[發(fā)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?zhí)枺?/td>: 201910634853.3
• 申請日: 2019-07-15
• 公開（公告）號: CN110374887B
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 邊春元;劉昊侗;杜遠鵬;滿永奎;宋敬元
• 申請（專利權(quán)）人: 東北大學(xué)
• 主分類號: F04D13/06
• 分類號: F04D13/06;F04D15/00
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專利中心 21200
• 代理人: 陳玲玉;梅洪玉

本發(fā)明公開的一種水泵變頻器的超載自動保護控制方法，屬于水泵控制技術(shù)領(lǐng)域。所述水泵系統(tǒng)包括交流電源、壓力傳感器、泵機和專用變頻器。所述專用變頻器包括交流變頻電路和控制單元。所述控制單元包括功率計算模塊、信號采集模塊、恒壓力控制模塊和恒功率控制模塊，負責(zé)輸出電流的頻率設(shè)定值f_設(shè)定。本發(fā)明涉及的超載保護控制方法，主要應(yīng)用于專用變頻器控制單元的控制模塊。控制模塊內(nèi)的恒壓力控制模塊負責(zé)功率判定、恒壓力調(diào)頻；恒功率控制模塊負責(zé)壓力判定、恒功率調(diào)頻。本發(fā)明涉及的超載保護控制方法，通過恒壓力與恒功率調(diào)頻的適時切換，既保證了額定功率范圍內(nèi)的恒壓力控制，同時也實現(xiàn)超載狀態(tài)下的恒功率控制，完成對泵機的有效保護。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于水泵控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種水泵變頻器的超載自動保護控制方法。

背景技術(shù)

目前的供水系統(tǒng)中通常采用恒壓力供水，以保證各樓層用水壓力充足。通過變頻技術(shù)調(diào)節(jié)頻率實現(xiàn)的恒壓控制方法，在城市供水系統(tǒng)中占主流趨勢。所謂恒壓控制，是指對水泵出水口壓力作恒壓調(diào)節(jié)，根據(jù)出水口采集的壓力信號，調(diào)節(jié)變頻器輸出頻率，繼而控制泵機轉(zhuǎn)速。通過變頻技術(shù)實現(xiàn)恒壓供水的設(shè)備都會設(shè)定一個出水口壓力值，以保證壓力恒定。但恒壓控制下的水泵系統(tǒng)出現(xiàn)超載情況時，會給水泵系統(tǒng)造成損傷。舉例：將適用于低層的小功率水泵系統(tǒng)應(yīng)用于高層工作環(huán)境時；水泵與供水水管型號不匹配時等等。諸如此類情況都可能導(dǎo)致泵機遭遇超載問題。

以往的解決方式是挑選出完美符合環(huán)境要求的恒壓控制泵機，對應(yīng)的恒壓參數(shù)要嚴格滿足環(huán)境條件。然而由于用戶方面的人為因素，或其他原因帶來的不匹配問題，都將導(dǎo)致泵機遭受超載情況，甚至使泵機長時間工作在超載工況下。這無疑會大大縮短泵機的使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容

為克服以上情況中恒壓控制下的水泵系統(tǒng)可能遇到超載導(dǎo)致泵機損壞的問題，本發(fā)明提出了一種水泵變頻器的超載自動保護控制方法，以保護泵機的安全運行。

為達到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：

一種水泵變頻器的超載自動保護控制方法，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(tǒng)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(diào)節(jié)泵機的頻率f_設(shè)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；計算模塊用于執(zhí)行相關(guān)計算；信號采集模塊將壓力傳感器采集到的信號傳輸給計算模塊；控制模塊包括恒壓力控制模塊和恒功率控制模塊，負責(zé)輸出電流的頻率設(shè)定值f_設(shè)定。

本發(fā)明涉及的超載保護控制方法，主要通過恒壓力與恒功率調(diào)頻的適時切換，既保證了額定功率范圍內(nèi)的恒壓力控制，同時也實現(xiàn)超載狀態(tài)下的恒功率控制，完成對泵機的有效保護。

所述恒壓力控制模塊，與以往的PID恒壓力控制方式的不同之處在于，增添了功率判定條件P＜P_N。所述恒壓力控制模塊包含功率判定程序和恒壓力調(diào)頻程序。所述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(diào)頻；當不滿足判定條件P＜P_N時，循環(huán)次數(shù)k清零，切換至恒功率控制模塊進行操作。

所述恒壓力調(diào)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；

為的第k次壓力值增量，默認e_F(0)＝0；其中K_p1,K_i1,K_d1為預(yù)設(shè)值；

由于F和f²滿足關(guān)系；