矢量控制系統在醫用門上的應用
(1)矢量控制
本項目應用產品是醫用門行業首個采用矢量控制技術驅動稀土永磁直驅電機用來取代市場上的方波控制驅動直流無刷電機的產品。矢量控制技術在工業控制領域應用的相對成熟，常見到的產品有伺服控制器、矢量變頻器等，在民用領域普及相對滯后，比如近10年發展起來的變頻空調、出口歐美的高端變頻風扇等。他的原理是通過測量和控制電機的定子電流矢量，根據磁場定向原理分別對電機的勵磁電流和轉矩電流進行控制。同時FOC控制方式還具備轉矩波動小、效率高、動態響應快的優點.醫用門采用矢量控制后，運行更流暢，運行效果更好。基本看不到一般方波控制系統的緩沖頓挫感。
圖二十二：方波控制和本項目正弦波控制波形對比
圖二十五：醫用門矢量控制器運行波形圖
除此以外，本項目采用了一種改進式 FOC 永磁同步電機控制策略，采用速度環直接輸出 q軸電壓 的方式來提高系統運行的平穩性，并通過設定 q軸電流限幅值，對速度環和電流環輸出q軸電壓進行比較限幅，來防止電流超調過大對功率器件的損壞。
圖二十三：普通FOC控制原理圖
圖二十四：改進式FOC控制原理圖
(2)稀土永磁直驅電機
本項目產品采用稀土永磁直驅電機取代直流無刷電機。該電機轉子采用高磁密的稀土磁鋼，在相同電流和匝數下較鐵氧體磁鋼有數倍的扭矩輸出;結構設計上定子采用分數槽集中繞線，大大降低定子端部銅線(無效邊)用量，減少繞組電阻，提高電機效率，同時減少了對不可再生資源的浪費。所以在低轉速情況下仍然能保持較大的扭矩,無需減速器,從而使整個系統結構更加簡單、穩定、高效，壽命更長。
圖：安裝實物圖
二、項目的技術指標對比
醫用自動門矢量控制的技術參數和市場上的常用產品的技術指標對比如下：
三 先進性分析
(1)靜音性能
帶動負載為150KG門體，聲音分貝儀器在完全貼著電機的情況下，本項目電機為47分貝，遠低于市場品牌產品的73分貝，屬于安靜級別，在室內使用有著明顯的優勢。本項目控制器通過PWM(也就是高速開關MOS管)改變電流勵磁為從小到大，形成正弦形波形，無換相電流突變，因此電機運行噪聲大幅降低。
在醫用自動們領域對運行噪音的要求相對較高，市場上常用的減速電機，一般采用1:16的減速比，運行起來的噪音如果控制不好相對來說還是比較大的，運行噪音一般是高于65dB,在醫院手術室相對安靜的環境，聽起來噪音還是比較大的。但是采用矢量控制就很好的解決了這個問題，矢量電機采用直驅方式，沒有了減速箱，運行噪音在47dB以內，降低了35%。還有一個情況是，在斷電情況下，用手動方式推拉門的時候差別也是很多，減速箱電機一般需要100N的力量可以推拉動門，這是因為減速箱阻力的存在，但是永磁直驅電機，因為沒有減速箱，用40N的力量就可以輕松推拉門，就是兩根手指就可以輕松開門。
圖二十六：在最大負載情況下本項目電機(左)和直流無刷電機(右)的聲音對比
(2)電機效率提升
電機效率在自動門最達200轉/分鐘前提下，可提升約15%。
圖二十七：方波控制和正弦波控制的電機效率對比
(3)成本和故障率的降低
從電機結構上，由于采用永磁直驅電機，從而少掉了醫用自動門電機的最大故障點—減速器，使得電機的故障率可以從平均7%降至1%以內。對比減速電機，因為沒有了減速箱，無需齒輪潤滑油，潤滑油對溫度的變化有影響，環境溫度高的時候，容易出現滲油情況，電機表面看上去臟乎乎的，環境溫度低的時候，潤滑油變的粘稠，影響電機的運行，曾經在我國北方嚴寒地區出現過這種情況，電機上午不能用，下午又可以用。就是因為環境溫度的原因。摩恩科采用永磁直驅電機，無減速箱工藝，就很好的解決了這個問題。無論環境溫度怎么變換，都不會出現上述情況。
圖二十八：本項目產品一電機(左)和市場上通用直流無刷電機(右)
