

作者简介：符译丹（1997-），女，湖南常德人，湖南工学院学生，研究方向为电气工程及其自动化。