纺丝计量泵控制系统以及纺丝设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及了一种纺织领域，尤其涉及了一种纺丝计量泵控制系统以及纺丝设备。
【背景技术】
[0002]纺丝计量泵是纺丝设备中的一个较为重要的装置，其可以将熔体定量输出，以为后序工位提供熔体。纺丝计量泵的转速决定了熔体的输出量，即当纺丝计量泵的转速越快时，熔体的输出量越大，当纺丝计量泵的转速越慢时，熔体的输出量越小。当一个纺丝计量泵的熔体输出量存在差异时，可能会影响纺丝的均匀性，产品的质量也会随之波动。特别的，一个纺丝设备中往往包括多纺丝计量泵，当各个纺丝计量泵的转速存在差异时，就可能使得由多个纺丝站产生的纺线粗线不均匀。而这些均可能会对后期的织造、染色都可能产生影响，甚至直接影响产品质量。
[0003]为了得到熔体稳定的输出，就需要对纺丝计量泵的转速进行精确控制，即将纺丝计量泵的转速维持在一个稳定值上。在现有技术中，传统的化纤纺丝工厂长期以来使用以下两种控制系统:一种采用三相稀土永磁同步电机和变频器作为控制系统来驱动控制纺丝计量泵。但是三相稀土永磁同步电机需要使用稀土永磁材料，而稀土永磁材料较为稀少珍贵，价格也较高。因而这种控制系统的价格一般较高。另一种采用用于驱动纺丝计量泵的异步电机、编码器和变频器作为控制系统驱动控制纺丝计量泵。这种控制系统通过编码器对异步电机的转速进行实时监控，并将反馈结果反馈给变频器，变频器根据反馈结果对异步电机进行实时调节。这种控制系统对异步电机采用闭环控制，因而控制精度较高。但是在该种方式中，每个控制系统均必须在异步电机上配置编码器，而编码器的成本较高，因而整个控制系统的成本也相对较高。
【实用新型内容】
[0004]为了克服现有技术的上述缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种纺丝计量泵控制系统以及纺丝设备，其能够在保证精度的前提条件下降低成本。
[0005]本实用新型的具体技术方案是:
[0006]一种纺丝计量泵控制系统，该控制系统是由用于驱动所述纺丝计量泵的异步电机和用于控制所述异步电机的变频器组成，所述变频器包括转速设定单元、矢量控制单元和变频器功率控制单元，所述转速设定单元用于接收针对所述纺丝计量泵的设定转速，以生成提供给所述矢量控制单元的转速信号；所述矢量控制单元用于基于所述转速信号和所述变频器的实际状态值，生成待提供给所述变频器功率控制单元的实际频率输出值；所述变频器功率控制单元用于基于所述实际频率输出值生成待提供给所述异步电机的输出值。
[0007]优选地，所述矢量控制单元包括控制模块和电机模型单元，所述控制模块基于所述转速信号和转差率生成给定频率输出值；所述电机模型单元用于接收所述变频器的实际状态值和所述给定频率输出值，以基于所述给定频率输出值和所述变频器的实际状态值生成提供给所述变频器功率控制单元的实际频率输出值。
[0008]优选地，所述转速设定单元包括用于接收软化值的软化值接收单元，所述转速设定单元用于基于所述软化值与所述设定转速生成转速信号。
[0009]优选地，所述转速设定单元还包括滤波单元，所述滤波单元用于对所述转速信号进行滤波处理。
[0010]优选地，所述控制模块包括电压控制单元和所述电流控制单元。
[0011]优选地，所述变频器的实际状态值包括所述变频器的实际电流输出值和实际电压输出值。
[0012]优选地，所述转差率由所述电机模型单元在建立异步电机的电流电压数学模型时生成。
[0013]本实用新型公开了一种纺丝设备，它包括多个纺丝计量泵、以及如上述的纺丝计量泵控制系统。
[0014]本实用新型采用以上结构，省略设置在异步电机上的编码器或其他检测设备和降低了成本的同时，也通过对变频器内部的闭环控制达到了对异步电机精确控制，即将异步电机的转速稳定在理想范围内。
【附图说明】
[0015]在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本实用新型公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本实用新型的理解，并不是具体限定本实用新型各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本实用新型的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本实用新型。
[0016]图1示出了本实用新型中纺丝计量泵控制系统的一具体实施例的结构原理示意图。
[0017]图2为图1中纺丝计量泵控制系统的工作流程示意图。
[0018]图3示出了本实用新型中纺丝计量泵控制系统的另一具体实施例的结构原理示意图。
[0019]图4为图3中纺丝计量泵控制系统的工作流程示意图。
[0020]图5示出了采用了纺丝计量泵控制系统的纺丝设备的一具体实施例的原理示意图。
[0021]以上附图的附图标记为:1、变频器；10、转速设定单元；101、滤波单元；102、软化值接收单元；11、控制模块；111、电压控制单元；112、电流控制单元；12、电机模型单元；13、变频器功率控制单元；14、矢量控制单元；2、异步电机；3、纺丝计量泵；4、输入管；5、熔体管道；6、冷却装置。
【具体实施方式】
[0022]结合附图和本实用新型【具体实施方式】的描述，能够更加清楚地了解本实用新型的细节。但是，在此描述的本实用新型的【具体实施方式】，仅用于解释本实用新型的目的，而不能以任何方式理解成是对本实用新型的限制。在本实用新型的教导下，技术人员可以构想基于本实用新型的任意可能的变形，这些都应被视为属于本实用新型的范围。
[0023]图1为本实用新型中纺丝计量泵控制系统的一具体实施例的原理示意图。参照图1所示，本实施例中，纺丝计量泵控制系统是由用于驱动纺丝计量泵3的异步电机2和用于控制异步电机2的变频器I组成。变频器I包括转速设定单元10、矢量控制单元14和变频器功率控制单元13。转速设定单元10用于接收针对纺丝计量泵3的设定转速，以生成提供给控制模块11的转速信号。矢量控制单元14用于基于所述转速信号和所述变频器I的实际状态值，生成待提供给所述变频器功率控制单元13的实际频率输出值。变频器功率控制单元13用于基于实际频率输出值生成待提供给异步电机2的输出值。
[0024]参照图1所示，在本实施例中，纺丝计量泵控制系统仅仅包含了异步电机2和变频器I两个部分，相较于现有技术中的第二种控制系统，本实施方式的纺丝计量泵控制系统省略了编码器，即在不需要编码器的基础上就可以实现对纺丝计量泵3的精确控制。
[0025]具体的，异步电机2又称感应电动机，其可以将机电能量转换为机械能量。本实施例中的异步电机2的结构与现有技术中的异步电机2相类似，在此不再累述。
[0026]本实施例中，变频器I包括转速设定单元10、矢量控制单元14和变频器功率控制单元13。
[0027]转速设定单元10可以包括一控制面板，以供操作人员通过控制面板输入纺丝计量泵3的设定转速。一般而言，设定转速为诸如400r/min、500r/min或600r/min等数值。转速设定单元10可以将输入的数值转换为变频器I能够识别处理的数字信号。由于设定转速来源于外部，因而设定转速会对变频器I产生一定的干扰。可选地，转速设定单元10还可以包括一滤波单元101。滤波单元101可以采用电容等方式对转速信号进行滤波处理输出，以对来源于外部的设定转速进行滤波以排除干扰。当接收到超过或低于额定范围的设定转速时，转速设定单元10可以发出警告信号或将纺丝计量泵3的转速控制在安全范围内。
[0028]矢量控制单元14包括控制模块11和电机模型单元12。控制模块11基于转速信号和转差率生成给定频率输出值。电机模型单元12用于接收变频器I的实际状态值和控制模块11生成的给定频率输出值，从而基于给定频率输出值和变频器I的实际状态值生成提供给变频器功率控制单元13的实际频率输出值。控制模块11可以获取由电机模型单元12自学习生成的转差率，以基于转速信号和转差率生成给定频率输出值。控制模块11可以包括电压控制单元111和电流控制单元112。电压控制单元111可以基于电机模型中的电压模型对变频器I的输出电压值进行控制。电流控制单元11