[发明专利]基于双DSP的电梯驱动、控制和节能一体化系统及其方法

说明书

技术领域

本发明属于电梯控制领域，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。

背景技术

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。

发明内容

本发明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。

实现本发明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。

本发明与现有技术相比，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。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

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。