[發明專利]工業計量泵電壓補償閉環V/F變頻控制方法有效
| 申請號: | 201810534784.4 | 申請日: | 2018-05-29 |
| 公開(公告)號: | CN108730150B | 公開(公告)日: | 2020-08-04 |
| 發明(設計)人: | 余世明;何德峰;仇翔;吳根忠;宋秀蘭;俞立 | 申請(專利權)人: | 浙江工業大學 |
| 主分類號: | F04B13/00 | 分類號: | F04B13/00;F04B49/06;H02P21/00;H02P21/14;H02P21/18;H02P27/08 |
| 代理公司: | 杭州浙科專利事務所(普通合伙) 33213 | 代理人: | 杜立 |
| 地址: | 310014 浙江省杭*** | 國省代碼: | 浙江;33 |
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| 摘要: | |||
| 搜索關鍵詞: | 工業 計量 電壓 補償 閉環 變頻 控制 方法 | ||
本發明公開了一種工業計量泵電壓補償閉環V/F變頻控制方法,針對往復式工業計量泵所承受的非性沖擊負載,采用電壓補償器將開環V/F變頻控制策略變成閉環V/F變頻控制策略,可有效抑制負載變化引起的大幅轉速波動,提高流量的調節精度,減輕電沖擊效應對電機絕緣性和壽命的影響,達到變頻節能的目的。閉環變頻V/F控制策略采用模糊邏輯實現,可適應負載的非線性變化。根據轉速誤差和對應的隸屬度,可構建模糊邏輯表,通過查表獲得電壓補償量,控制算法計算量小,實時性強。
技術領域
本發明涉及工業計量泵的流量控制領域,特別是帶電壓補償的閉環調頻調壓(V/F)控制技術。
背景技術
工業計量泵廣泛應用于石油、化工、水處理、熱力發電、制藥、食品、造紙等流程工業領域。
對流量檢測的目的是將其調節到期望值,對隔膜計量泵的流量實施在線調節的方式本質上有兩種,其一是通過調節往復沖程來調節流量,其二是通過調節往復的頻率來調節流量。針對這兩種調節方式,目前有兩種具體實施方案,現分別介紹如下:
方案一:采用通用變頻器進行控制
該方案屬于調節隔膜計量泵的往復頻率真的方案,其主要優點是:通用變頻器采用矢量控制策略,使驅動電機具有硬的機械特性,在均勻輕載的情況下,動態響應性能力非常好,可保證轉速恒定。缺點是:由于往復式隔膜計量泵承受沖擊性脈動負載,普通變頻器以轉速恒定為控制目標,用大的電磁轉矩變化維持轉速恒定,對于計量泵承受的沖擊負載而言,電沖擊作用大,影響三相異步電機的絕緣性和使用壽命,而且節能效果也差,特別是在負載波動大的情況下,為了甚至連轉速恒定也難以在確保。
方案二:電動沖程調節儀調節方案
電動沖程調節儀由調節機構和控制器構成,屬于調節往復行程的調節方案。其優點是:是調節范圍大,可實現從0-100%滿量程范圍的在線實時調節。缺點是:(1)傳動機構復雜,可靠性差,體積大,不便安裝,成本高;(2)對于一臺流量較大的泵,如果沖程調得小,例如接近于零時,流量也接近于零,但驅動電機仍在額定轉速下運行,近似于做無用功,不利于節能;(3)雖然在轉速恒定的情況下,電動沖程調節儀可估算出流量,但對于計量泵承受的非線性沖擊載而言往往轉速波動較大,因此,使得沖程調節儀的精度難以確保;(4)沖程調節儀調節速度慢,動態響應性能差。
發明內容
為了克服上述兩種方案的缺點,本發明提出一種帶電壓補償的閉環V/F控制策略,可有效抑制轉速的大幅波動,確保調節精度,達到顯著的變頻節能效果。其具體技術方案如下:
一種工業計量泵電壓補償閉環V/F變頻控制方法,針對非線性沖擊負載,V/F電壓補償控制器采用閉環控制確定補償電壓ΔV,然后按下式計算SVPWM控制策略的電壓矢量:
V=Kvf·fs+ΔV (1)
式中,ns為根據流量調節的需要確定的驅動電機的最佳轉速,Kvf為壓頻比,fs為ns對應的正弦波頻率(Hz),p為異步電機的極對數,具有如下關系:
由(2)式可得
根據電壓V利用SVPWM算法確定PWM的占空比,逆變模塊根據PWM占空比將直流母線電壓轉換成三相正弦交流電。
進一步的,為適應負載的非線性變化采用模糊邏輯控制,根據轉速誤差和對應的隸屬度,構建模糊邏輯表,通過查表獲得電壓補償量。
進一步的,在頻率調節過程中不進行電壓補償,當達到期望頻率fs后,再進行電壓補償,具體如下:
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