一種自動旋轉門控制系統的制作方法

本發明涉及一種自動門技術設備領域，特別涉及一種自動旋轉門控制系統。

背景技術：

隨著社會經濟的發展、科技的進步以及人們生活水平的逐步提高，自動旋轉門越來越多地應用在企業和公共場所。隨著旋轉門應用領域的擴大，市場對自動旋轉門的需求上升，導致對旋轉門控制系統可控性，安全性提出了新的要求。為了響應國家科學發展觀的號召，節能環保也成為重中之重。

市面上旋轉門控制系統多采用交流異步電動機控制系統。在技術上存在以下不足：1.交流異步電動機一般采用變頻控制，低速性能差，功率因素低，不利于節能減耗。2.交流異步電動機控制系統采用變頻器+PLC結構，控制系統復雜，成本高，且因為采用電機驅動和門控分離方式，無法控制電機輸出力矩大小，因此為了防止門扇夾傷人，需安裝眾多的傳感裝置，從而導致系統復雜，可靠性降低。3.在門體運行時，產生噪音振動較大、抗干擾性能差，不利于環保。4.異步電機的旋轉門的控制系統不適合搭配其它類型的電機，導致旋轉門電機選擇性受限。

技術實現要素：

為解決上述技術問題，克服背景技術存在的不足，本發明提供了一種性能好、可靠性高的自動旋轉門的控制系統，其結構簡單，易于安裝調試，具有節能，環保，低噪聲，低速大轉矩等優點。

為達到上述技術目的，本發明采用的技術方案為：

一種自動旋轉門控制系統，該控制系統采用位置、速度和電流的三閉環控制結構，包括輸入模塊、門扇位置閉環和速度控制、速度調節器、第一電流調 節器、第二電流調節器、逆變換模塊、空間矢量脈寬調制器、電機驅動模塊、電流采樣模塊、信號變換模塊、電機、電機磁極位置和速度計算模塊；所述的電機為永磁同步電機，其控制流程為：首先，給采用位置、速度、電流三閉環控制一個給定信號；其次，三閉環控制的輸出端信號經過空間矢量脈寬調制模塊和逆變器模塊形成驅動電機的三相交流信號驅動電機；最后通過采樣模塊來采集電機端電壓和相電流經過信號變換模塊處理作為三閉環控制的反饋信號。

進一步地，所述的速度調節器為一比例積分控制器。

進一步地，所述的第一電流調節器為一比例積分控制器。

進一步地，所述的第二電流調節器為一比例積分控制器。

進一步地，所述的空間矢量脈寬調制器的輸出端為一六相輸出端，所述的電機驅動模塊的輸入端為一六相輸入端，電機驅動模塊的輸入端與空間矢量脈寬調制器的輸出端電連接。

進一步地，所述的電機驅動模塊的輸出端為一三相輸出端，電機驅動模塊的輸出端與電機的輸入端電連接。

進一步地，所述的逆變換模塊為Clark和Park逆變換模塊，所述的第一電流調節器和第二電流調節器的輸出信號經過Clark和Park逆變換作為空間矢量脈寬調制器輸入信號。

進一步地，所述的信號變換模塊為Clark和Park變換模塊，信號變換模塊的輸入端與電流采樣模塊的輸出端電連接，所述的電流采樣模塊的輸入端與電機驅動模塊的輸出端電連接，實現對電機驅動模塊輸出端的電流電壓采樣，為電流、速度、位置反饋端提供反饋信號。

進一步地，所述的輸入模塊為RS232、控制器局部網或可編程I/O輸入。

進一步地，所述的電機上安裝有磁感應編碼器，磁感應編碼器的輸出端與 電機磁極位置和速度計算模塊的輸入端電連接。

與現有技術相比，本發明的優點在于：

采用交流永磁同步電機驅動自動旋轉門，優化了結構，減少損耗，節能環保，噪聲低；傳送效率高，免去了減速裝置的安裝；通過電流閉環控制，可以精確控制電動機輸出力矩大小，防止力矩太大出現門體夾傷人或動物的事件，不需要安裝限位開關，其運行可靠性高、具有智能防夾功能，安全系數高；采用永磁同步電機+編碼器+控制器結構，無需額外的減速機構，達到了精簡系統結構的目的，具有性能突出、抗污性強、結構簡單、噪聲小、可靠性高、易于安裝調試的優點。

附圖說明

圖1為本發明實施例一的結構框圖。

圖2為本發明實施例二的結構框圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的具體實施方式做進一步的說明：

實施例一：

一種自動旋轉門控制系統，其結構框圖如圖1所示，本發明的控制系統通過輸入模塊3給定轉速值，電機磁極位置和速度計算模塊2分別提供位置反饋信號給門扇位置閉環及速度控制4的反饋端42、提供速度反饋信號給第一節點13的反饋端132，電流采樣模塊11的采樣信號值經過Park和Clark變換模塊12變換后給第三節點15和第二節點14的反饋端152和142。門扇位置閉環及速度控制4根據輸入模塊3的輸入狀態輸出速度給定值至輸出端43，速度給定值和反饋值作差值送入速度調節器5,速度調節器5對輸入的數據進行運算，得出q軸力矩電流分量，并將其由第二節點14的輸入端141送入到第二節點14 中。電機q軸電流分量與反饋端142輸入的q軸力矩電流分量進行比較作差，實現電流負反饋，求出電流負反饋的反饋值，并將該值送入第一電流調節器6中，第一電流調節器6對輸入的數據進行運算，得出q軸矢量信號Vq。第二電流調節器7采用直軸電樞電流為零(Id＝0)的控制方式，同第一電流調節器6原理一樣，經過運算得出d軸矢量信號Vd。Vd和Vq經過Clark和Park逆變換模塊8逆變換后的信號值送入到空間矢量脈寬調制器9的輸入端91、92，經SVPWM運算后由空間矢量脈寬調制器9輸出端輸出脈沖信號并將其送入電機驅動模塊10中，電機驅動模塊10通過輸入的脈沖信號對電機1進行控制，這樣就實現了對電機1的電流閉環控制。

其中，電機1為低速交流永磁同步電機，具有結構簡單、運行可靠、輸出轉矩大、控制精確等優點，實現對旋轉門更精確、穩定的控制，節能。

其中，電機驅動模塊10的輸出端為一三相輸出端，電機驅動模塊10輸出三相交流電給電機1的轉子，三相電流具有對稱性，因此，電流采樣模塊11與三相輸出端中的任意兩相連接，對兩相電流采樣，電流采樣模塊11采集其中任意兩相的電流并轉換為電流信號分別送入Clark和Park變換模塊12中。電機1的速度和位置信息可由裝在電機1轉子上的光電編碼器提供，電機磁極位置和速度計算模塊2將從電機1的信號輸出端輸入的信號進行計算得出電機1的磁極位置和轉速。

其中，空間矢量脈寬調制器9的輸出端為一六相輸出端，電機驅動模塊10的輸入端為一六相輸入端。空間矢量脈寬調制器9將經過SVPWM運算后得到的U、V、W、X、Y、Z三組六個脈寬信號輸入到電機驅動模塊10，由電機驅動模塊10輸出為電機1的三相交流電。

其中，輸入模塊3可以為RS232、控制器局部網或可編程I/O輸入，RS232、 控制器局部網或可編程I/O輸入的輸入端可以與計算機連接，通過計算機及相關軟件實現對電機運行狀態的控制。

其中，電流閉環控制可以精確控制電動機輸出力矩大小，防止力矩太大出現門體夾傷人或動物的事件，不需要安裝限位開關，其運行可靠性高并具有智能防夾功能，給用戶的安全系數提高，還能較好的克服電網電壓波動的影響，而速度環能抑制被它包圍的各個環節擾動的影響，并最后消除轉速偏差，位置環使得定位精準。

實施例二：

一種自動旋轉門控制系統，其結構框圖如圖2所示，與實施例一的不同之處在于，本發明的控制系統的電機1的輸出端包括一安裝在電機1上的磁感應編碼器16，磁感應編碼器16的輸出端與電機1的轉子同心，磁感應編碼器16的輸出端與電機磁極位置和速度計算模塊2的輸入端21連接，與磁感應編碼器16連接的感應磁鋼安裝在電機1的轉軸上，通過電機1的轉子的運轉，感應磁鋼相對于磁感應編碼器16以與電機1的轉子相同的圓心旋轉，其中，磁感應編碼器16通過安裝在電機1的轉軸上的感應磁鋼對電機1的運行狀態進行測量并將其輸入到電機磁極位置和速度計算模塊2中。

本發明在永磁同步電機正常運轉時轉子不產生鋁損耗和渦流損耗降低了電機的能量損失，轉子上無勵磁損耗，無電刷和滑環之間的磨擦損耗和接觸電損耗，機械損耗比異步電機低。永磁同步電機在較高的運行范圍內都能保證非常高的功率因數，節能效果顯著，高功率因數使得定子電流較小，定子繞組電阻損耗較小，效率高，用電省，啟動轉矩高，轉速恒定，精度高，不丟轉。結構簡單，溫升低，耐磨性好，使用壽命長。由于采用空間矢量脈寬調制的SVPWM算法，使交流電動機產生圓形磁場，使電機的實際磁鏈盡可能逼近理想磁鏈圓， 產生SVPWM正弦脈沖調制波形，達到動態性的穩定控制。定子電流為正弦波驅動，電流脈動小，運行時噪聲較小，而且低速運行時性能較好。電機驅動和門控一體化結構加上磁編碼器進行分段位置精確定位，運用位置閉環、速度閉環、電流閉環三閉環空間矢量PWM控制原理，通過電流閉環控制，可以精確控制電動機輸出力矩大小，防止力矩太大出現門體夾傷人或動物的事件，不需要安裝安全傳感裝置，其運行可靠性高、定位精準并具有智能防夾功能，安全系數提高。采用低速永磁同步電機+編碼器+控制器的結構，無需安裝任何限位開關，在傳動上采用直軸連接方式，采用低速電機，無需額外的減速機構，具有性能突出、抗污性強、結構簡單、噪聲小、可靠性高、易于安裝調試。

需要強調的是，上述實施實例雖然對本發明作了比較詳細的說明，但是這些說明只是對本發明說明性的，而不是對本發明的限制，任何不超出本發明實質精神內的發明創造，均落在本發明全力保障范圍之內。