电梯自动控制系统设计论文提纲

论文题目：无绳电梯用磁通切换永磁直线电机及控制系统研究

摘要：随着电力电子技术的发展,人们对现有的自动控制系统提出了更高的要求,显然,旋转电机组成的传统驱动系统已经不能满足现代自动控制系统的要求,因此更具优势的直线电机构成的驱动系统受到了人们广泛关注。直线电机可以直接产生直线推力,不需要外加转换环节。因此,相对于传统驱动系统,直线电机驱动系统有更高的定位精度和响应速度。最近几年,随着无绳电梯技术的迅猛发展,人们对直线电机电梯系统的研究也不断增加。本文主要研究了一种新型的磁通切换型永磁直线电机,其初级由C型铁心、永磁体和电枢绕组组成,且次级仅由简单的铁心组成。因此,该电机兼具直线感应电机次级结构简单和永磁同步直线电机功率密度高的优势,特别适合应用在长行程领域,可大幅度缩减原始成本。本文主要分为以下五个部分进行:第一,分析了本文电机的结构特点和运行原理,推导了电机的数学模型,根据电机的磁场分析、定位力、绕组电感和静态推力等基本特性详细分析了其电磁特性。第二,根据传统永磁电机的设计方法,提出一套完整的设计该电机的方法,分别对动子尺寸、永磁体尺寸和绕组等几个方面进行详细分析。第三,基于电磁场和有限元理论,利用JMAG软件对电机的极对数配比、永磁体宽度、动子和定子的尺寸进行了优化设计,得到了性能最佳的电机结构。第四,基于该电机的数学模型,在MATLAB/Simulink中建立了相应的仿真模型,并对原理验证,静态特性和矢量控制进行了验证和仿真研究。最后,基于DSP芯片,搭建了该电机的系统平台,对整个系统的设计进行了详细介绍,根据实际需要设计了该系统的硬件电路,为控制系统的实验测试奠定了基础。

关键词：无绳电梯;磁通切换永磁直线电机;有限元分析;矢量控制;DSP

学科专业：电气工程

摘要

ABSTRACT

第一章 绪论

1.1 本课题的研究背景和意义

1.2 电梯驱动系统的国内外现状

1.2.1 电梯的发展历程

1.2.2 直线电机电梯系统的兴起

1.3 无绳电梯的研究现状

1.4 磁通切换永磁直线电机的发展历程

1.4.1 定子永磁型电机的分类

1.4.2 磁通切换永磁直线电机的发展

1.5 本文的主要研究内容

第二章 磁通切换永磁直线电机的基础理论研究

2.1 引言

2.2 旋转型FSPM电机结构与工作原理

2.3 新型磁通切换永磁直线电机的结构

2.4 磁通切换永磁直线电机的工作原理

2.5 新型磁通切换永磁直线电机的静态特性分析

2.5.1 磁场分布

2.5.2 定位力

2.5.3 绕组电感

2.5.4 静态推力

2.6 磁通切换永磁直线电机基本数学方程

2.6.1 磁链方程和电压方程

2.6.2 电机dq轴的定义

2.6.3 电磁推力

2.6.4 动子运动方程

2.7 本章小结

第三章 磁通切换永磁直线电机的设计

3.1 引言

3.2 输出功率方程

3.3 电机主要尺寸方程

3.4 动子尺寸的确定

3.4.1 齿宽的确定

3.4.2 轭部高度的确定

3.5 永磁体尺寸

3.6 电枢绕组的设计

3.6.1 线圈匝数的确定

3.6.2 铜电流密度、槽满率和导线规格的确定

3.7 电机设计数据

3.8 本章小结

第四章 新型磁通切换永磁直线电机的有限元分析

4.1 引言

4.2 电磁场基本理论与有限元法介绍

4.2.1 电磁场的基本理论

4.2.2 有限元算法

4.3 磁通切换永磁直线电机二维有限元模型

4.3.1 JMAG 2D建模工具

4.3.2 电机二维有限元模型的建立

4.4 磁通切换永磁直线电机的定、动子极对数配比

4.5 磁通切换永磁直线电机永磁体优化

4.6 磁通切换永磁直线电机定、动子优化

4.6.1 动子优化

4.6.2 定子齿优化

4.7 磁通切换永磁直线电机的磁场分析

4.7.1 空载磁场分布

4.7.2 负载磁场分布

4.8 磁通切换永磁直线电机的其它特性

4.8.1 定位力

4.8.2 空载反电势

4.8.3 电感

4.8.4 电磁推力

4.9 本章小结

第五章 基于磁通切换直线电机的无绳电梯系统Matlab仿真

5.1 引言

5.2 磁通切换永磁直线电机的控制方法

5.2.1 基本控制思想

5.2.2 电流电压极限圆

5.2.3 id=0 控制

5.3 磁通切换永磁直线电机MATLAB系统建模与仿真

5.3.1 控制系统仿真模型

5.3.2 CMLFSPM电机本体模型

5.3.3 电流滞环控制

5.3.4 动子位置检测

5.4 工况分析

5.5 本章小结

第六章 磁通切换永磁直线电机实验平台的搭建

6.1 引言

6.2 磁通切换永磁直线电机的实验平台

6.2.1 主回路的设计

6.2.2 电流调理电路

6.2.3 电流保护电路

6.2.4 驱动隔离

6.3 磁通切换直线电机的实验平台的搭建

6.4 本章小结

第七章 总结与展望

参考文献

致谢

在研究生期间参与的科研项目

在研究生期间的学术成果