[發明專利]一種水泵變頻器的超載自動保護控制方法

有效

• 申請號: 201910634853.3
• 申請日: 2019-07-15
• 公開（公告）號: CN110374887B
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發明（設計）人: 邊春元;劉昊侗;杜遠鵬;滿永奎;宋敬元
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: F04D13/06
• 分類號: F04D13/06;F04D15/00
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 陳玲玉;梅洪玉

1.一種水泵變頻器的超載自動保護控制方法，其特征在于，

所述水泵包括交流電源、壓力傳感器、泵機和水泵用變頻器；所述交流電源用于給整個系統供電；所述壓力傳感器用于實時采集泵機出口處的壓力信號；所述泵機用于給管路中的水加壓；所述水泵用變頻器包括交流變頻電路和控制單元，用于調節泵機的頻率f_設定；該控制單元包括功率計算模塊、信號采集模塊和控制模塊，控制單元使用PID方法運行；功率計算模塊用于執行相關計算；信號采集模塊將壓力傳感器采集到的信號傳輸給功率計算模塊；

控制模塊包括恒壓力控制模塊和恒功率控制模塊，負責輸出電流的頻率設定值f_設定；所述的恒壓力控制模塊，增添了功率判定條件P＜P_N，包含功率判定程序和恒壓力調頻程序；

其中，功率判定程序指通過判定條件P＜P_N判定泵機是否超載，當滿足判定條件P＜P_N時，進行恒壓力調頻；當不滿足判定條件P＜P_N時，循環次數k清零，切換至恒功率控制模塊進行操作；

所述恒壓力調頻涉及的壓力PID控制中：F_k＝F為第k次壓力值采樣；e_F(k)為第k次壓力值誤差；為第k次壓力值增量，默認e_F(0)＝0；其中K_p1,K_i1,K_d1為預設值；由于F和f²滿足關系；進而頻率設定值：其中L_F為定值，與泵機有關；循環結束后，輸出本次壓力PID控制中得出的頻率設定值f_設定；

所述恒功率控制模塊，包括延時觸發的壓力判定程序和恒功率調頻程序；所述延時觸發的壓力判定程序，是指在恒功率控制循環k超過N_P時執行壓力判定程序，所述N_P是恒功率控制循環的最低次數，由用戶根據實際情況自行設定，用以保證超載時的降頻保護操作有效施行；所述壓力判定程序是指：通過判定條件F＜F_N判定是否可以安全恢復恒壓力控制，當滿足判定條件F＜F_N時，仍進行恒功率調頻；當不滿足判定條件F＜F_N時，恒功率控制循環次數k清零，切換至恒壓力控制模塊進行操作；所述功率設定值是額定值的0.9倍，即P_設定＝0.9P_N，保證恒功率調頻下泵機的安全運行；

所述恒功率調頻涉及的功率PID控制中：P_k＝P為第k次采樣值；e_P(k)＝P_設定-P_k為第k次誤差值；為第k次功率值增量，默認e_P(0)＝0；其中K_p2,K_i2,K_d2為預設值；由于P和f³滿足關系；進而頻率設定值：其中L_P為定值，與泵機有關；循環結束后，輸出本次功率PID控制中得出的頻率設定值f_設定；

上述水泵變頻器的超載自動保護控制方法分以下步驟實現：

步驟一、當壓力傳感器實時采集泵機出口的壓力F小于壓力設定值F_N時，控制單元運行恒壓力控制模塊；同時，控制單元實時監控泵機的輸出功率P；

步驟二、當泵機的輸出功率P小于泵機的額定功率P_N時，恒壓力控制模塊繼續運行；當泵機的輸出功率P大于泵機的額定功率P_N時，控制單元運行恒功率控制模塊；并記錄執行恒功率調頻程序的循環次數k；

步驟三、當恒功率調頻程序的循環次數k達到恒功率調頻程序的設定值N_P時，控制單元以F＜F_N為判定條件進行壓力判定：當滿足判定條件F＜F_N時，仍進行恒功率調頻；當不滿足判定條件F＜F_N時，恒功率控制模塊停止運行，恒壓力控制模塊開始運行。