本发明专利技术公开了一种基于双DSP的电梯驱动、控制和节能一体化系统及其方法，包括整流模块、双DSP控制模块、逆变模块、曳引机模块、电容、三相交流电源和超级电容模块，双DSP控制模块分别与整流模块、超级电容模块、逆变模块、曳引机模块和标准通信端口相连，双DSP控制模块与上位机或电梯控制器通信，整流模块与三相交流电源相连，逆变模块与曳引机模块相连，整流模块还通过两根直流母线与逆变模块连接，电容和超级电容模块分别连接两根直流母线。本发明专利技术集曳引机驱动、控制和节能于一体，提高了电梯控制系统的安全性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电梯控制领域，特别是一种基于双DSP (数字信号处理器)的电梯曳引机驱动、控制和节能一体化系统及其方法。
技术介绍
随着科学技术的发展和人民生活水平的提高，电梯的使用越来越普遍。据中国电梯协会统计数据显示，截至2011年我国电梯保有量已达165万台，电梯的生产量和消费量均为世界第一。由于电梯生产安装、运行维护和监督管理存在诸多问题，全国电梯事故频发，电梯运行已成为城市公共安全的新隐患。如何提高电梯的安全性和可靠性，关系到整个电梯行业的发展。目前，相当一部分电梯制造商采用单片DSP(数字信号处理器)作为驱动器的控制芯片，但DSP芯片的稳定性有待提高。若DSP芯片出现故障，电梯曳引机很容易处于失控状态，此时只能依靠硬件保护措施保障乘客安全，电梯困人事件也就在所难免。如若维护人员不能及时到达，势必对乘客身心健康造成影响。若采用两片DSP芯片作为驱动器的控制芯片，可以提高驱动器的可靠性，但如何使两片DSP芯片协同工作也是一个需要解决的难题。电梯在运行过程中，用于曳引机控制的机电参数、摩擦系数、转动惯量等会不断地变化。电梯维护人员往往不能及时获取和更新控制柜所需要的各项参数，使得曳引机的控制性能往往不处于最佳状态，电梯的舒适性也就很难获得保障。如何动态更新控制所需要的各项参数成为电梯控制的一个难点。采用无齿轮永磁同步电机曳引系统是电梯驱动技术的巨大飞跃，它完全可以取代现在用于电梯驱动系统的所有曳引技术。在永磁同步电机的矢量控制中，多采用电流反馈解耦控制，但电流反馈解耦控制存在一定的局限性，难以保证电流跟踪效果。随着无机房与小机房技术的发展，对驱动器、控制系统等提出小型化、集成化、模块化和低功耗要求，因此电机驱动、控制和通信等集成化、一体化是发展趋势，也是电梯控制技术的一个重点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于双DSP的电梯驱动、控制和节能一体化系统及其方法，基于多模态控制技术的电流(电压)快速跟踪方法，以及电梯驱动、控制和节能一体化集成技术，以提高电梯的安全性和舒适性。实现本专利技术目的的技术解决方案为一种基于双DSP的电梯驱动、控制和节能一体化系统及其方法，包括整流模块、双DSP控制模块、逆变模块、曳引机模块、电容、三相交流电源和超级电容模块，双DSP控制模块分别与整流模块、超级电容模块、逆变模块、曳引机模块和标准通信端口相连，双DSP控制模块与上位机或电梯控制器通信，整流模块与三相交流电源相连，逆变模块与曳引机模块相连，整流模块还通过两根直流母线与逆变模块连接，电容和超级电容模块分别连接两根直流母线，双DSP控制模块将采样直流母线电压信号、编码器信号、超级电容器组电压和IPM故障信号，输出控制整流模块和逆变模块的 PWM信号，以及控制超级电容模块对制动能量进行回收和在利用；整流模块将三相交流电源转换为直流母线电压，供逆变模块使用，该逆变模块接收双DSP控制模块的控制信号来驱动电梯曳引机，双DSP控制模块根据采样的电压值和电流值，输出控制逆变模块的PWM信号，实现永磁同步曳引机双闭环矢量控制，曳引机双闭环矢量控制中速度外环和电流内环均采用多模态控制方法；其中双DSP控制模块由主DSP控制电路、从DSP控制电路和信号采集与预处理电路构成，主DSP控制电路和从DSP控制电路通过串行通信总线相连，主DSP控制电路和从 DSP控制电路分别与信号采集与预处理电路相连，接收信号采集与预处理电路采样得到的直流母线电压信号、编码器信号、超级电容器组电压、电流信号和IPM故障信号，主DSP控制电路发送的PWM信号和超级电容控制信号经由从DSP控制电路分别接到逆变模块和超级电容模块，主DSP控制电路和从DSP控制电路协同工作，其中从DSP控制电路为主DSP控制电路的控制备份。本专利技术与现有技术相比，其显著优点集曳引机驱动、控制和节能于一体，一方面使用双DSP架构，从DSP控制电路作为主DSP控制电路的备份，提高了电梯控制系统的安全性，防止因控制器故障造成的电梯安全事故的发生；另一方面通过将制动产生的能量进行回收和利用，使得电梯节能效果显著。此外，由于采用该一体化系统采用永磁同步无齿轮曳引机，且控制功能集中由双DSP控制模块实现，减小了电梯所需要的空间，能够方便的实现无机房的布置。下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述。 附图说明图1为曳引机驱动、控制和节能一体化系统的结构示意图。图2为双DSP控制模块内部连接关系图。图3为从DSP控制流程图。图4为永磁同步曳引机矢量控制策略速度外环的多模态算法流程图。图5为永磁同步曳引机矢量控制策略电流内环的多模态算法流程图。图6为信息采集与预处理电路的结构示意图。具体实施方式如图1所示，本专利技术基于双DSP的电梯驱动、控制和节能一体化系统，包括整流模块1、双DSP控制模块2、逆变模块3、曳引机模块5、电容7、三相交流电源6和超级电容模块 4，其中，曳引机模块5由永磁同步电梯曳引机和与该永磁同步电梯曳引机同轴的编码器构成，双DSP控制模块2分别与整流模块1、超级电容模块4、逆变模块3、曳引机模块5和标准通信端口 8相连，双DSP控制模块2与上位机或电梯控制器通信，整流模块1与三相交流电源6相连，逆变模块3与曳引机模块5相连，整流模块1还通过两根直流母线与逆变模块3 连接，电容7和超级电容模块4分别连接两根直流母线，双DSP控制模块2将采样直流母线电压信号、编码器信号、超级电容器组电压和IPM故障信号，并输出控制整流模块1和逆变模块3的PWM信号和控制超级电容模块4的控制信号；整流模块1将三相交流电源6转换为直流母线电压，供逆变模块3使用，为保证直流母线电压的稳定，需要在直流母线之间串接一电容7。该逆变模块3接收双DSP控制模块2的控制信号来驱动电梯曳引机。整流模块1分为不可控整流模块和可控整流模块，可以根据实际需要灵活配置若需要调节直流母线电压，或是将来需要将制动能量反馈回电网，则采用可控整流模块；若不需要对直流母线电压进行调节，或是不需要将制动能量反馈回电网则推荐采用不可控整流模块，以降低成本。逆变模块3的主要部分是IPM模块和信号隔离电路。IPM内部集成了驱动回路、制动电路和保护电路，其保护电路又包括过流保护、短路保护、过热保护和欠压保护。当出现故障时，IPM通过向控制器输出报警信号(ALM)，能够及时停止系统，防止危险的发生。信号隔离电路主要作用是保护控制电路，提高系统的抗干扰性能。IPM可采用三菱公司或东芝公司的产品。超级电容模块4以自有专利(专利公布号CN 101807821A)为基础，用于曳引机制动能量的存储与再利用。超级电容模块4主要由三个子模块组成用于能量回收的电容器组与均压子模块；用于能量利用的电源切换子模块；用于电压转换的DC/DC变换器。电容器组与均压子模块与DC/DC变换器相连；DC/DC变换器与电源切换子模块相连；电源切换子模块串连到直流母线侧。电源切换子模块功能上类似于在直流母线加入一个可控开关。 DC/DC变换器的作用是回收制动能量时降低母线电压给超级电容充电，在利用超级电容供电时升高超级电容电压便于电梯系统使用。超级电容模块的作用是一方面吸收和存储电梯运行过程中产生的制动能量；另一方面通过电源切换电路实现超级电容组对系统供电和外部电网对系统本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：郭健，吴益飞，王铭明，秦建波，陈庆伟，米运洪，陈辉扬，刘智君，王苏华，施惟惟，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：
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