（电力电子与电力传动专业论文）高速自动卷帘门控制系统.pdf

上海交通大学硕士学位论文 压变频控制以及生成s p w i 波所用的算法，同时文章分析了操作控制 系统中多种控制方式的具体流程和所需要的保护装置。接着，又系 统论述了整个系统硬件和软件的设计。其中详细讲述了系统主电路 中各种器件的参数选择，操作控制开关的选择，控制电路的实现以 及主电路和控制电路的隔离要求，安全控制装置的具体实现。软件 部分，文章给出了控制系统软件的流程图，并就其对程序的各个模 块进行了具体分析。最后，文章给出了试验中得到的各类波形，并 对波形进行了分析以及对全文作出了总结。 试验结果表明，该方案较好的实现了高速卷帘门的控制要求。 关键词：卷帘门，控制系统，高速，变频，调速 t h ec o n t r o ls y s t e mo fh i g h s p e e d a u t o r o l ld o o r a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to fl a r g e - s c a l ei n d u s t r ya n dh i 曲t e c h n o l o g y , l o t so fm o d e mc l e a nw o r k s h o p sa n db i gw a r e h o u s e sa r ee m e r g e d t h e w o r k s h o p sa n dw a r e h o u s e sh a v eah i 曲r e q u i r e m e mt ot h ea i rq u a l i t y c o n g a mt e m p e r a t u r e ，c o n s t a n th u m i d i t ya n do t h e rl i m i t sa r eo f t e n n e e d e d f o ri t ，t h er o l ld o o r , a st h em e d i ao fi n d o o ra n do u t d o o r , h a sa n i m p o r t a n tr o l e t h er o l ld o o rs h o u l ds t a r ta n ds t o pr a p i d l y ；m e a n w h i l ei t c a nb eo p e r a t e di nm a n yw a y st om e e tt h er e q u i r e m e n to fd i f f e r e n t m a r k e t sa n di m p r o v et h ew o r ke f f i c i e n c y b ec o m m i t t e db yt h e 上海交通大学硕士学位论文 z h i c h e n gi n d u s t r yc o ，l t d ，w eb e g i nt h ep r o j e c ta n dh a v ear e s e a r c h a n d d e s i g no nt h ec o n t r o ls y s t e mo fh i g h s p e e da u t o - r o l ld o o r t od e s i g nar o l ld o o rc o n t r o ls y s t e mm e ta b o v er e q u i r e m e n t s ，t h i s p a p e rm a k e sac o m p r e h e n s i v ea n a l y s i sa n dr e s e a r c ho ni t i nt h ea s p e c t o fs e c u r i t y , t h er o l ld o o rs h o u l dr u nm o r es l o w l yw h e ni t sa tl o w p o s i t i o nt h a ni t sa th i g h s o ，t h es y s t e ms h o u l dh a v et h ea b i l i t yt oa d j u s t t h es p e e dw h e ni tr u n s a n o t h e rs i d e t h er o l ld o o rs h o u l dh a v et h r e e t r i g g e rw a y s m a n u a l ，s e m i a u t oa n da u t oo p e r a t i o n a tt h es a m et i m e ， t h ep r o t e c t e de q u i p m e n t sa r ea l s on e e d e dt om e e tt h es e c u r i t ya n d r e l i a b i l i t y a l lt h e s ec o n s t i t u t et h eo p e r a t i o nc o n t r o ls y s t e m b a s e do n t h e s e ，w ed i v i d et h es y s t e mi n t ot w ob l o c k s ：t h ea d j u s t a b l e s p e e d s y s t e mo fe l e c t r i c a lm a c h i n ea n do p e r a t i o nc o n t r o ls y s t e m a n dd oa r e s e a r c ha n dd e s i g nr e s p e c t i v e l y f o l l o w i n gi st h es t r u c t u r eo f t h i sp a p e r , f i r s t ，t h eb a c k g r o u n da n dr e s o u r c eo ft h ep r o j e c ta r ep r o v i d e d s e c o n d ，w eh a v ea l la n a l y s i so nt h er o l ld o o rs y s t e m t h er e l a t e d k n o w l e d g ei si n t r o d u c e d t h ee m p h a s i si sp u to nt h ea d j u s t a b l e s p e e d s y s t e mo fe l e c t r i c a lm a c h i n e v a r i a b l ef r e q u e n c ya n dv a r i a b l ev o l t a g e s y s t e m ，a n ds p w ma l g o r i t h m a r eu s e d t h ec o n t r o l w a y sa n d p r o t e c t e de q u i p m e n t sa r ea l s oe x p l a i n e d t h i r d ，i nt h ep a p e r , t h ew h o l e d e s i g no fs o f t w a r ea n dh a r d w a r ei sd i s c u s s e d t h ep a r a m e t e r so fe l e c t r i c a n de l e c t r o n i cc o m p o n e n t s ，t h ei m p l e m e n t so fc o n t r o lc i r c u i ta n dt h e s e p a r a t e dc o n d i t i o no fc i r c u i t sa r ea d d r e s s e di nd e t a i l w ea l s ow o r ko n t h ea n a l y s i so fs o f t w a r em o d u l e l a s t a l lk i n d so fw a v e f o r m si nt h e e x p e r i m e n ta r ep r o v i d e da n da n a l y z e d t h e r ea r ea l s oac o n c l u s i o na n d e x p e c t a t i o na tt h ee n do ft h ep a p e r t h e e x p e r i m e n t a l r e s u l t sv e r i f yt h a t ，o u rs c h e m as a t i s f i e dt h e r e q u i r e m e n to fah i 曲一s p e e da u t o r o l ld o o r k e yw o r d sr o l ld o o r , c o n t r o l s y s t e m ，h i g hs p e e d ，v a r i a b l e f r e q u e n c y , a d j u s ts p e e d 附件四 上海交通大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下， 独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外， 本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。 对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式 标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：之彩心 日期：加? 年1 月7 日 附件五 上海交通大学 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定， 同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子 版，允许论文被查阅和借阅。本人授权上海交通大学可以将本学位 论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、 缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密回，在三年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 不保密口。 ( 请在以上方框内打“4 ”) 学位论文作者签名：麦乡移u 日期：粥年f 月，7 日 ：阿杉 日期：。加；年7 月，7 曰 上海交通大学硕士学位论文 1 1 课题来源 第一章概述 本课题是知诚实业有限公司的委托预研项目。 1 2 课题背景 近几年来，随着我国经济建设的发展，出现了许多现代化净化车间和大型 仓储库房。这些车间和仓库对室内的环境要求很高，一般都要求恒温，恒湿， 空气洁净度高。但是当运输车辆和人员进出时，入口需要开启和关闭。如果使 用普通卷帘门，电动机的能耗很大，开启到关闭时间较长，且需要专人负责，。 在这过程中，室内的空气环境与室外的空气环境相通，不利于维持室内的工作 环境。尤其当有运输车辆频繁的进出以装卸货物时，这种情况更加严重，室内 的空气环境质量无法保证，将给企业的生产和运行带来损失和不便。 针对上述问题，高速自动卷帘门系统非常适合于这些场所。高速卷帘门是 一种高速启闭、具备防尘功能的卷帘门。系统密封性强，不积尘，具有高稳定 性，易清洗等特点，是现代化净化车间和仓储库房的有效防护门；其门帘采用 具有防水、防晒、防热传导和阻燃性能的p v c 材料，并可根据客户要求选择多 种色彩的半透明或非透明门帘，同时能降低卷帘门开关中噪音。 本系统和普通卷帘门系统相比，具有以下优点： ( 1 ) 由于卷帘门是高速开启和关闭，从开启到关闭过程时间大大缩短， 可以减少与外部空气的对流，从而阻止风和灰尘的进入。同样高速卷帘门还可 以确保室内空调工作稳定，保持一个舒适的工作环境。 ( 2 ) 该系统有多种操作方式。可以使用简单的手动操作控制，也可使用 半自动控制，还可以使用依靠红外探测的全自动控制。该系统亦有完善的安全 防护措施。高速卷帘门系统的使用可以节约人力成本和提高工作效率。 l 上海交通大学硕士学位论文 ( 3 ) 降低能耗。系统中电动机采用了变频调速的控制方式，有效的降低 了电动机上的能耗。当卷帘门频繁开启时，节能效果更加明显。 目前国外有法国、荷兰、德国、日本等国家能够设计生产高速卷帘门控制 系统，国内尚无厂家能够设计生产，本课题将对该系统做一些研究，并在研究 基础上傲了相关实验。 2 上海交通大学硕士学位论文 第二章卷帘门系统分析 高速自动卷帘门系统是通过手动、自动、半自动等操作方式，控制电动机 的旋转，带动卷帘门的上升和下降，从而实现卷帘门的开启和关闭。对电动机 进行控制时，一方面要求速度尽可能快，另一方面也要考虑到系统的安全性， 因此需要对电动机进行分段变速，当卷帘门运行到低处时，电动机速度要慢， 以防碰伤人员和毁损物品。当卷帘门运行到高处时，则可使电动机高速运行。 由上面的分析可以看出，高速自动卷帘门控制系统主要分为电机调速系统 和操作控制系统两部分。 2 1 异步电动机调速系统简介 电动机分直流电动机和交流电动机两大类，因此调速系统也分为直流调速 系统和交流调速系统。以往，高控制性能可调速系统都采用直流电动机，现在 随着电力电子学的飞速发展，各种大功率半导体器件诸如晶闸管及电力晶体管 等的出现，促使交流调速飞跃发展。它已进入与直流调速传动相媲美、相竞争 的时代，并有取而代之的趋势。考虑到实现成本。可靠性，可维护性等因素， 本系统采用三相异步电动机。其主要性能指标为：额定电压2 2 0 v 额定电流 5 9 a ，额定功率1 1 k w ，额定转距5 n m ，内部线圈采用三角形接法。 现有文献中介绍的异步电动机调速系统种类很多，常见的有：降电压调 速；电磁转差离合器调速；绕线转子异步电机转子串电阻调速：绕线转 子异步电机串级调速；变极对数调速；变频调速等等。按照交流异步电动 机的基本原理，从定子传入转子的电磁功率圪可分为两个部分：一部分 最= ( 1 一j 坨是拖动负载的有效功率，另一部分是转差功率只= 蛾，与转差率 s 成正比。从能量转换角度上看，转差功率占总功率的比值以及转差功率能否 回收，是评价调速系统效率高低的一种标志。从这点出发，可以把异步电动机 3 上海交通大学硕士学位论文 的调速系统分成三大类： 1 转差功率消耗型调速系统一全都转差功率都转换成热能的形式而消耗 掉。上述的第、三种调速方法都属于这一类。在三类之中，这类调速 系统的效率最低，而且它是以增加转差功率的消耗来换取转速的降低( 恒转矩 负载时) ，越向下调速效率越低。但是这类系统结构最简单，所以仍具有一定的 市场应用。 2 转差功率回馈型调速系统一转差功率的一部分消耗掉，大部分通过变 流装置回馈电网或者转化为机械能予以利用，转速越低，回收的功率越多，上 述第种调速方法( 串级调速) 属于这一类。这类调速系统的效率显然要比第 一类高，但增设的交流装置总要多消耗一部分功率，因此仍有一定的缺陷，需 要改进。 3 转差功率不变型调速系统一转差功率中转子的铜损部分消耗是不可避 免的，但在这类系统中无论转速高低，转差功率消耗基本不变，因此效率最高。 上述的第、两种调速方法属于此类。其中变极对数调速只能进行有级调速， 且对电机有特殊要求。应用场合有限。只有变频调速应用最广，最适合构成高 动态性能的交流调速系统。 综合考虑上面的分析，本系统将采用高系统效率，能耗低，性能最佳的变 频调速系统。 2 2 异步电动机变频调速原理 2 2 1 异步电动机的特性 异步电动机转子相对于以同步转速旋转的气隙磁通有转差时，在转子回路 将产生速度电动势，它与转差成正比。此电动势引起的转子电流与旋转磁场相 互作用就产生转距，如图2 1 所示。 4 上海交通大学硕士学位论文 图2 - 1 电动机的电磁转距 f i g u r e2 - 1t o r q u eo f e l e c t r o m o t o r 图中行为转子转速，辩。为同步转速。根据 ? 7 1 ；盟 ( 2 1 ) p 改变z 即可改变电动机转速。式中，p 是极对数；石为电源频率。 令j ；旦型 ( 2 2 ) 贝4 , = 拉l ( 1 一j ) ( 2 - 3 ) 式中，j 为转差率。通常三相异步电动机在工频( 5 0 6 0 h z ) 下运行时，额定转 差率为l 5 。 异步电动机的稳态特性( 忽略铁损耗等) 可用图2 2 所示的t 型等效电路 表示。 生巧 暑 图2 - 2 异步电动机的t 形等效电路 f i g u r e2 - 2t h ets h a p ee q u i v a l e n tc i r c u i to fi n d u c t i o nm o t o r 图中，表示与转子回路的铜损耗相对应的电阻，( 1 一j m s 表示与机械输出 上海交通大学硕士学位论文 功率相对应的电阻。 转子输入功率 最：r 2 ：- - j 转子铜损 只= 霹= 晏s 机械输出功率 ：翌三堕呓：最( 1 一d j ( 2 4 ) ( 2 5 ) ( 2 。6 ) 由此可知t 最：只：匕= i ：s ：( 1 一s ) 。m 相异步电动机的转距t 可表示为 d r = 卫脚 式中，o j 为转子的角频率。由于 ( 2 7 ) 珂= ( 1 一s ) = 6 0 a o s ) p ，国= 2 ：m 6 0 = 2 顽( 1 - s ) p ， 则有 丁= 面p 2 而o - s 而) 肌= 岳朋 ( 2 - 8 ) 式中，足为转子输入功率( k w ) ；q 为定子角频率( 2 顽) ( r a d s ) t 为异步 电动机转距( n m ) 。 由图2 - 2 的等效电路图及式( 2 罐) 可求出转子电流厶、转距t 与感应电动 势e 的关系 j 2 = ( 2 9 ) 丁= 鲁唧= e 手印击= 甏e = 爱丘 = 丝2 石f t 墨a ) 1 2 蠢南 1 。【( 2 矾三：) 2 + 2 j “ 式中，z 为转差频率，单位为h z ，z = _ j 。 当定子施加大小为u i 、频率为1 的交流相电压后，由图2 - 2 有 6 向 上海交通大学硕士学位论文 玩= “+ j z 斫三。m 一( 等+ ，2 顽三： j ： 以+ 厶】，z 顽m = 一j ：( 芋+ ，z 顽三：) 丁：丝篓蔓 2 须。 由式( 2 1 1 ) 式( 2 1 3 ) 求出转距 ( 2 1 1 ) ( 2 1 2 ) ( 2 1 3 ) ( 2 1 4 ) 舯 4 = 丢南 肚z 即学黜z 删 由式( 2 9 ) 、式( 2 4 ) 可看出： 1 如果蜀f , - 定，转子电流仅取决于转差频率正和电动机的参数，与定 子频率z 无关。 2 如果致，石一定，确定转距时与定子频率z 有关的项数为1 z ，剩下 的只与转差频率z 和电动机的参数有关。 用基频电源对电动机进行驱动时，对于定子相电压u 来说，定子绕组的 漏磁阻抗压降小，可以认为定予感应电动势五为一给定电压。由式( 2 9 ) ，式 ( 2 1 0 ) 可求出特性；如果五z 一定，则1 2 只由转差率决定；随着转差率增大， 转子电流1 2 将增加，转距也增大；当转距增加到最大点后，转差率再增大时， 转子电流虽然增加，但是有功分量减小，转距反而减小。1 1 4 l 基频电源驱动时的机械特性如图2 - 3 所示。 7 上海交通大学硕士学位论文 n t n t 图2 - 3 异步电动机的机械特性 f i g u r e2 - 3m e c h a n i c a lc h a r a c t c r i s t i co fi n d u c t i o nm o t o r 2 2 2 变频调速的基本控制方式 在电动机调速时，一个重要的因素是希望保持每极磁通量中。为额定值不 变。如果磁通太弱没有充分利用电机的铁心，是一种浪费；若要增大磁通，又 会使铁心饱和，从而导致过大的励磁电流，严重时会因绕组过热而损坏电机。 对于直流电机，励磁系统是独立的，只要对电枢反应的补偿合适，保持中。为 不变是很容易做到的；而在交流异步电机中，磁通是定子和转子磁势合成产生 的，保持不变较为困难。 三相异步电动机定子每相电动势的有效值是： e = 4 4 4 f i i k ，m 。 i s k v 芦s 或1 0 k v p s ，p 舭= f 州 1 5 r 一t p t f l = - 0 4 o 9 a 光电耦合器和i p m 控制端子之间的接线应尽量短，以减小布线阻抗。而且， 为了减小一次和二次间的分布电容，要注意各线之间不要太靠近，因为一次和 二次之间有很大的a u d t 产生。光电耦合器根据其输入侧发光二极管驱动电路 的不同，a u a t 承受能力会下降。 输出a l m 用的光电耦合器可以使用通用光电耦合器，但推荐以下指标： 1 0 0 sc t r 3 0 0 ，单个元件封装的类型，而且要符合u l ，v d e 等安全规格。 光电耦合器输入侧发光二极管的限流电阻已包含在i p m 内部，震。= 1 5 c q ， 直接接到。当= 1 5 y 时，= l o m a 。不必再接限流电阻。但是光电耦合 器输出侧如果需要大的电流，比如l ，1 0 m a ，必须加大光电祸合器的c t r 的 必要的值。a l m 用光电耦合器也承受着很大的d u d t ，也必须注意光电耦合器 与i p m 之间的接线尽量短，以减少布线阻抗。为了减小一次和二次问的分布电 容，各配线之间尽量不要太靠近。 上海交通大学硕士学位论文 第四章操作控制系统的设计 在整个高速自动卷帘门控制系统中，灵活多变的操作方式是系统的一个优 点。各种完善的安全保护装置增加了系统的可靠性和实用性。操作控制系统的 安装示意图如图4 - 1 所示 4 1 操作开关 图4 - 1 操作控制系统安装示意图 f i g u r e4 - ii n s l a l l a t i o no fm a n i p u l a t i o nc o n t r o ls y s t e m 如图4 1 所示，手动操作所用开关选用普通的按钮开关，安装在控制面板 上。半自动操作选用下拉开关。全自动操作则选用红外传感器或者超声波传感 器来控制。 1 红外传感器 红外传感器是用红外线为介质的测量器红外技术发展到现在，已经非常成 熟，这种技术已经在现代科技、国防和工农业等领域获得了广泛的应用。红外 传感器系统由主要光学系统和辅助光学系统组成，其核心是红外探测器，按照 上海交通大学硕士学位论文 探测的机理的不同，可以分为热探测器和光子探测器两大类。 热探测器是利用辐射热效应，使探测元件接收到辐射能后引起温度升高， 进而使探测器中依赖于温度的性能发生变化。检测其中某一性能的变化，便可 探测出辐射。多数情况下是通过热电变化来探测辐射的。当元件接收辐射，引 起非电量的物理变化时，可以通过适当的变换后测量相应的电量变化。而光子 探测器在吸收红外能量后，直接产生电效应。 光子探测器非常灵敏，其灵敏度依赖于本身温度。要保持高灵敏度，就必 须将光子探测器冷却至较低的温度。热探测器一般没有光子探测器那么高的灵 敏度但在室温下也有足够好的性能，因此不需要低温冷却 2 超声波传感器 超声波传感器是利用超声波的特性研制而成的传感器。超声波是一种振动 频率高于声波的机械波，由换能晶片在电压的激励下发生振动产生的，它具有 频率高、波长短、绕射现象小，特别是方向性好、能够成为射线而定向传播等 特点。超声波对液体、固体的穿透本领很大，尤其是在阳光不透明的固体中， 它可穿透几十米的深度。超声波碰到杂质或分界面会产生显著反射形成反射成 回波，碰到活动物体能产生多普勒效应。因此超声波检测广泛应用在工业、国 防、生物医学等方面。 以超声波作为检测手段，必须产生超声波和接收超声波。完成这种功能的 装置就是超声波传感器，习惯上称为超声换能器，或者超声探头。 超声波探头主要由压电晶片组成，既可以发射超声波，也可以接收超声波。 小功率超声探头多作探测作用。它有许多不同的结构，可分直探头( 纵波) 、斜 探头( 横波) 、表面波探头( 表面波) 、兰姆波探头( 兰姆波) 、双探头( 一个探 头反射、一个探头接收 等。 超声探头的核心是其塑料外套或者金属外套中的一块压电晶片。构成晶片 的材料可以有许多种。晶片的大小，如直径和厚度也各不相同，因此每个探头 上海交通大学硕士学位论文 的性能是不同的，我们使用前必须预先了解它的性能。超声波传感器的主要性 能指标包括： 工作频率。工作频率就是压电晶片的共振频率。当加到它两端的交流 电压的频率和晶片的共振频率相等时，输出的能量最大，灵敏度也最 高。 工作温度。由于压电材料的居里点一般比较高，特别是诊断用超声波 探头使用功率较小，所以工作温度比较低，可以长时间地工作而不失效。 医疗用的超声探头的温度比较高，需要单独的制冷设备。 灵敏度。主要取决于制造晶片本身。机电耦合系数大，灵敏度高；反之， 灵敏度低。 当超声波在空气中传播遇到车辆和人员时，由于与空气的声阻抗不同，超 声波产生反射回声。探头接收到反射回声后，产生电信号，传送到控制系统中 去。 本系统的红外传感器选用k o i n o 公司的k p s a d 2 5 0 型，探测距离2 5 米， 功率3 4 w 。超声波传感器选用日本和德隆公司的h z c 型，工作频率4 0 h z ， 功率4 w 。 4 2 安全装置 如图4 1 所示，卷帘门门框下方安装了一副对射式光电传感器，它也是属 于红外传感器的一种。如果卷帘门下方有物体或人员存在，那么光电管和反射 器之间的光路就被切断，传感器将输出信号，使卷帘门上升。本系统选用 0 m r o n 的e e s x 6 7 0 型光电传感器。 高速卷帘门系统不能缺少限位装置，否则将损坏卷帘门。本系统有着双重 限位，机械限位和电子限位。在卷帘门顶端装有机械限位装置，限位装置里包 含上限位和下限位。机械限位由拨轮机构组成，当卷帘门到达上、下限位时， 限位装置会制动电动机。利用旋转编码器的位置反馈，可以设定卷帘门的电子 限位。当脉冲计数增加或者减少到某一确定数值时，即卷帘门已经到达了上限 上海交通大学硕士学位论文 位或者下限位。限位发生作用，系统制动电动机。电子限位作为内限位，机械 限位作为外限位。 高速卷帘门系统还有一个重要的防撞装置。该装置的目的是，当出现卷帘门 碰撞到人员或物体情况时，应该能够紧急上升。该装置原理图如图4 - 3 所示。 图4 - 3 防撞机构原理图 f i g u r e4 - 3t h e o r yc h a r to f b u m p p r e v e n t e dd e v i c e 该机构由上下两块金属导体和中间的压电橡胶组成，放在卷帘门的最下方。 当卷帘门撞到物体或人员时，橡胶受到压力，导通两块金属体，即相当于一个 开关的闭合。开关闭合后，卷帘门迅速上升。 4 7 上海交通大学硕士学位论文 第五章软件控制流程 5 1 主程序流程图 图5 - 1 主程序流程图 f i g u r e5 - 1m a i np r o g r a mf l o wc h a r t 主程序启动之后，首先系统初始化，设置系统时钟，设置事件管理器中的 各类寄存器，然后等待中断响应。 有中断后响应中断，中断结束后，等待下一个中断。 上海交通大学硕士学位论文 5 2 子程序流程图 图5 2 上升程序流程图 f i g u r e5 - 2u pp r o g r a mf l o wc h a r t 当要求卷帘门上升时，主程序产生 中断，程序执行上升子程序。首先程序 图5 3 下降程序流程图 f i g u r e5 - 3d o w np r o g r a mf l o wc h a r t 进行中断保护，保存当前状态寄存器。然后，程序运行使电动机上升。到达限 位以后，电动机停止转动。 当要求卷帘门下降时，主程序产生中断，程序执行下降子程序。下降子程 序主体和上升子程序差不多，只是多了一个分支。当系统的安全装置动作后， 产生警报信号。程序探测到警报信号后，会调用上升子程序，使卷帘门上升。 4 9 上海交通大学硕士学位论文 图5 - 4 是电机运转程序流程图。电动机运 转时，首先确定运转的方向，再确定自己的起始 点。通过旋转编码器测得电机运行的距离。电动 机运行在不同的距离时，速度不一样。起始段和 结束段速度是低速，中间段速度是高速。最后到 达限位位置，电动机停止运转。 图5 - 4 电机运转流程图 f i g u r e5 4m o t o rr u np r o g r a mf l o w c h a r t 上海交通大学硕士学位论文 第六章试验结果及分析 图6 - 1d s p 输出s p w m 波形 f i g u r e6 - 1s p w mw a v eg e n e r a t e db yd s p 至i 嘲 类型 匾珊 姻f l 腑哪吣心u 拟 周期 2 9 8 0 m s ? 匾珊 m 咀量圳孤嘲呷 频率 3 3 5 5 h z ? 圆珊 峰一峰值 3 5 2 v | ：| ：i 删 均方根值 2 3 0 v ? 图6 - 2i g b t 上下桥臂的控制波形 f l g u r e6 - 2c o n t r o lw a v eo fi g b t 5 l 上海交通大学硕士学位论文 r ：二：。：。 囿圈 - h ： 类型 匠跚 周期 圆珊 二l 一： 山：一7 j -_ t j 五1 l h j l u 上l i 上o j i jjj l j l h il ii 频率 ：一? 一71 一：= 。i i 一 匠硼 峰一峰值 3 4 4 v 咧珊 均方根值 图6 - 3 死区波形 f i g u r e6 3w a v eo fd e a db a n d 图6 - 4 电机三相线电压 f i g u r e6 - 4t h e r ep h a s e sv o l t a g eo f m o t o r 上海交通大学硕士学位论文 图6 - 5 电机三相线电压局部 f i g u r i l6 - 5p a r tt h e r ep h a s e sv o l t a g eo f m o t o r ：二 类型 _ ， 田同 - i ： 信源 圃 增量 2 5 0 0 m s ， 4 0 0 0 h z 、- i 光标1 8 3 0 0 m s 1 ，i 光标2 t-_ 1 6 7 0 m s 上海交通大学硕士学位论文 图6 1 是d s p 芯片运行使用规则采样法编写的程序，p w m 脚输出的s p w m 波。 图6 2 是i p m 同一桥臂的上下桥臂的驱动信号，可以从图中看出两路驱动 信号相位完全相反。这样同一桥臂中始终只有一个i g b t 导通，否则会形成短 路。 图6 3 显示出控制电路中设定了死区时间。由于i g b t 从导通状态切换到 关断状态或者从关断状态切换到导通状态需要一个过渡时间，因此同一桥臂的 上下i g b t 管在状态切换时，可能会形成短路。为了防止这样的情况出现，控 制电路必须设定死区时间，以确保任一时刻，同一桥臂至少有一个i g b t 管保 持关断。死区时间应大于i g b t 管状态切换的过渡时间。在本系统中。死区时 间是通过软件修改d s p 芯片内置寄存器来设定的。 图6 4 是逆变器输出的线电压波形，也就是电机的线电压波形。图6 5 是 图6 - 4 的局部细节。 图6 6 是电机相电流的波形，由图所示，电机相电流的波形是正弦波形。 以上这一系列试验结果说明，本试验对电动机的变频调速驱动完全取得了 成功。 上海交通大学硕士学位论文 第七章总结 本课题完成了开题报告规定的研究内容，设计实现了一个高速自动卷帘门 控制系统，该系统分为操作控制系统和电动机调速系统。对卷帘门的启合实行 了分速控制，同时对卷帘门的操控也实行了多样化。卷帘门系统还包含了安全 防护装置，保证系统的安全性和可靠性。 电机调速系统采用了变压变频调速，该调速系统和一般的变压调速系统相 比具有效率高，能耗低的优点。尤其是当卷帘门需要频繁启闭的时候，系统用 此方式调速就具有相当大的优势。 操作系统的多样化和自动化能够适用于不同的场合和环境，提高了工作效 率，能够符合更多客户的要求。安全防护装置有限位保护、低位保护、防撞保 护，大大增强了高速卷帘门的安全性。 试验的结果表明本系统的设计完全达到了要求，能够很好的控制卷帘门。 本课题为国内大规模生产自己的高速自动卷帘门系统提供了思路，希望能够起 到抛砖引玉的作用。 目前，本课题只是对单个卷帘门控制系统做了研究和设计，并且对电动机 速度的控制仅仅是变压变频控制。以后卷帘门控制系统可以发展成多个卷帘门 的系统联控，同时对电动机使用矢量控制的变频调速，提高电机的动态性能。 上海交通大学硕士学位论文 参考文献 【1 】陈林，熊有伦，侯立军基于d s p 的变频调速系统的设计电