矢量控制系统在医用门上的应用
(1)矢量控制
本项目应用产品是医用门行业首个采用矢量控制技术驱动稀土永磁直驱电机用来取代市场上的方波控制驱动直流无刷电机的产品。矢量控制技术在工业控制领域应用的相对成熟，常见到的产品有伺服控制器、矢量变频器等，在民用领域普及相对滞后，比如近10年发展起来的变频空调、出口欧美的高端变频风扇等。他的原理是通过测量和控制电机的定子电流矢量，根据磁场定向原理分别对电机的励磁电流和转矩电流进行控制。同时FOC控制方式还具备转矩波动小、效率高、动态响应快的优点.医用门采用矢量控制后，运行更流畅，运行效果更好。基本看不到一般方波控制系统的缓冲顿挫感。
图二十二：方波控制和本项目正弦波控制波形对比
图二十五：医用门矢量控制器运行波形图
除此以外，本项目采用了一种改进式 FOC 永磁同步电机控制策略，采用速度环直接输出 q轴电压 的方式来提高系统运行的平稳性，并通过设定 q轴电流限幅值，对速度环和电流环输出q轴电压进行比较限幅，来防止电流超调过大对功率器件的损坏。
图二十三：普通FOC控制原理图
图二十四：改进式FOC控制原理图
(2)稀土永磁直驱电机
本项目产品采用稀土永磁直驱电机取代直流无刷电机。该电机转子采用高磁密的稀土磁钢，在相同电流和匝数下较铁氧体磁钢有数倍的扭矩输出;结构设计上定子采用分数槽集中绕线，大大降低定子端部铜线(无效边)用量，减少绕组电阻，提高电机效率，同时减少了对不可再生资源的浪费。所以在低转速情况下仍然能保持较大的扭矩,无需减速器,从而使整个系统结构更加简单、稳定、高效，寿命更长。
图：安装实物图
二、项目的技术指标对比
医用自动门矢量控制的技术参数和市场上的常用产品的技术指标对比如下：
三 先进性分析
(1)静音性能
带动负载为150KG门体，声音分贝仪器在完全贴着电机的情况下，本项目电机为47分贝，远低于市场品牌产品的73分贝，属于安静级别，在室内使用有着明显的优势。本项目控制器通过PWM(也就是高速开关MOS管)改变电流励磁为从小到大，形成正弦形波形，无换相电流突变，因此电机运行噪声大幅降低。
在医用自动们领域对运行噪音的要求相对较高，市场上常用的减速电机，一般采用1:16的减速比，运行起来的噪音如果控制不好相对来说还是比较大的，运行噪音一般是高于65dB,在医院手术室相对安静的环境，听起来噪音还是比较大的。但是采用矢量控制就很好的解决了这个问题，矢量电机采用直驱方式，没有了减速箱，运行噪音在47dB以内，降低了35%。还有一个情况是，在断电情况下，用手动方式推拉门的时候差别也是很多，减速箱电机一般需要100N的力量可以推拉动门，这是因为减速箱阻力的存在，但是永磁直驱电机，因为没有减速箱，用40N的力量就可以轻松推拉门，就是两根手指就可以轻松开门。
图二十六：在最大负载情况下本项目电机(左)和直流无刷电机(右)的声音对比
(2)电机效率提升
电机效率在自动门最达200转/分钟前提下，可提升约15%。
图二十七：方波控制和正弦波控制的电机效率对比
(3)成本和故障率的降低
从电机结构上，由于采用永磁直驱电机，从而少掉了医用自动门电机的最大故障点—减速器，使得电机的故障率可以从平均7%降至1%以内。对比减速电机，因为没有了减速箱，无需齿轮润滑油，润滑油对温度的变化有影响，环境温度高的时候，容易出现渗油情况，电机表面看上去脏乎乎的，环境温度低的时候，润滑油变的粘稠，影响电机的运行，曾经在我国北方严寒地区出现过这种情况，电机上午不能用，下午又可以用。就是因为环境温度的原因。摩恩科采用永磁直驱电机，无减速箱工艺，就很好的解决了这个问题。无论环境温度怎么变换，都不会出现上述情况。
图二十八：本项目产品一电机(左)和市场上通用直流无刷电机(右)
