永磁同步电动机控制系统在高速电梯上的应用

２ 永磁同步电机 的安全性和稳定性分析
随着永磁材料和机械加工技术的升级 ， 永磁同步 电机技全性能 。当整 个曳引机制动出现失灵或其他故障时电梯上行方 向 溜车或者飞车的情况下 ， 永磁同步电机系统就会起到 安全保护的作用 ， 这样首先就可以满足我国对电梯制 造相关标准和规范 的要求 。具体有以下几方面。 （ ）对机械失灵的保护 以永磁 同步电机 为核 １ 心的电梯系统在应用中之所以可以保证其安全可靠 ， 主要是因为其特殊 的永磁 同步结构 ， 永磁同步电机的
综
・
述
机械研究与应用 ・
永磁 同步 电机在 电梯 系统 中的应 用 分 析
谭 立 新
（ 贵州省铜仁 地 区 炉压力容 器检验所 ， 锅 贵州 铜仁 ５４ ０ ５３ ０）
摘
要： 重点介 绍了永磁 同步 电机在电梯驱 动 系统 中引发 的重大技术革新 与技 术优 势， 通过 对永磁 同步 电动机在 智 能化 、 安全化 、 节能化 曳引 系统 中的作用的分析 ， 明了永磁 同步 电动机在技术方面所具备的 明显技术优 势 ， 说 指 出其在 电梯设计和应用 中起 到的重要现 实意义。
Ｋｅ ｒ ｓ ｅ ａ ｅ ｔｍａ ｎ ｔ ｙ ｃ ｒ ｎ ｕ ｔ ｒ ｏ ｔ ｌ ｒｃｉ ｎ ｓ ｓｅ ；ａ ｓｓ ｄ ｖ ｃ ｙ ｗｏ ｄ ：ｐ ｒ ｎ ｎ ｇ ｅ ｎ ｈ ｏ ｏ ｓ ｍｏｏ ；ｃ ｎ ｒ ；ｔａ ｔ ｙ ｔｍ ｓ ｉｔ ｅ ｉ ｅ ｍ ｓ ｏ ｏ
１ 永磁 同步 电机的发展与特性分析
关键词 ： 永磁 同步电机 ；控制 方式；曳引 系统 ；辅助装置 中图分类号 ：Ｍ ０ Ｔ Ｓ１ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： ０ — ４ ４ ２ １ ） ６ ０ ５ — ２ １ ７ ４ １ （０ １ ０ — １７ ０ ０

永磁同步电机及其控制策略永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor，PMSM）是一种采用永磁体作为励磁源的同步电机。

与传统的感应电机相比，PMSM具有高效率、高功率密度、高转矩性能、快速响应等优点，因此在各个领域都有广泛的应用。

PMSM的控制策略主要包括直接转矩控制（Direct Torque Control，DTC）、矢量控制和基于模型的预测控制等。

其中，DTC是一种基于磁链和电流控制的直接控制策略，能够实现对转矩和磁链的直接控制，具有响应快、动态性能好等优点。

矢量控制是一种基于dq轴变换的控制策略，能够实现对转矩和磁链的独立控制，具有良好的静态和动态性能。

基于模型的预测控制是一种基于模型预测理论的控制策略，通过对电机状态和参数的预测来实现最优的控制效果，具有高精度、高动态性能等优点。

在PMSM的控制中，需要对其运行状态进行测量和估计。

常用的测量方法包括霍尔传感器、编码器等，通过测量转子位置和速度来实现对转矩和磁链的控制。

除了测量外，还可以通过模型预测方法对转子位置和速度进行估计，从而实现无传感器控制。

永磁同步电机的控制策略研究中，还涉及到了电流控制和转子位置估计等技术。

电流控制是指对电机的电流进行控制，常用的方法有hysteresis control、sliding mode control等。

转子位置估计是指通过一些辅助手段如电流、电压等，对转子位置进行估计，从而实现对电机的控制。

在实际应用中，PMSM的控制策略需要根据具体的应用场景进行选择和调整。

例如，在电动车和风力发电等需要大转矩起动的应用中，可以采用DTC策略；在电梯和工业机械等速度要求高的应用中，可以采用矢量控制策略；在无传感器控制及高动态性能要求的应用中，可以采用基于模型的预测控制策略。

综上所述，永磁同步电机及其控制策略是以永磁体作为励磁源的同步电机，具有高效率、高功率密度、高转矩性能、快速响应等优点。

1.定子绕组 2.定子铁芯 3.转子铁心 4.永久磁体
1.定子绕组等效磁极 2.定子铁芯
3.转子铁芯
4.永久磁体
稀土永磁同步电机
➢ 稀土永磁同步电机的原理及运行 永磁同步电机运行：
同步电机工作时的等效电路（右图）。由图 可以得到电势平衡关系：
再由这个电势平衡关系就可以画出同步电机 工作时的相量图（右下图），我们可以看到三个 重要的角度：
稀土永磁同步电机
上世纪80年代，发明了钕铁硼稀土永磁体，它比钐钴稀土永磁体 具有更好的磁学性能。由于钕铁硼材料价格低廉、易得，在民用 方面大面积应用稀土永磁电机已成为可能。
上世纪90年代前，钕铁硼稀土永磁体的工作温度不高，只有80－ 100℃左右，制成的电机不能适用于高温环境。各个国家的工程 技术人员为了提高钕铁硼稀土永磁体的工作温度展开了科技竞赛， 工作温度从80℃提升到160℃大概花费了整整十年的时间
稀土永磁同步电机
电机是电能和机械能之间的转换设备，实现这种转换需要一个中 间媒介－－磁场能量。
磁场能量在电能和机械能转换中并不消耗。 普通电机的磁场能是由线圈中通入电流产生的，也称电励磁；永
磁电机的磁场能是由永久磁体产生的。 1821年世界上第一台电机就是永磁电机，但当时所用永久磁体的
磁能积很低，制成的电机体积庞大而容量很小，不久被电励电机 所取代。
稀土永磁同步电机
➢ 稀土永磁电机的应用
上世纪60年代，发现了钐钴稀土永磁体具有高剩磁、高矫顽力和 高磁能积，这个发现使永磁电机真正进入到了大功率应用领域。 单台功率7000千瓦的永磁电机用于核潜艇驱动上。
钐钴稀土永磁体含有重要的战略物资－－金属钴，所以钐钴稀土 永磁体价格昂贵，只用于航空、航天、航海、武器装备等军事领 域。1978年法国CEM公司研制成了18.5kW高效节能钐钴稀土永磁电 机，未能得到推广。

永磁同步电机调速原理以永磁同步电机调速原理为标题，本文将详细介绍永磁同步电机的调速原理及相关知识。

一、永磁同步电机简介永磁同步电机是一种常用于工业领域的高性能电机，具有高效率、高功率因数、高转矩密度等优点。

它的转速与电网频率同步，因此在调速过程中需要采取一些措施。

二、永磁同步电机的调速原理永磁同步电机的调速原理是通过改变电机的磁场以实现转速的调节。

常用的调速方式有矢量控制、直接转矩控制和间接转矩控制等。

1. 矢量控制矢量控制是一种常用的永磁同步电机调速方法，通过控制电机的电流和转子磁场来实现转速的调节。

该方法可以实现精确的转速控制和较大的转矩输出。

2. 直接转矩控制直接转矩控制是一种基于电流矢量的调速方法，通过直接控制电机的转矩来实现转速的调节。

该方法具有响应快、控制精度高的优点，适用于高性能的应用场景。

3. 间接转矩控制间接转矩控制是一种基于电流和转速控制的方法，通过控制电机的电流和转速来实现转速的调节。

该方法可实现较为稳定的转速控制，适用于对转速要求不高的应用场景。

三、永磁同步电机调速系统的组成永磁同步电机调速系统主要由电机、传感器、控制器和驱动器等组成。

1. 电机永磁同步电机是调速系统的核心部件，负责将电能转化为机械能。

2. 传感器传感器用于监测电机的状态参数，如转速、温度和电流等，以便控制器进行相应的调节。

3. 控制器控制器是调速系统的智能核心，根据传感器反馈的信息进行数据处理和控制指令输出，实现电机的精确调节。

4. 驱动器驱动器将控制器输出的调速指令转化为电机能够理解的信号，控制电机的运行状态。

四、永磁同步电机调速的应用领域永磁同步电机调速技术广泛应用于工业生产中的各种场景，如风电、电动汽车、机床、电梯等。

1. 风电永磁同步电机在风电行业中得到了广泛应用，其高效率和稳定性使得风力发电系统更加可靠和经济。

2. 电动汽车永磁同步电机在电动汽车中具有较高的功率密度和能量转换效率，能够满足电动汽车对动力性能和续航里程的要求。

Ｕ ｉｒ ｖ — Ｆ 变频器 、德国Ｋ Ｂ ｎｄｉｅＬＴ Ｅ 公司Ｆ 变频器、 日本富 ４
士 公司 Ｖ ７Ｓ Ｇ 一 变频 器 、 日本安 川 公司 ６６ Ｌ一 Ｐ 频器 、 ７Ｇ ５ Ｉ变
意大利西威变频器。由于永磁同步曳引机没有反向 自 锁 力，在起动时容易发生溜车现象，使电梯起动舒适度降 低，需要负载检测装置进行补偿控制，使曳引机在制动 器打开之前就输 出和当前负载相对应的转矩 ，这样在制
二 、永 磁 同步 电机 在 电梯 技 术曳 引驱 动 系 统 分 析
永磁 同步 电机在 电梯技术 曳引驱动系统 的控制方
式 ， 主 要 是 其 控 制 永 磁 体 产 生 的 磁 链 引 起 电 动 机 运 行 。采 用 永 磁 同步 电机 的 电梯 曳 引 系统 ， 突显 了永磁 同步 电机 易 于做 成 低 转 速 、 大功 率 的优 点 。 静 止 的 绕 组 切 割 旋 转 的永 磁 体产 生 的磁 场 而感 应 出 电动 势 ，在 闭合 的 电枢 绕 组 回 路 中 引起 电流 ， 该 电 流 在 磁 场 作 用 下 引起 力 矩 ，带 动 电枢绕 组 随磁 极 一起 旋转 。
规 范 》技 术保 护 装置 的要 求 。 （ 一）采 用 永磁 同步 结 构 技 术 ， 证 电梯 系 统 的安 全 保 可 靠 性
串 联 可 调 电 阻器 后 短 接 。 当 出 现 超 速 故 障 时 控 制 系 统 检 测 到 超 速 信 号 ，转 矩 受 反 力 则 作用 在 转 子 磁 极 上 使 转 子 随定 子 电枢 绕组 一起 停 止 。 当 出现 超速 故 障 时控 制系 统检 测 到超 速信 号 ，立 即 切 断控 制 器 供 电回 路 。制 动 转 矩 可 通 过 电阻 器 调 节 ， 使溜 车速 度 处于 可控 状态 ，从而 实现 了防坠 落现 象 的发 生 。永磁 同步 电机在 电梯 技 术曳 引驱 动 系统 ，是 曳 引 电 机 的控制 方 式主 要是 前 一种 ，其 控制 相 量是 永磁 体 产生 的磁 链 ， 引起 电动机 运 行 。永磁 体和 闭合 的 电枢 绕 组相 互 作用 ，产 生停 车 自闭这种 非接 触 双 向保护 ，极大 增加 了电梯 的安 全 性和 可靠 性 ，降低 了各类 超 高速 电梯 的安 全钳 锲块 在 高速动 作 时所 引起 的安全 风 险 。

超高速电梯的技术联合国1972 年国际高层建筑会议将高层建筑按高度分为四类: 低层或中层建筑9～16 层, 最高为50 米; 中高层建筑, 17～25 层, 最高到75 米; 高层建筑, 26～40 层,最高到100 米; 超高层建筑, 40 层以上或100 米以上。

电梯按运行速度分为: 低速电梯≤1m/s; 中速电梯>1～≤2.5m/s; 高速电梯>2.5～≤6m/s; 超高速电梯>6m/s。

在我国, GB50045- 2001 《高层民用建筑设计防火规范》中, 对于高度超过100m 或层数超过32 层的民用建筑, 在避难层、停机坪、消防水压、灭火设施、正压排烟及火灾自动报警等方面有特殊要求, 可以视为对超高层建筑的规定。

自1968 年建成的日本外交部大厦( 高度147米, 地上36 层) 掀起了超高速电梯的应用至今, 超高速电梯已经有接近40 年历史。

而在1993 年横滨的置地大厦( 地上70 层, 地下3 层) , 速度就已经达到12.5m/s ( 750m/min) 。

中国国内超高层建筑的增加, 使得超高速电梯的市场不断加大。

但是, 几乎所有的超高层建筑, 都选用了原装进口的超高速电梯。

首先, 是在超高速电梯的性能上。

据报道, 日本的电梯企业已经开发出最高速度达到18m/s 的超高速电梯, 而国内的电梯企业能开发出的最高速电梯只有6.0m/s。

其次, 在电力驱动技术方面, 国外企业由于率先掌握了永磁同步电机技术和能量反馈技术等关键的技术, 应用于超高速电梯, 使得国外的超高速电梯在节能、环保和运行舒适感方面暂时优于国内的超高速电梯。

所以中国已经投入使用的最高十座建筑, 都采用国外进口的超高速电梯。

中国国内和国际上的电梯企业相比,在超高速电梯制造方面存在着较大的差距。

超高速电梯系统, 有许多关键技术需要突破,下面将简要分析一下, 超高速电梯开发中具体需要解决的问题和可能的解决方案, 以满足对超高速电梯在的速度、安全可靠、平稳舒适、高效节能等方面的要求。

浅谈永磁同步电动机在电梯中的应用高性能稀土永磁材料是制作永磁同步电动机的主要材料，能够大幅度的提升永磁同步电动机的磁性，而且，在磁密度不断增大的同时，磁体结构的体积也在不断的缩小，通过较少的材料就能达到磁通的目的，也为永磁同步电动机的发展开辟了新的领域。

标签：永磁同步电动机；电梯；转子结构前言永磁同步电动机主要是利用稀土永磁材料制成，以往永磁电动机由于磁性偏低、体积过大的缘故，很少将其应用到电梯的升降运行中，而在近些年的发展中，永磁同步电动机的发展蒸蒸日上，将其应用到电梯的运行中，不仅能够满足电梯的运行要求，同时还弥补了传统电梯运行中升降速度调控低的缺陷，是未来电梯发展中的主要应用结构。

文章主要从永磁同步电动机在电梯中的应用进行分析。

1 永磁同步电动机概述永磁同步电动机是一种驱动电机，应用范围极为广泛，主要由永久磁钢转子、定子、位置传感器等几方面结构组成，具有体积小、结构简单、重量轻等优势。

将永磁同步电动机应用到电梯中，对电动机的相应速度也提出了更高的要求，同时，为了满足运行要求，还针对调速范围的宽度提出了一定的要求。

永磁同步电动机在运行的过程中主要分为直流发电机供电、交流励磁机供电、无励磁机供电等几种励磁方式[1-2]。

直流发电机供电的励磁方式，要求永磁同步电动机必须具备专用的直流发电机，在这种方式下运行，电动机的励磁电流相对独立，而且，在实际的工作中发现，这种运行方式的可靠性极高，具有较少用电消耗的优势，再加上成熟的运行经验，为电梯的运行效率提供一定的帮助；交流励磁机供电的励磁方式又将其称为静止整流装置，也就是一种静止励磁的状态，由于该种励磁机供电过程中，没有滑环、电刷等一些转动部件，使得交流励磁机供电运行的过程中，具有结构简单、工作可靠、制造方便等优势。

但是，交流励磁机供电过程中会存在噪音较大、交流电势谐波分量大等缺点，这都是值得我们注意的。

2 永磁同步电动机在电梯中的应用2.1 永磁同步电动机转子结构分析众所周知，永磁同步电动机在运行的过程中，其转子的磁性起到关键的作用，如果磁性较小的话，在磁通的过程中就会产生一定的障碍，因此，转子结构也是永磁同步电动机运行的关键部件[3]。

Ｅ＝ ∞
永磁 同步无齿 轮 曳引 机将 三相 绕组 引
出线用 导线或者 串联 电阻按 星形连接 ，行业
内称为 “ 封星”。此时曳引机作为三相交流 永磁发电机 ， 电梯 机械 系统的不平衡力矩带 动曳引轮运转 ， 则 发电机吸收机械能转化为 电能 ，通 过 “ 封星”导线 或电阻形成的闭合 回路将电能消耗掉 。当机械转矩与电机电磁 转矩相平衡时，曳引机 即可以匀速运行。
此时 ，曳引机旋转速度 为
．
其原理为使用一个接触器 Ｋ Ａ Ｙ 来实现
封 星，由电梯控制 主板来控制ＫＭＹ、 Ｋ ＡＹ的
∞ ＝ —
一
一
（ ６）
时序 。电梯正常启动运行时 电梯控制器输 出 继 电器（ Ｊ Ｐ ９ ． ４ 一 Ｊ Ｐ ９ ． ５） 吸合 ， 封 星继 电器 ＫＡ Ｙ
的风险。本文从永磁 同步发 电机 转矩特性 的角度分析 “ 封 星”后的电梯 转矩与电机转 矩关系，提 出 “ 封 星”用于 紧急救缓的方案，供 同行参考 。
关键词：永磁 同步无齿轮 曳引机；同步封星；电梯控制嚣 ；变频器
１ ． 引言
轿 厢运行速度＜ Ｏ ． ３ ｍ ／ ｓ ， 则 电机 “ 封 星”后 。 松开制 动器让 电梯溜车是安全的 ， 而且可以 作为安全保护 ＝ 和紧急救援方式使用 。 电梯机 械 系统最大 不平 衡转矩 是 当轿 厢满载 、平衡绳进行 了全补偿 ，而且轿厢在
（ ３）
∞
式 中 ：ｍ一电机相数 。
将 （ １ ）（ ２ ） 代入 （ ３ ） 得
（ ４） 从 （ ４）中可以看出 ，电磁力 矩是曳 弓 机旋转速度 ｍ的函数 。
如果Ｔ ｌ ＜＝ 【 ｍ 而 且 ｖ ＜０ ３ ｍ ｌ ｓ ， 则 此种方法即可以作为标 准救援方式使用 。 一 的测试数据表 明 ，短路时的最大力矩 Ｔ ｍ ａ ｘ 均大于曳引机输出额定力矩 Ｔ ｅ ， 而且最大力

永磁同步电机在电梯系统中的应用摘要：目前，随着高层建筑数量的增多，电梯系统成为了便捷人们出行的公共工具之一，其安全性、稳定性也是人们十分关注的问题。

在电梯系统中，永磁同步电机的应用在稳定电梯运行方面起到了关键作用，本文就永磁同步电机的特点以及在电梯系统中的应用进行了分析。

关键词：永磁同步电机；电梯系统：应用引言：目前永磁同步电机已经被广泛应用与用于建筑、机械等多个工业领域。

促进永磁同步电机相关技术不断进步发展的有利因素主要包括稀土永磁相关机械材料及与之对应相关设备技术的不断进步、变频驱动控制系统技术的不断革新、稀土永磁驱动同步电机的研发与研制生产以及机电设备一体化的进一步技术整合等。

永磁同步电机技术具有电源耗能少、体积小、控制相对容易等多大优势，因此，在电梯系统中得到了广泛的应用。

一、永磁同步电机的安全性和稳定性分析1、对机械失灵的保护基于永磁同步电机系统的智能电梯监控系统之所以在实际应用中安全可靠，主要是由于其特殊的永磁同步电机结构。

永磁自动同步电动机的每个定子部分与普通永磁异步电动机基本相同，因此电梯需要配备基于高速电梯数据处理系统的高速信息处理器，从而实现全方位数字化电梯智能化自动电梯安全控制管理系统。

这样就完全可以有效利用刹车智能化技术控制对车时出现的因抱闸系统失灵而制动造成的溜车监控故障，进一步提高了监控系统的可靠度和性能。

对永磁同步电机的制动磁路原理计算、电路设计优化、仿真系统模拟等有关系统性能的研究都充分反映了其系统可控性上的优势，同步电机停车可以直接通过向同步电机中定子绕组提供三相直流电源来直接实现自动负载零速制动停车，从而可以实现传统意义上的自动抱闸零速制动。

另外，永磁交流同步电机的传动性能、可控性等诸多优点，在智能电梯实际使用中也已经得到了充分肯定。

永磁同步电机牵引电梯装置主要就是采用数字编码器技术来实时反映整个电梯的运行速度控制变化。

2、永磁同步电机的电枢组可以辅助停车自闭在自动化系统中，永磁体和两个封闭的自动供电中心通过旁路和相互串联作用实现自动同步。

采用扁平 、盘式外形 ，直接带动曳引轮曳引 电梯运 行， 无需机械减速机构 ， 使得无 齿轮曳引机 的机械结
（ ． ｉ ｈ ａＵ ｉ ｒｉ ， ｅ ｉ ００ ４ ｈｎ ； ． ａｊ ｇＵ ｉ ｒｔ， ｅ ｉ ０ ０ ４ Ｃ ｉａ １ ｓ ｇ ｕ ｎｖ ｓｙ Ｂ ｉｎ １０ ８ ，Ｃ ｉ ２Ｔ ｎｉ ｎｖ ｓｙ Ｂ ｉｎ １ ０ ８ ， ｈｎ ） Ｔｎ ｅ ｔ ｊｇ ａ ｉ ｎ ｅｉ ｊｇ
Ａ ｓ ａ ｔＴ ｅｂｓ ｒ ｃｐｅ ｆｈ ｅｔ ｅ ｔ ｌ ｆ ｅ ａｅ ｔ ｇ ｅ Ｓ ｎｈｏｏ ｓＭ ｔｒ （ＭＳ ， ｅｈ ｒｗ ｒ ｂｔ ｃ：ｈ ａｉ ｐ ｎ ｉ ｓ ｅｖｃ ｒ ｎｒ ｒ ｎ ｎ ｎ ｔ ｙｃ ｒｎ ｕ ｏｏ Ｐ Ｍ）ｔ ａｄ ａｅ ｒ ｃ ｉ ｌ ｏｔ ｏ ｃ ｅ ｏＰｍ Ｍａ ｈ
在很大程度上决定着 电梯产品的性能和质量 。 图１ 示出无齿轮曳引电梯的系统结构。其主 Ｃ Ｕ Ｐ 用于实现选层系统的逻辑控制 ，负责机房控制柜与轿 厢之间的串行通信．以取得轿厢的开关信号、呼叫信 号： 并与厅站进行串行通信 ， 以取得厅外召唤信号； 此 外进行开关门控制、 运行控制 、 故障检测和记录等。 Ｓ ＤＰ 和外围信号调理电路等组成传动控制板 ，负责故障处 理、 速度控制 、 控制 、ＷＭ控 制和各 种信号 的采 集 电流 Ｐ 工作． 与逆变主回路实现电梯拖动系统的调速控制。
１ 引 言
早期的电 梯中使用直流电机。随着交流电机控制 技术的发展， 交流异步电机逐渐用于电梯中： 又随着永 磁同步电机（ｅ ａｅｔ ａｎｔ ｙｃｒ ｏ ｓ ｔ ， Ｐ ｒ ｎｎ Ｍ ｇｅ Ｓｎｈｏ ｕ ｏ 简 ｍ ｎ Ｍｏ ｒ 称 Ｐ Ｓ ）成本的降低 ，以及控制技术的进步 ， ＭＭ 使得 ＰＳ Ｍ Ｍ正在逐渐取代 电梯中的直流电机和异步 电机。 电梯的驱动控制技术也随使用的电机 的改善而改变 ， 先后经历了直流电机驱动控制 、交流单速电机驱动控 制、 交流双速电机驱动控制、 直流有齿轮和无齿轮调速 驱动控制、 交流调压调速驱动控制、 交流变压变频调速 驱动控制及交流 Ｐ Ｓ Ｍ Ｍ变频调速驱动控制等阶段。 交流 Ｐ Ｓ 变频 调速驱动 控制系统在 电梯 中 ＭＭ 的应用可 以带来许 多优点．最突 出的一点是 Ｐ Ｓ ＭＭ 可以实现无齿轮曳引功能．永磁 同步无齿轮曳引机

东芝超高速电梯东芝新开发的超高速电梯拥有多项创新技术，包括能驱动大功率曳引机的双驱动控制技术，能承受1000度高温的安全钳，大气压力控制系统，和钢丝绳震动抑制器系统驱动系统超高速电梯的驱动系统由1个大型的双绕组永磁同步电动机，1个大容量的逆变器和1个有抑振功能的控制系统组成。

曳引机超高速电梯的曳引机是最新研发的双绕组永磁同步电动机，额定功率168kw最大功率650kw，外形尺寸2310(w)x1950(l)x1778(h),曳引轮能承受重达77t的负载。

曳引机具有特别的骨架结构，以有助于避免电磁振动，通过优化磁铁外形，消除了在运转期间所产生的共振现象，该曳引机采用了一个多重多层减振结构，经检验其抑振率几乎是常规抑振率的2倍。

控制系统控制系统由一套控制着两个独立的逆变器的双驱动系统组成，其中逆变器用来驱动1台大容量双绕组曳引机，控制电路应用了两个高性能的mpu,是全数字化控制。

逆变器里包含6支并行连接着的1200v-600a级的IGBT组件，以最大650KW级的输出功率来驱动永磁同步曳引机抑振控制为了能使高速电梯实现更舒适的乘坐感觉，引入了一套双阶的自伺服系统来补偿曳引轮旋转的滞后和钢丝绳的弹性，在该系统中还包含了一种新研发的脉动消除器轿厢系统---大气压力控制器研发了一套压力控制系统来调节电梯轿厢内的压力，由一套机械装置产生足够的压力偏差，并采用了一个高压力鼓风机使系统具有自动防止故障功能，双层轿壁结构在增加密封度的同时，减少了因压力负载而引起的变形，另外，压力控制采取了一种控制整个轿厢内外压力偏差的方法，以得到恒定的压力变化率，空气动力舱----噪音处理超高速电梯上附连着一套空气动力舱，以使轿厢呈流线型来减低噪声，在完善空气动力舱外形的同时，在易产生噪声的地方还使用了阻尼材料以减低噪声。

轿厢壁的双层构造有效的起到了隔音作用。

同时，在舱体的上下端采用了楔形的扰流器，使轿厢运行时大多数气流朝轿厢的侧面和背面流动，安装在门下部的扰流器使气流呈流线型流经门的入口，由此减少噪音新型滚轮导靴带有安置在合适位置上的作用弹簧和具有最佳效果的平衡重块。

矩 Ｔ 可简化 为 ： Ｔ； ‘ （ ６ ）
．
式中， ＝ ｛ Ｎ ， 。
‘
¨
…
３基于 Ｓ Ｉ ＭＵ Ｌ Ｉ Ｎ Ｋ的矢 量控 制仿 真 结 果
在 前两节理 论分析和设 计的基础上 ， 本节采用ＭＡ Ｔ Ｌ ＡＢ ／ Ｓ Ｉ ＭＵＵＮＫ建立速度 伺 服 系统 和 位 置 伺服 系统 的 仿真 模 型 ， 以 便 对 整 个 系统 的性 能 和 一 些 具 体 问题 作 进 一 步 分 析 ，为 下 一 步 实 验 调 试 做 准
片具有相当快的实时数字运算能力和丰 富 的 电机控制外设 ，本系统采用该芯片作为 控制芯片组成控制 回路 。其组成 电路原理
框 图如 图 ３ ห้องสมุดไป่ตู้示 。
并采用对 电动机惯例选取电压与电流的正 方向 ，可得 出 Ｐ ＭＳ Ｍ 的输 出的 电磁转矩 方程 为 ：
ｒ＝ Ⅳ ‘一 ｖ ） ＝３
图 ４ 数字 电流环 电流给定 与反馈
ｔ 曲 线 １ 南 电赢 反馈 ，曲 线 ２ 南 电流 给 定 ，
图 ３ 基于 Ｄ Ｓ Ｐ 的永磁 同步 电机矢量控制 系统硬件框 图
坚标 ５ ７ Ａ ／ ｄ ｉ ｖ 横坚标 １ ０ ｍ ｓ ／ ｄ ｉ ｖ 、
Ｎ ‘ ＋ 一 ～ ］
Ｊ＝ ｏ ． ８ ｘ １ ０ 。 妞・ ｎ ｌ
８＝０ ． ０Ｎ＊ ｍ・ 。
粘 滞 摩 擦 系 数
（ ３ ）
电机的机 械运 动方 程为 ：
Ｔ＝ ＋ 曰 ｑ＋ 巾Ｑ （ ４ ）
系统在 ｔ ＝ ０时 ，负载 Ｔ ＝ Ｔ ＝ ３ Ｎ・ ｍ 启动 ，在 ｔ ＝０． ０ ４ Ｓ时 ，负载 突 变 为 Ｔ ＝ｌ Ｎ ・ ｍ。得到 的速度 响应 曲线、 相 电流响应 曲线 、逆变桥 输 出相 电压 Ｖ 、 转 矩 响应 曲线 ，分 别 如 图 ２ （ ａ） 、（ ｂ） 所示 。 从 曲 线 可 以 看 出 ，转 速 在 起 动 之 后 ，很快 达到 稳定 值 。在 起 动时 刻 ， 电

GPM系列电梯产品简介GPM系列电梯是日本三菱电机研发的高性能电梯，适用于速度在2m/s以上的中高速电梯，整个系统采用PM永磁同步电机及无齿轮曳引机驱动、VVVF驱动控制，通过高智能化的AI群控系统及数据网络结构使电梯性能达到最佳。

其特点如下：一．为更好地适应中国市场，采用400V制的系统，与以前200V 制系统相比，无需降压变压器，节省了机房空间，降低了损耗。

二．采用PM永磁同步电动机及新型无齿轮曳引机PM永磁同步电动机+新型无齿轮曳引机结合了当前最前沿的技术，当其它电梯厂家的中高速电梯驱动系统还停留在用直流电动机+无齿轮曳引机或普通感应电动机+无齿轮曳引机时，日本三菱电机公司已首先将此最前沿的技术应用于中高速梯中，实现了高效率、低噪声。

由于直流电动机存在体积大、能量损耗大、维修不便等缺点，现已很少采用，下面以PM电动机+无齿轮曳引机与普通三相异步感应电动机+无齿轮曳引机进行对比，进一步说明PM无齿轮曳引机的优点：三．采用全数字化交流变压变频（VVVF）驱动控制，三菱电机率先成功地将VVVF控制技术应用于电梯驱动，本产品更融合了最新的技术发展，使电梯的运行性能获得了更进一步的提高，其特点如下：1．逆变器采用了最新技术研制开发的IGBT模块，其体积缩小，性能提高。

IGBT的开关频率达到10KHZ以上，可获得完美的电压波形，提高了电机运行的精确性。

2. 整流及逆变回路均采用大功率IGBT模块控制，提高了电动机的运行效率，同时使电梯在制动状态下（如减速运行、满载下行及空载上行等情况）时，能将多余的能量回馈给电网并供其它电气设备使用，大大地节约了电能，与同规格的交流调压调速电梯相比，可节能50%以上；并且由于采用了相应的抗干扰措施，减少了电梯运行时高次谐波对电网的影响；3．运用矢量变换控制技术，按照人体生理适应要求，利用经验数据和电脑优化设计而成理想运行速度曲线，通过变压变频技术根据理想速度曲线精确地进行调速控制，从而使运行极其平稳，而无任何人体不舒适的感觉。

关于超高速电梯的关键技术及应用摘要：本文主要简述了超高速电梯定义与使用范围的界定，以及分析了超高速电梯的关键技术与应用，并探讨了超高速电梯的发展走向。

关键词：超高速电梯；关键技术；应用当今社会不断变化，越来越多的人向现代化大都市集聚。

这就意味着需要不断更新现代化运输工具。

随着高层建筑的大量涌现，人们对电梯速度提出了更高的要求，超高速电梯的发展成为大势所趋。

超高速电梯在高层建筑中的运用更能体现其作用。

超高速电梯的使用频率越高，需要注意的问题就越多。

因此，超高速电梯的性能、质量应得到更好的保障。

一、超高速电梯定义与使用范围的界定超高速电梯指的是速度在6m/s以上，或者是在楼层高于100米的超高层建筑中使用的电梯。

根据高层建筑的高度，可分为如下四类：第一，底层建筑为9—16层，高度最高为50m；第二，中层建筑为17—25层，高度最高为75m；高层建筑为26~40层，最高高度为100m，超高层建筑为40层以上或者高度超过100m。

根据电梯的运行速度，其可分为如下四类：低速电梯指的是运行速度小于或等于1m/s的电梯；中速电梯指的是运行速度大于1m/s但小于2.5m/s的电梯；高速电梯指的是运行速度大于2.5m/s但小于6m/s的电梯；超高速电梯指的是运行速度大于6m/s的电梯。

在国内，对于超高层建筑的规定为：高度超过100m或者层数超过32层的民用建筑，并且在避难层、消防水压等方面有着特殊要求。

二、超高速电梯的关键技术与应用（一）制造新型驱动电机新型的驱动电机, 必须满足三个条件: 紧凑, 节能,能够降低振动和噪音。

早期的超高速电梯,由于交流技术的限制,普遍采用直流电机拖动的技术,需要配备专门的直流发电机组。

能耗高、噪音大的弱点已经制约到使直流电机未能满足新型超高速电梯驱动电机要求。

随着永磁同步电机技术的发展,特别是容量上的不断提升, 在结合永磁同步电机的节能和低速大转矩( 无须减速机构) 的优点, 将是超高速电梯开发更新换代的主要驱动主机。

发 与 应 用 ， 以 及 和 变 频 控 制 实 现
了 机 电 一 体 化 ， 永 磁 同 步 电 动 机
已 被 广 泛 应 用 于 机 械 、 石 油 、 冶
金 、 建 材 、食 品 、 印刷 、包 装 、造 纸 、造 船 、塑 料 、纺 织 化 纤 、军 工 、
电 梯 等 行 业 。其 种 类 很 多 ，用 量 非
ＫＮ Ｏ Ｅ电梯 公 司研 发 的 无 机 房 电梯 ， 率 先 应 用 了永 磁 同 步 电机 ， 使 得
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图１
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永 磁 同 步 电 机 无 齿 轮 曳 引 技 术 崭
露 头 角 ， 显 示 了 巨大 的优 越 性 ，得 到 业 内 人 士 的 普 遍 看 好 ， 永 磁 同 步 电 机 技 术 在 电 梯 设 计 上 的 研 发 具有很 大 的实用价 值 。
常 大 。 永 磁 同 步 电 动 机 以其 体 积
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材 料，具有较 高剩磁 密度 Ｂ ，剩 ｒ
磁 感 应 强 度 高， 热 稳 定 性 好 等优 点 ，但 矫顽 力 Ｈ ｃ很 低 （ 图 １ 曲 如
线 １） ，抗 退 磁 能 力 差 ，而 且 要 用 贵 重 的 金 属 钴 ，成 本 高 ，大 大 限 制 了 它 在 电 机 中 的 应 用 。 铁 氧 体 磁 体 是２ ０世 纪 ５ ０年 代 初 开 发 的永 磁 材 ４ 、
、
永 磁 同 步 电 机 的 结 构 特
永 磁 同 步 电 动 机 的 定 子 部 分
＞２ ０ ｊｍ ，Ｓ ２ ｏ ７的 （ Ｈ ｍ ｘ ４ ｋ／３ ｍ Ｃ１ Ｂ ） ａ ＞３ ０ ｋ ／ ３ ３ ０ ｊ ｍ 。而且退 磁 曲线基本

举例永磁同步电动机的应用永磁同步电动机（Permanent Magnet Synchronous Motor，PMSM）是一种应用广泛的电动机，具有高效率、高功率密度、高控制精度等特点。

它广泛应用于各种领域，以下是一些永磁同步电动机的应用示例：1. 电动汽车：永磁同步电动机作为电动汽车的动力源，具有高效率、高输出功率和高扭矩密度的特点。

它可以提供足够的动力，提高电动汽车的续航里程和加速性能。

2. 工业机械：永磁同步电动机在各种工业机械中广泛应用，如机床、注塑机、压缩机等。

其高效率和高控制精度可以提高生产效率和质量。

3. 电梯和升降机：永磁同步电动机在电梯和升降机中被广泛采用，其高输出功率和高控制精度可以提供安全可靠的运行和舒适的乘坐体验。

4. 家用电器：永磁同步电动机在家用电器中的应用越来越广泛，如洗衣机、冰箱、空调等。

其高效率和低噪音特点可以提高家电的能效和使用体验。

5. 风力发电：永磁同步电动机在风力发电机组中作为发电机使用，具有高效率和高可靠性。

它可以将风能转化为电能，为可再生能源的利用做出贡献。

6. 太阳能发电：永磁同步电动机在太阳能跟踪器中被广泛应用。

通过控制电动机的转动，可以实现太阳能电池板的最佳朝向，提高光能的利用效率。

7. 轨道交通：永磁同步电动机在地铁、高铁等交通工具中被广泛采用。

其高功率密度和高控制精度可以提供高速、高效的运输服务。

8. 水泵与风机：永磁同步电动机在水泵和风机中的应用越来越普遍。

其高效率和高控制精度可以提高水泵和风机的效率和可靠性。

9. 智能家居：永磁同步电动机在智能家居系统中扮演重要角色。

通过电动机的控制，可以实现智能门窗、智能窗帘、智能家居等功能。

10. 医疗设备：永磁同步电动机在医疗设备中的应用也越来越广泛，如手术机器人、医用注射泵等。

其高精度和高可靠性可以提高医疗设备的安全性和精确性。

永磁同步电动机在各个领域都有广泛的应用，其高效率、高功率密度和高控制精度的特点使其成为许多设备和系统的理想选择。

国标中对上行超速保护装置的要求9.10 轿厢上行超速保护装置曳引驱动电梯上应装设符合下列条件的轿厢上行超速保护装置。

9.10.1 该装置包括速度监控和减速元件，应能检测出上行轿厢的速度失控，其下限是电梯额定速度的115％，上限是9.9.3规定的速度，并应能使轿厢制停，或至少使其速度降低至对重缓冲器的设计范围。

9.10.2 该装置应能在没有那些在电梯正常运行时控制速度、减速或停车的部件参与下，达到9.10.1的要求，除非这些部件存在内部的冗余度。

该装置在动作时，可以由与轿厢连接的机械装置协助完成，无论此机械装置是否有其他用途。

9.10.3 该装置在使空轿厢制停时，其减速度不得大于1gn。

9.10.4 该装置应作用于：a)轿厢；或b)对重；或c)钢丝绳系统(悬挂绳或补偿绳)；或d)曳引轮(例如直接作用在曳引轮，或作用于最*近曳引轮的曳引轮轴上)。

9.10.5 该装置动作时，应使一个符合14.1.2规定的电气安全装置动作。

9.10.6 该装置动作后，应由称职人员使其释放。

9.10.7 该装置释放时，应不需要接近轿厢或对重。

9.10.8 释放后，该装置应处于正常工作状态。

9.10.9 如果该装置需要外部的能量来驱动，当能量没有时，该装置应能使电梯制动并使其保持停止状态。

带导向的压缩弹簧除外。

根据以上所述永磁同步的曳引机1-抱闸直接作用于曳引轮2-抱闸是双线圈独立控制，符合存在“冗余度”的要求3-如果采用永磁同步专用封星接触器，在曳引机超速的时候切断变频器至曳引机间的回路，将永磁同步曳引机三相短接。

利用永磁同步曳引机在此时相当于发电机的原理，短接三相以后在永磁同步电机内部产生反向制动磁场。

曳引机的速度不会越来越快。

（当然，高速短接对曳引机的退磁问题有待进一步验证）基于以上三点，所以永磁同步曳引机可以不加上行超速保护装置。

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