[發(fā)明專(zhuān)利]工業(yè)計(jì)量泵電壓補(bǔ)償閉環(huán)V/F變頻控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810534784.4
• 申請(qǐng)日: 2018-05-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108730150B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-08-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 余世明;何德峰;仇翔;吳根忠;宋秀蘭;俞立
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): F04B13/00
• 分類(lèi)號(hào): F04B13/00;F04B49/06;H02P21/00;H02P21/14;H02P21/18;H02P27/08
• 代理公司: 杭州浙科專(zhuān)利事務(wù)所(普通合伙) 33213
• 代理人: 杜立

本發(fā)明公開(kāi)了一種工業(yè)計(jì)量泵電壓補(bǔ)償閉環(huán)V/F變頻控制方法，針對(duì)往復(fù)式工業(yè)計(jì)量泵所承受的非性沖擊負(fù)載，采用電壓補(bǔ)償器將開(kāi)環(huán)V/F變頻控制策略變成閉環(huán)V/F變頻控制策略，可有效抑制負(fù)載變化引起的大幅轉(zhuǎn)速波動(dòng)，提高流量的調(diào)節(jié)精度，減輕電沖擊效應(yīng)對(duì)電機(jī)絕緣性和壽命的影響，達(dá)到變頻節(jié)能的目的。閉環(huán)變頻V/F控制策略采用模糊邏輯實(shí)現(xiàn)，可適應(yīng)負(fù)載的非線性變化。根據(jù)轉(zhuǎn)速誤差和對(duì)應(yīng)的隸屬度，可構(gòu)建模糊邏輯表，通過(guò)查表獲得電壓補(bǔ)償量，控制算法計(jì)算量小，實(shí)時(shí)性強(qiáng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及工業(yè)計(jì)量泵的流量控制領(lǐng)域，特別是帶電壓補(bǔ)償?shù)拈]環(huán)調(diào)頻調(diào)壓(V/F)控制技術(shù)。

背景技術(shù)

工業(yè)計(jì)量泵廣泛應(yīng)用于石油、化工、水處理、熱力發(fā)電、制藥、食品、造紙等流程工業(yè)領(lǐng)域。

對(duì)流量檢測(cè)的目的是將其調(diào)節(jié)到期望值，對(duì)隔膜計(jì)量泵的流量實(shí)施在線調(diào)節(jié)的方式本質(zhì)上有兩種，其一是通過(guò)調(diào)節(jié)往復(fù)沖程來(lái)調(diào)節(jié)流量，其二是通過(guò)調(diào)節(jié)往復(fù)的頻率來(lái)調(diào)節(jié)流量。針對(duì)這兩種調(diào)節(jié)方式，目前有兩種具體實(shí)施方案，現(xiàn)分別介紹如下：

方案一：采用通用變頻器進(jìn)行控制

該方案屬于調(diào)節(jié)隔膜計(jì)量泵的往復(fù)頻率真的方案，其主要優(yōu)點(diǎn)是：通用變頻器采用矢量控制策略，使驅(qū)動(dòng)電機(jī)具有硬的機(jī)械特性，在均勻輕載的情況下，動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能力非常好，可保證轉(zhuǎn)速恒定。缺點(diǎn)是：由于往復(fù)式隔膜計(jì)量泵承受沖擊性脈動(dòng)負(fù)載，普通變頻器以轉(zhuǎn)速恒定為控制目標(biāo)，用大的電磁轉(zhuǎn)矩變化維持轉(zhuǎn)速恒定，對(duì)于計(jì)量泵承受的沖擊負(fù)載而言，電沖擊作用大，影響三相異步電機(jī)的絕緣性和使用壽命，而且節(jié)能效果也差，特別是在負(fù)載波動(dòng)大的情況下，為了甚至連轉(zhuǎn)速恒定也難以在確保。

方案二：電動(dòng)沖程調(diào)節(jié)儀調(diào)節(jié)方案

電動(dòng)沖程調(diào)節(jié)儀由調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和控制器構(gòu)成，屬于調(diào)節(jié)往復(fù)行程的調(diào)節(jié)方案。其優(yōu)點(diǎn)是：是調(diào)節(jié)范圍大，可實(shí)現(xiàn)從0-100％滿量程范圍的在線實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)。缺點(diǎn)是：(1)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)復(fù)雜，可靠性差，體積大，不便安裝，成本高；(2)對(duì)于一臺(tái)流量較大的泵，如果沖程調(diào)得小，例如接近于零時(shí)，流量也接近于零，但驅(qū)動(dòng)電機(jī)仍在額定轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，近似于做無(wú)用功，不利于節(jié)能；(3)雖然在轉(zhuǎn)速恒定的情況下，電動(dòng)沖程調(diào)節(jié)儀可估算出流量，但對(duì)于計(jì)量泵承受的非線性沖擊載而言往往轉(zhuǎn)速波動(dòng)較大，因此，使得沖程調(diào)節(jié)儀的精度難以確保；(4)沖程調(diào)節(jié)儀調(diào)節(jié)速度慢，動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能差。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述兩種方案的缺點(diǎn)，本發(fā)明提出一種帶電壓補(bǔ)償?shù)拈]環(huán)V/F控制策略，可有效抑制轉(zhuǎn)速的大幅波動(dòng)，確保調(diào)節(jié)精度，達(dá)到顯著的變頻節(jié)能效果。其具體技術(shù)方案如下：

一種工業(yè)計(jì)量泵電壓補(bǔ)償閉環(huán)V/F變頻控制方法，針對(duì)非線性沖擊負(fù)載，V/F電壓補(bǔ)償控制器采用閉環(huán)控制確定補(bǔ)償電壓ΔV,然后按下式計(jì)算SVPWM控制策略的電壓矢量：

V＝K_vf·f_s+ΔV (1)

式中，n_s為根據(jù)流量調(diào)節(jié)的需要確定的驅(qū)動(dòng)電機(jī)的最佳轉(zhuǎn)速，K_vf為壓頻比，f_s為n_s對(duì)應(yīng)的正弦波頻率(Hz)，p為異步電機(jī)的極對(duì)數(shù)，具有如下關(guān)系：

由(2)式可得

根據(jù)電壓V利用SVPWM算法確定PWM的占空比，逆變模塊根據(jù)PWM占空比將直流母線電壓轉(zhuǎn)換成三相正弦交流電。

進(jìn)一步的，為適應(yīng)負(fù)載的非線性變化采用模糊邏輯控制，根據(jù)轉(zhuǎn)速誤差和對(duì)應(yīng)的隸屬度，構(gòu)建模糊邏輯表，通過(guò)查表獲得電壓補(bǔ)償量。

進(jìn)一步的，在頻率調(diào)節(jié)過(guò)程中不進(jìn)行電壓補(bǔ)償，當(dāng)達(dá)到期望頻率f_s后，再進(jìn)行電壓補(bǔ)償，具體如下：