[發(fā)明專利]風(fēng)機/泵恒流量電機驅(qū)動控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410337232.6
• 申請日: 2014-07-15
• 公開（公告）號: CN104135199A
• 公開（公告）日: 2014-11-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 戴政;孔小明
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇仁源電氣有限公司
• 主分類號: H02P7/00
• 分類號: H02P7/00
• 代理公司: 無錫大揚專利事務(wù)所(普通合伙) 32248
• 代理人: 郭晟杰

1.風(fēng)機/泵恒流量電機驅(qū)動控制方法，其特征在于包括以下步驟：

第一步，確定在不同的流量要求下電機的零靜壓頻率f_p0、最大靜壓頻率f_pmax、上限頻率f_u和最高頻率f_h，并確定電機在上述頻率工作時，所對應(yīng)的電機負載電流或電機輸入功率；

零靜壓頻率f_p0是指在按照系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定的流量前提下，在帶有風(fēng)機或泵的特定的管道配置時，靜壓為零時的電機頻率；

最大靜壓頻率f_pmax是指上述管道配置中同一流量下最大靜壓工況下的電機頻率；

上限頻率f_u是指驅(qū)動器和電機允許設(shè)置的最大正常工作頻率；

最高頻率f_h是指驅(qū)動器和電機的極限安全運行頻率；

零靜壓頻率f_p0<最大靜壓頻率f_pmax<上限頻率f_u<最高頻率f_h；

上述頻率、電流或功率的具體數(shù)值均由電機和風(fēng)機/泵的設(shè)計參數(shù)或?qū)嶋H測量得到；

第二步，繪制電機負載電流與頻率的關(guān)系曲線；

以電機頻率f為橫坐標(biāo)、電機負載電流I為縱坐標(biāo)，建立坐標(biāo)軸；

當(dāng)電機頻率f小于零靜壓頻率f_p0時，繪制第a’段電流-頻率曲線，該段曲線為恒電流曲線，對應(yīng)電機的恒轉(zhuǎn)矩區(qū)域，在該區(qū)域內(nèi)，電機負載電流I始終等于零靜壓頻率f_p0所對應(yīng)的電流I_p0，即該曲線為水平直線；

當(dāng)電機頻率f大于零靜壓頻率f_p0、小于最大靜壓頻率f_pmax時，繪制第b’段電流-頻率曲線，在該區(qū)域內(nèi)，隨著電機頻率f的增加，電機負載電流I呈線性增加，直至電機頻率f等于最大靜壓頻率f_pmax時，電機負載電流I達到最大靜壓頻率f_pmax所對應(yīng)的電流I_pmax，即該曲線為斜率為正值的正比例曲線；該段曲線也可通過測量法確定，就是在保持管道流量不變的情況下，設(shè)置某個給定的靜壓后測量并記錄此時電機負載電流I和電機頻率f，如此反復(fù)測出一組數(shù)據(jù)后，最終確定第b’段電流-頻率曲線；

當(dāng)電機頻率f大于最大靜壓頻率f_pmax、小于上限頻率f_u時，繪制第c’段電流-頻率曲線，該段曲線對應(yīng)電機的恒功率區(qū)域，在該區(qū)域內(nèi)，電機輸入功率保持不變，電機負載電流I與電機頻率f呈反比，即該段曲線為反比例曲線；

當(dāng)電機頻率f大于上限頻率f_u、小于最高頻率f_h時，繪制第d’段電流-頻率曲線，該段曲線為電流垂下曲線，在該區(qū)域內(nèi)，電機負載電流I呈線性迅速降低，當(dāng)驅(qū)動器輸出頻率f等于最高頻率f_h時，其所對應(yīng)的負載電流I_h等于0，該曲線為斜率為負值的正比例曲線；

將繪制好的電機負載電流與頻率的關(guān)系曲線以表格或計算公式的方式，輸入到電機驅(qū)動器運算單元的存貯裝置中儲存；

或者繪制電機的輸入功率與頻率的關(guān)系曲線；

以電機頻率f為橫坐標(biāo)、電機輸入功率P為縱坐標(biāo)，建立坐標(biāo)軸；

當(dāng)電機頻率f小于零靜壓頻率f_p0時，繪制第a段功率-頻率曲線，該段曲線為恒功率曲線，在該區(qū)域內(nèi)，電機輸入功率P始終等于零靜壓頻率f_p0所對應(yīng)的電機輸入功率P_p0，即該曲線為水平直線；

當(dāng)電機頻率f大于零靜壓頻率f_p0、小于最大靜壓頻率f_pmax時，繪制第b段功率-頻率曲線，在該區(qū)域內(nèi)，隨著電機頻率f的增加，電機輸入功率P呈線性增加，直至電機頻率f等于最大靜壓頻率f_pmax時，電機輸入功率P達到最大靜壓頻率f_pmax所對應(yīng)的功率P_pmax，即該曲線為斜率為正值的正比例曲線；該段曲線也可通過測量法確定，就是在保持管道流量不變的情況下，設(shè)置某個給定的靜壓后測量并記錄此時電機輸入功率P和電機頻率f，如此反復(fù)測出一組數(shù)據(jù)后，最終確定第b段功率-頻率曲線；

當(dāng)電機頻率f大于最大靜壓頻率f_pmax、小于上限頻率f_u時，繪制第c段功率-頻率曲線，該段曲線為恒功率曲線，在該區(qū)域內(nèi)，電機輸入功率P始終等于最大靜壓頻率f_pmax所對應(yīng)的電機輸入功率P_pmax，即該曲線為水平直線，上限頻率f_u所對應(yīng)的電機輸入功率P_u等于P_pmax；

當(dāng)電機頻率f大于上限頻率f_u、小于最高頻率f_h時，繪制第d段功率-頻率曲線，該段曲線為功率垂下曲線，在該區(qū)域內(nèi)，電機輸入功率P呈線性迅速降低，當(dāng)電機頻率f等于最高頻率f_h時，其所對應(yīng)的電機輸入功率P_h等于0，該曲線為斜率為負值的正比例曲線；

將繪制好的電機輸入功率與頻率的關(guān)系曲線以表格或計算公式的方式，輸入到電機驅(qū)動器運算單元的存貯裝置中儲存；

第三步，在電機驅(qū)動器接通電源，開始工作后，其運算單元通過接受上位機的通訊指令，或者查詢驅(qū)動器內(nèi)部設(shè)置的撥碼開關(guān)、高中低檔位信號、外部給出的控制電壓或控制電流信號，得到流量的具體要求，查表讀出該流量所對應(yīng)的零靜壓頻率f_p0及所對應(yīng)的電機負載電流I_p0、最大靜壓頻率f_pmax及所對應(yīng)的電機負載電流I_pmax、上限頻率f_u及所對應(yīng)的電機負載電流I_u和最高頻率f_h及所對應(yīng)的電機負載電流I_h這四組數(shù)值，即電流-頻率曲線中的四個坐標(biāo)點，并據(jù)此得到該流量所對應(yīng)的電機負載電流-電機頻率的a’b’c’d’四段曲線；

或者在電機驅(qū)動器接通電源，開始工作后，其運算單元通過接受上位機的通訊指令，或者查詢驅(qū)動器內(nèi)部設(shè)置的撥碼開關(guān)、高中低檔位信號、外部給出的控制電壓或控制電流信號，得到流量的具體要求，查表讀出該流量所對應(yīng)的零靜壓頻率f_p0及所對應(yīng)的電機輸入功率P_p0、最大靜壓頻率f_pmax及所對應(yīng)的電機輸入功率P_pmax、上限頻率f_u及所對應(yīng)的電機輸入功率P_u和最高頻率f_h及所對應(yīng)的電機輸入功率P_h這四組數(shù)值，即功率-頻率曲線中的四個坐標(biāo)點，并據(jù)此得到該流量所對應(yīng)的電機的輸入功率-頻率的abcd四段曲線；

第四步，當(dāng)電機內(nèi)安裝有位置傳感器時，根據(jù)該位置傳感器就可以直接采集到當(dāng)前電機頻率f；當(dāng)電機內(nèi)沒有位置傳感器時，利用電機驅(qū)動器內(nèi)置的電壓、電流傳感器，運用無位置傳感器驅(qū)動控制方法，通過計算得到當(dāng)前電機頻率f；

第五步，當(dāng)電機驅(qū)動器運算單元的存貯裝置中儲存的是電機負載電流與電機頻率的關(guān)系曲線，而且電機驅(qū)動控制采用電流控制流程時，根據(jù)第四步中得到的電機頻率f，查得此時對應(yīng)的電機負載電流，并將其定為當(dāng)前電機的電流指令值I^*；

當(dāng)電機驅(qū)動器運算單元的存貯裝置中儲存的是電機輸入功率與電機頻率的關(guān)系曲線，且電機驅(qū)動控制采用電流控制流程時，根據(jù)第四步中得到的電機頻率f，查得此時對應(yīng)的電機輸入功率，并將其定為電機輸入功率指令值P^*；利用電機驅(qū)動器內(nèi)置的電壓、電流傳感器，采樣得到此時的電機相電壓瞬時值和電機相電流瞬時值，計算出當(dāng)前電機輸入有功功率P_in；根據(jù)電機輸入功率指令值P^*和有功功率P_in進行比例-積分-微分運算，得到電機的電流指令值I^*；

當(dāng)電機驅(qū)動器運算單元的存貯裝置中儲存的是電機輸入功率與電機頻率的關(guān)系曲線，且電機驅(qū)動控制采用電壓控制流程時，根據(jù)第四步中得到的電機頻率f，查得此時對應(yīng)的電機輸入功率，并將其定為電機輸入功率指令值P^*；利用電機驅(qū)動器內(nèi)置的電壓、電流傳感器，采樣得到此時的電機相電壓瞬時值和電機相電流瞬時值，計算出當(dāng)前電機輸入有功功率P_in；根據(jù)電機輸入功率指令值P^*和有功功率P_in進行比例-積分-微分運算，得到電機的旋轉(zhuǎn)頻率指令值f^*；

第六步，當(dāng)電機驅(qū)動控制采用電流控制流程時，通過電機驅(qū)動器內(nèi)置的電流傳感器，檢測、計算出此時的實際電機負載電流；將第五步中查表或計算得到的電流指令值I^*與實際電機負載電流進行比較，并通過調(diào)節(jié)輸出電壓大小和輸出頻率的手段將實際電機負載電流控制為當(dāng)前的電流指令值I^*，以驅(qū)動電機運行；

當(dāng)電機驅(qū)動控制采用電壓控制流程時，根據(jù)位置傳感器采集到的當(dāng)前電機頻率f，以及第五步中計算得到的電機的旋轉(zhuǎn)頻率指令值f^*進行比較，并通過調(diào)節(jié)輸出電壓大小的手段將當(dāng)前電機頻率控制為旋轉(zhuǎn)頻率指令值f^*，以驅(qū)動電機運行；

電機驅(qū)動器運算單元通過定期的執(zhí)行上述第四步至第六步，周而復(fù)始，來完成帶有風(fēng)機或泵的特定的管道配置時，電機驅(qū)動的風(fēng)機、泵在不同負載下的恒流量控制。