一种基于实时反馈的单片机控制功率分配方法及系统

本发明涉及中频感应熔炼，尤其涉及一种基于实时反馈的单片机控制功率分配方法及系统。

背景技术：

1、本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

2、目前市场上的中频炉熔炼系统多数为一台电源对应多个中频炉，简称一电多炉，如图1所示，变压器额定功率容量(系统总功率)为p总，其他设备额定功率为ps，每台中频炉的最大输出功率(功率限制值)为p，一般情况下，p总＜np+ps。由于系统中存在其他设备会占用一部分功率以及变压器的额定功率p总的容量有限，则当变压器额定功率容量完全利用时，p总＝p1+p2+…+pn+ps，p1～pn为各台中频炉在工作时的额定功率，每一台中频炉的额定功率小于其最大输出功率(功率限制值)，即pi＜p(i＝1,2,3,…,n-1,n)。

3、然而发明人发现，现有功率分配系统电位计只能调节中频炉给定功率，而无法监测和调节中频炉实际输出功率，导致中频炉系统变压器额定功率p总容量利用不充分、熔炼耗时长。主要原因是熔炼过程中存在以下问题：有条件输出功率的中频炉由于系统总功率给定限制而无法输出功率；有一部分中频炉由于电容电压，线圈电流，中频电压，斩波输出电流等各种限制而无法输出给定功率的情况，因此实际输出功率小于系统为其分配的额定功率值pi(i＝1,2,3,…,n-1,n)，导致变压器额定功率容量利用不充分；另外变压器下经常会接入其它设备，现有的方式是按照这些其它设备的额定功率来预留变压器容量，而这些设备往往与中频炉不同时运行，因此也会造成变压器容量的浪费。由于上述原因产生的未被利用的功率设为δp，δp＝p总-p实，p实为每台中频炉实际输出功率总和。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种基于实时反馈的单片机控制功率分配方法及系统，通过实时监测中频炉实际输出功率和变压器下其它设备的实时功率，利用闭环反馈调节将未利用功率集中平均分配至其他正常工作的中频炉，弥补了电位计只能调节中频炉给定功率，而无法监测和调节中频炉实际输出功率的不足，可以有效解决现存中频炉系统变压器额定功率容量利用不充分、熔炼耗时长的问题。

2、为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

3、本发明第一方面提供了一种基于实时反馈的单片机控制功率分配方法，包括：

4、1、采集中频炉每一炉的功率给定信号；

5、2、当多路给定信号总和小于系统总功率给定值时，根据各自原始电压值进行功率调整，各路之间互不干涉；

6、3、当多路给定信号总和大于系统总功率给定值时，根据各自原始电压值在系统总功率给定值中占的比例权重来分配调整。

7、4、采集中频炉中每一炉的功率信号，同时采集变压器下其它设备的实时功率，将中频炉实时功率信号与其它设备实时功率进行求和计算；

8、5、将实时功率信号的总和与系统总功率给定值相比较，计算出系统剩余容量值。

9、6、将未利用功率进行重新分配，检测实际功率达到给定功率且给定功率小于功率限制值的中频炉并增加其给定功率，同时检测实际功率未达到给定功率的中频炉并降低其给定值，最终在所有中频炉给定值的总和不超过系统总功率的情况下对其功率进行动态优化分配。

10、本发明第二方面提供了一种基于实时反馈的单片机控制功率分配系统，包括：

11、上位机、电位计、变压器、主控制器和主控板，所述上位机用于监视功率分配系统的输入输出参数，并在线修改中频炉系统总功率限制的设定值号；主控制器用于根据多路电位计所采集的功率信号自动进行功率分配调整，并将调整后的多路功率信号分别转换为给定电压发送给主控板。

12、进一步的，主控制器包括单片机及其信号输出电路，所述单片机用于对多路功率信号和未利用功率信号自动进行功率分配调整，所述信号输出电路用于将多路分配调整后的功率信号分别转换为给定电压。

13、进一步的，所述信号输出电路包括d/a转换芯片和可控精密稳压源，所述d/a转换芯片用于同时输出多路不同电压范围的模拟量信号，所述可控精密稳压源用于为d/a转换芯片提供电压基准。

14、进一步的，所述主控板有若干，每一炉均设置有主控板，每路主控板分别对应接受一路给定电压信号。

15、本发明第三方面提供了一种介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现如本发明第一方面所述的基于实时反馈的单片机控制功率分配方法中的步骤。

16、本发明第四方面提供了一种设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现如本发明第一方面所述的基于实时反馈的单片机控制功率分配方法中的步骤。

17、以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：

18、本发明在原有中频炉熔炼系统的基础之上，接入单片机控制功率分配系统。通过与单片机控制功率分配系统连接的电位计旋钮调节中频炉的给定功率，单片机控制功率分配系统根据变压器额定功率容量、每台设备给定功率、每台设备实际输出功率及系统其它设备的实际功率来进行综合调度和分配。

19、本发明公开了一种基于实时反馈的单片机控制功率分配方法及系统，通过实时监测中频炉实际输出功率，利用闭环反馈调节将未利用功率集中平均分配至其他正常工作的中频炉，弥补了电位计只能调节中频炉给定功率，而无法监测和调节中频炉实际输出功率的不足，可以有效解决现存中频炉系统变压器额定功率容量利用不充分、熔炼耗时长的问题。

20、本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

1.一种基于实时反馈的单片机控制功率分配方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的基于实时反馈的单片机控制功率分配方法，其特征在于，根据功率给定信号统一进行功率分配调整的具体步骤为：

3.如权利要求1所述的基于实时反馈的单片机控制功率分配方法，其特征在于，对未利用功率进行集中分配的具体步骤为：当多路实际输出功率给定信号小于系统总功率，单片机根据各自电压值在总功率给定值中占的比例权重来分配调整。

4.如权利要求3所述的基于实时反馈的单片机控制功率分配方法，其特征在于，根据采集的各路变压器功率信号，计算系统所允许的最大功率。

5.一种基于实时反馈的单片机控制功率分配系统，其特征在于，包括：

6.如权利要求5所述的基于实时反馈的单片机控制功率分配系统，其特征在于，主控制器包括单片机及其信号输出电路，所述单片机用于对多路功率信号和未利用功率信号自动进行功率分配调整，所述信号输出电路用于将多路分配调整后的功率信号分别转换为给定电压。

7.如权利要求5所述的基于实时反馈的单片机控制功率分配系统，其特征在于，所述信号输出电路包括d/a转换芯片和可控精密稳压源，所述d/a转换芯片用于同时输出多路不同电压范围的模拟量信号，所述可控精密稳压源用于为d/a转换芯片提供电压基准。

8.如权利要求5所述的基于实时反馈的单片机控制功率分配系统，其特征在于，所述主控板有若干，每一炉均设置有主控板，每路主控板分别对应接受一路给定电压信号。

9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其中存储有多条指令，所述指令适于由终端设备的处理器加载并执行权利要求1-4中任一项所述的基于实时反馈的单片机控制功率分配方法。

10.一种终端设备，其特征在于，包括处理器和计算机可读存储介质，处理器用于实现各指令；计算机可读存储介质用于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行权利要求1-4中任一项所述的基于实时反馈的单片机控制功率分配方法。

技术总结
本发明公开了一种基于实时反馈的单片机控制功率分配方法及系统，涉及中频感应熔炼技术领域。该系统包括上位机、电位计、变压器、主控制器和主控板，单片机控制功率分配方法具体包括以下步骤：采集中频炉中每一炉的功率信号；根据实时功率信号的和与系统总功率输出功率给定信号；根据功率给定信号统一进行功率分配调整；当监测到某一路实际功率信号小于某一路主控板的功率给定信号时，则获取未利用功率，并对未利用功率进行集中分配。本发明通过实时监测中频炉实际输出功率，利用闭环反馈调节将未利用功率集中平均分配至其他正常工作的中频炉，有效解决现存中频炉系统变压器额定功率容量利用不充分、熔炼耗时长的问题。

技术研发人员：侯延进,张本辉,王波,王鲁元,张同坤
受保护的技术使用者：山东省科学院能源研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13