专利名称：变频器驱动多电机控制系统的优化切换系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电机技术领域，特别涉及一种变频器驱动多电机控制系统的优化切换系统。
背景技术：
变频器驱动电机控制系统一般用于控制流量或压力等应用场合。参见图I，该图为一种现有变频器驱动电机控制系统示意图，在一个变频器驱动电机控制系统中采用单个大容量电机。参见图2，该图为另一种现有变频器驱动电机控制系统示意图，在一个变频器驱动电机控制系统中配置多个功率较小的电机。两者方式相比而言，采用多个功率较小的电机方式具有以下几个优势单个大容量电机的价格会高于多个总容量相同的小电机的价格；多个电机控制时，各电机可定时轮换工作，延长电机寿命；即便其中一个电机故障时，将其从系统中切出后，其他几个电机仍可正常工作，整个系统的可靠性提高；单个电机控制时，当负载较轻时，电机工作在低转速状态，变频器和电机此时的效率较低；同样负载情况下，多电机控制时，部分电机停转，变频器和剩余运行电机工作在更接近额定状态，效率较高；单个电机控制时，需要变频器容量较大，价格也会较高。但在变频器驱动电机控制系统中采用多电机控制时，当负载情况或控制目标发生变化时，会涉及到电机的切入和切出，而切换过程中，会对系统(流量或压力等)产生较大的冲击，控制对象会产生较大波动。参见图2至图4，图2为现有变频器驱动多电机控制系统示意图，图3是现有变频器驱动多电机闭环控制系统示意图，图4是现有变频器驱动多电机闭环控制系统切换状态图。以恒压供水为例，控制环路根据供水管道给定压力和压力传感器所采集的反馈压力之差做PI闭环得到变频器目标输出频率(目标输出频率=比例项+积分项，比例项=比例系数*差值，积分项=Σ积分系数*差值)，再经加减速处理得到实际输出频率，通过调节输出频率来调节电机Ml转速从而调节管道压力，其它电机在变频器到达上限或下限频率仍无法满足给定压力时电机的切入或切出。电机切入、切出对控制对象即供水管道压力的影响如下tl时刻，由于用水量增加，为了保持供水管道压力恒定，电机M2切入工频运行，由于电机M2转速上升速度超过了电机Ml的压力闭环调节速度，tl t2时间段内，管道压力迅速上升Aup_l ；t2结束时刻，电机M2加速结束，t2 t3时间段内，电机Ml通过压力闭环调节转速，压力逐渐恢复给定值；当用水量继续增加时，电机M3切入工频，其影响情况与电机M2切入类似；当用水量减少时，t4时刻最先切入工频的电机M2切出工频，电机M2转速下降，由于电机M2转速下降速度超过了电机Ml的压力闭环调节速度，t4 t5时间段内，管道压力迅速下降Adn_l ；t5 t6时间段内，电机Ml通过压力闭环调节转速，压力逐渐恢复给定值。由于切入和切出电机转速变化快，如果仍采用常规的PI闭环调节方式，调节速度慢、滞后大，无法对控制对象(如管道压力)的波动进行有效平抑。因此，如何提供一种变频器驱动多电机控制系统的优化切换方法和系统，能够避免电机的切入和切出的切换过程中，对变频器驱动电机控制系统(流量或压力等)产生较大的冲击，是本领域技术人员需要解决的技术问题。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题是提供一种变频器驱动多电机控制系统的优化切换方法和系统，用于避免电机的切入和切出的切换过程中，对变频器驱动电机控制系统(流量或压力等)产生较大的冲击。·本实用新型提供了一种变频器驱动多电机控制系统的优化切换系统，其特征在于，所述优化切换系统应用于变频器驱动多电机控制系统，所述优化切换系统包括第一判断单元，用于判断是否需要电机切入，并且若需要电机切入，则通知控制单元，若不需要电机切入，则通知第二判断单元；第二判断单元，用于在不需要电机切入时，判断是否需要电机切出，并且若需要电机切出，则通知控制单元，若不需要电机切出，则退出；控制单元，用于在执行电机切入的同时，控制将变频器目标输出频率置为变频器下限频率，在执行电机切出的同时，控制将变频器目标输出频率置为变频器上限频率。与现有技术相比，本实用新型具有以下优点本实用新型提供的变频器驱动多电机控制系统的优化切换系统由于切换时预置了变频器输出目标频率，所以可以实现输出频率的变化和工频电机转速的变化相抵消，抑制了控制对象的波动。进一步的方案，由于在切换过程中采用了针对动态过程优化的环路参数，进一步抑制了波动，且缩短了环路调节时间。
图I是一种现有变频器驱动电机控制系统不意图；图2是另一种现有变频器驱动电机控制系统不意图；图3是现有变频器驱动多电机闭环控制系统示意图；图4是现有变频器驱动多电机闭环控制系统切换状态图；图5是本实用新型第一实施例所述变频器驱动多电机控制系统的优化切换方法流程图；图6是与本实用新型实施例所述方法相对应的变频器的目标输出频率和实际输出频率与现有方式的对比示意图；图7是本实用新型实施例所述变频器驱动多电机控制系统的优化切换方法切换状态图；图8是本实用新型实施例所述变频器驱动多电机控制系统的优化切换方法用于恒压供水的控制环路框图；[0031]图9是本实用新型实施例所述变频器驱动多电机控制系统的优化切换方法用于恒温送风的控制环路框图；图10是本实用新型实施例所述变频器驱动多电机控制系统的优化切换系统结构图。
具体实施方式
本实用新型提供一种变频器驱动多电机控制系统的优化切换方法和系统，用于避免电机的切入和切出的切换过程中，对变频器驱动电机控制系统(流量或压力等)产生较大的冲击。为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式
做详细的说明。参见图5，该图是本实用新型第一实施例所述变频器驱动多电机控制系统的优化·切换方法流程图。本实用新型第一实施例所述变频器驱动多电机控制系统的优化切换方法可以应用于变频器驱动多电机控制系统，所述方法包括以下步骤S100、判断是否需要电机切入？若需要电机切入，则执行步骤S200 ;若不需要电机切入则执行步骤S300。S200、电机切入的同时，将变频器目标输出频率置为变频器下限频率。所述变频器目标输出频率的计算公式为变频器目标输出频率=比例项+积分项；比例项=比例系数*差值；积分项=Σ积分系数*差值；所述差值为所述变频器驱动多电机控制系统的控制对象的给定值与反馈值的差值。以恒压供水为例，差值即为供水管道给定压力和压力传感器所采集的反馈压力之间的差值。由于目标频率=比例项+积分项 积分项，因此在执行电机切入的同时,可以通过控制将积分项置为变频器下限频率实现。S300、判断是否需要电机切出？若需要电机切出，则执行步骤S400 ;若不需要电机切出，则执行步骤S500退出。S400、在电机切出的同时，将变频器目标输出频率置为变频器上限频率。同样由于目标频率=比例项+积分项 积分项，在执行电机切出的同时，可以控制将积分项置为变频器上限频率。本实用新型第二实施例所述变频器驱动多电机控制系统的优化切换方法相对第一实施例的区别在于，还包括如下步骤在电机切入或切出的切换过程中，将变频器闭环控制环路参数置为针对动态优化的参数。电机切入或切出的切换结束后，将变频器闭环控制环路参数恢复正常参数。所述变频器闭环控制环路参数具体可以包括比例系数和积分系数，所述针对动态优化的参数具体可以为动态比例系数和动态积分系数。[0052]在电机切入或切出的切换过程中，具体可以将变频器闭环控制环路参数的比例系数置为动态比例系数；并且将变频器闭环控制环路参数的积分系数置为动态积分系数。所述正常参数具体可以包括正常比例系数和正常积分系数。在电机切入或切出的切换结束后，具体可以将变频器闭环控制环路参数的比例系数置为正常比例系数，并且将变频器闭环控制环路参数的积分系数置为正常积分系数。为了便于本领域技术人员的直观理解，下面结合图6具体说明本实用新型相对现有技术的优势。参见图6，该图是与本实用新型实施例所述方法相对应的变频器的目标输出频率和实际输出频率与现有方式的对比示意图。如图6所示，以电机切入为例，对比本实用新型和现有技术两种切换方式变频器的目标输出频率和实际输出频率。I、tl之前变频器运行于频率fl ；tl时刻，某电机切入工频运行。2、tl t2 :对于现有常规切换方式，由于闭环反馈大于给定，通过PI计算，目标输出频率下降，实际输出频率按减速时间随之下降。对于优化切换方式，tl时刻，目标输出频率置为下限频率，tl t2时间段内，由于闭环反馈值大于给定值，控制目标输出频率维持在下限频率，即环路处于负饱和状态，实际输出频率按减速时间下降。3、t2 t3 :对于现有常规切换方式，由于闭环反馈值大于给定值，目标输出频率继续下降；对于优化切换方式，由于闭环反馈值小于给定值，环路退出饱和，目标输出频率到达稳态值f2，由于本实用新型第二实施例进一步采用了针对动态过程优化的PI参数，环路更快的进入了稳态。4、t3 t4 :对于现有常规切换方式，目标输出频率继续下降直至目标值f2，环路进入稳态；对于优化切换方式，实际输出频率到达目标值。5、t4 t5 :对于现有常规切换方式，实际输出频率到达目标值。对于优化切换方式，已提前进入稳态。参见图7，该图是本实用新型实施例所述变频器驱动多电机控制系统的优化切换方法切换状态图。如图7所示，一方面，由于本实用新型实施例所述变频器驱动多电机控制系统的优化切换方法切换时预置了变频器输出目标频率，输出频率的变化和工频电机转速的变化相抵消，抑制了控制对象的波动。另一方面，由于本实用新型第二实施例所述变频器驱动多电机控制系统的优化切换方法在切换过程中采用了针对动态过程优化的环路参数，更加抑制了波动，且缩短了环路调节时间。参见图8，该图是本实用新型实施例所述变频器驱动多电机控制系统的优化切换方法用于恒压供水的控制环路框图。如图2所示，在多泵控制恒压供水场合，变频器驱动水泵M1，其它水泵通过接触器切入或切出工频。[0072]如图8所示的控制环路框图，给定管道压力和反馈管道压力之差得到误差项(SP前文所述差值)，正常工作情况下，采用正常比例系数和积分系数，比例项和积分项合成后做PI运算得到目标输出频率。当有水泵切入时，具体可以将积分项在切入瞬间项置为下限频率，因此目标输出频率也为下限频率。环路系数置可以为动态比例系数和动态积分系数。当有水泵切出时，具体可以将积分项在切入瞬间项置为上限频率，因此目标输出频率也为上限频率，环路系数置可以为动态比例系数和动态积分系数。当切换过程完成后，环路系数恢复正常值。参见图9，该图是本实用新型实施例所述变频器驱动多电机控制系统的优化切换方法用于恒温送风的控制环路框图。如图2所示，在多风机恒温送风场合，变频器驱动风机M1，其它风机通过接触器切入或切出工频。·如图9所示的控制环路框图，给定温度和反馈温度之差得到误差项(即差值)，正常工作情况下，采用正常比例系数和积分系数，比例项和积分项合成后做PI运算得到目标输出频率。当有风机切入时，具体可以将积分项在切入瞬间项置为下限频率，此时目标输出频率也为下限频率，环路系数置可以为动态比例系数和动态积分系数；当有风机切出时，具体可以将积分项在切入瞬间项置为上限频率，此时目标输出频率也为上限频率，环路系数置可以为动态比例系数和动态积分系数。当切换过程完成后，环路系数恢复正常值。本实用新型实施例所述变频器驱动多电机控制系统的优化切换方法主要用于变频器驱动的多电机控制场合，例如供水、供风、供暖、供油等。参见图10，该图是本实用新型实施例所述变频器驱动多电机控制系统的优化切换系统结构图。本实用新型实施例所述变频器驱动多电机控制系统的优化切换系统，应用于变频器驱动多电机控制系统，具体包括第一判断单元1，用于判断是否需要电机切入？若需要电机切入，则通知控制单元2 ;若不需要电机切入则通知第二判断单元3 ；第二判断单元3，用于在不需要电机切入时，判断是否需要电机切出？若需要电机切出，则通知控制单元2 ;若不需要电机切出，则退出；控制单元2，用于在执行电机切入的同时，控制将变频器目标输出频率置为变频器下限频率；在执行电机切出的同时，控制将变频器目标输出频率置为变频器上限频率。所述变频器目标输出频率=比例项+积分项；比例项=比例系数*差值；积分项=Σ积分系数*差值；所述差值为所述变频器驱动多电机控制系统的控制对象的给定值与反馈值的差值。进一步，所述控制单元2在执行电机切入的同时，控制将积分项置为变频器下限频率；在执行电机切出的同时，控制将积分项置为变频器上限频率。[0093]所述控制单元2，进一步在电机切入或切出的切换过程中，将变频器闭环控制环路参数置为针对动态优化的参数；在电机切入或切出的切换结束后，将变频器闭环控制环路参数恢复正常参数。所述变频器闭环控制环路参数包括比例系数和积分系数；所述针对动态优化的参数为动态比例系数和动态积分系数；所述控制单元2在电机切入或切出的切换过程中，将变频器闭环控制环路参数的比例系数置为动态比例系数；将变频器闭环控制环路参数的积分系数置为动态积分系数；所述正常参数包括正常比例系数和正常积分系数；所述控制单元2在电机切入或切出的切换结束后，将变频器闭环控制环路参数的比例系数置为正常比例系数，将变频器闭环控制环路参数的积分系数置为正常积分系数。·[0098]本实用新型实施例所述变频器驱动多电机控制系统的优化切换系统，可以对应前文所述方法中的任何一种，具体不再详述。根据上述描述可知，本实用新型实施例公开了以下技术方案，包括但不限于方案I、一种变频器驱动多电机控制系统的优化切换方法，其特征在于，所述方法应用于变频器驱动多电机控制系统，所述方法包括以下步骤判断是否需要电机切入；若需要电机切入，则执行电机切入的同时，将变频器目标输出频率置为变频器下限频率；以及若不需要电机切入，则判断是否需要电机切出，若需要电机切出，则执行电机切出的同时，将变频器目标输出频率置为变频器上限频率，以及若不需要电机切出，则退出。方案2、根据方案I所述的变频器驱动多电机控制系统的优化切换方法，其特征在于，所述变频器目标输出频率=比例项+积分项；其中，比例项=比例系数*差值；积分项=Σ积分系数*差值；其中，所述差值为所述变频器驱动多电机控制系统的控制对象的给定值与反馈值的差值。方案3、根据方案2所述的变频器驱动多电机控制系统的优化切换方法，其特征在于，在执行电机切入的同时，控制将积分项置为变频器下限频率；以及在执行电机切出的同时，控制将积分项置为变频器上限频率。方案4、根据方案2或3所述的变频器驱动多电机控制系统的优化切换方法，其特征在于，在电机切入或切出的切换过程中，将变频器闭环控制环路参数置为针对动态优化的参数；以及电机切入或切出的切换结束后，将变频器闭环控制环路参数恢复正常参数。[0118]方案5、根据方案4所述的变频器驱动多电机控制系统的优化切换方法，其特征在于，所述变频器闭环控制环路参数包括比例系数和积分系数；所述针对动态优化的参数为动态比例系数和动态积分系数；在电机切入或切出的切换过程中，将变频器闭环控制环路参数的比例系数置为动态比例系数；将变频器闭环控制环路参数的积分系数置为动态积分系数；所述正常参数包括正常比例系数和正常积分系数；以及在电机切入或切出的切换结束后，将变频器闭环控制环路参数的比例系数置为正常比例系数，将变频器闭环控制环路参数的积分系数置为正常积分系数。方案6、一种变频器驱动多电机控制系统的优化切换系统，其特征在于，所述优化切换系统应用于变频器驱动多电机控制系统，所述优化切换系统包括第一判断单元，用于判断是否需要电机切入，并且若需要电机切入，则通知控制单元，若不需要电机切入，则通知第二判断单元；第二判断单元，用于在不需要电机切入时，判断是否需要电机切出，并且若需要电机切出，则通知控制单元，若不需要电机切出，则退出；控制单元，用于在执行电机切入的同时，控制将变频器目标输出频率置为变频器下限频率，在执行电机切出的同时，控制将变频器目标输出频率置为变频器上限频率。方案7、根据方案6所述的变频器驱动多电机控制系统的优化切换系统，其特征在于，所述变频器目标输出频率=比例项+积分项；其中，比例项=比例系数*差值；积分项=Σ积分系数*差值；其中，所述差值为所述变频器驱动多电机控制系统的控制对象的给定值与反馈值的差值。方案8、根据方案7所述的变频器驱动多电机控制系统的优化切换系统，其特征在于，所述控制单元在执行电机切入的同时，控制将积分项置为变频器下限频率，在执行电机切出的同时，控制将积分项置为变频器上限频率。方案9、根据方案7或8所述的变频器驱动多电机控制系统的优化切换系统，其特征在于，所述控制单元，进一步在电机切入或切出的切换过程中，将变频器闭环控制环路参数置为针对动态优化的参数，在电机切入或切出的切换结束后，将变频器闭环控制环路参数恢复正常参数。方案10、根据方案9所述的变频器驱动多电机控制系统的优化切换系统，其特征在于，所述变频器闭环控制环路参数包括比例系数和积分系数；所述针对动态优化的参数为动态比例系数和动态积分系数；所述控制单元在电机切入或切出的切换过程中，将变频器闭环控制环路参数的比例系数置为动态比例系数，将变频器闭环控制环路参数的积分系数置为动态积分系数；所述正常参数包括正常比例系数和正常积分系数；所述控制单元在电机切入或切出的切换结束后，将变频器闭环控制环路参数的比例系数置为正常比例系数，将变频器闭环控制环路参数的积分系数置为正常积分系数。以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制。虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技 术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本实用新型技术方案保护的范围内。
权利要求1.一种变频器驱动多电机控制系统的优化切换系统，其特征在于，所述优化切换系统应用于变频器驱动多电机控制系统，所述优化切换系统包括第一判断单元，用于判断是否需要电机切入，并且若需要电机切入，则通知控制单元，若不需要电机切入，则通知第二判断单元； 第二判断单元，用于在不需要电机切入时，判断是否需要电机切出，并且若需要电机切出，则通知控制单元，若不需要电机切出，则退出； 控制单元，用于在执行电机切入的同时，控制将变频器目标输出频率置为变频器下限频率，在执行电机切出的同时，控制将变频器目标输出频率置为变频器上限频率。
2.根据权利要求I所述的变频器驱动多电机控制系统的优化切换系统，其特征在于， 所述变频器目标输出频率=比例项+积分项； 其中， 比例项=比例系数*差值； 积分项=Σ积分系数*差值； 其中，所述差值为所述变频器驱动多电机控制系统的控制对象的给定值与反馈值的差值。
3.根据权利要求2所述的变频器驱动多电机控制系统的优化切换系统，其特征在于，所述控制单元在执行电机切入的同时，控制将积分项置为变频器下限频率，在执行电机切出的同时，控制将积分项置为变频器上限频率。
4.根据权利要求2或3所述的变频器驱动多电机控制系统的优化切换系统，其特征在于， 所述控制单元，进一步在电机切入或切出的切换过程中，将变频器闭环控制环路参数置为针对动态优化的参数，在电机切入或切出的切换结束后，将变频器闭环控制环路参数恢复正常参数。
5.根据权利要求4所述的变频器驱动多电机控制系统的优化切换系统，其特征在于， 所述变频器闭环控制环路参数包括比例系数和积分系数； 所述针对动态优化的参数为动态比例系数和动态积分系数； 所述控制单元在电机切入或切出的切换过程中，将变频器闭环控制环路参数的比例系数置为动态比例系数，将变频器闭环控制环路参数的积分系数置为动态积分系数； 所述正常参数包括正常比例系数和正常积分系数； 所述控制单元在电机切入或切出的切换结束后，将变频器闭环控制环路参数的比例系数置为正常比例系数，将变频器闭环控制环路参数的积分系数置为正常积分系数。
专利摘要本实用新型提供一种变频器驱动多电机控制系统的优化切换系统，能避免在电机的切入和切出的切换过程中对变频器驱动电机控制系统产生较大的冲击。该优化切换系统应用于变频器驱动多电机控制系统，并且包括第一判断单元，用于判断是否需要电机切入，并且若需要电机切入，则通知控制单元，若不需要电机切入，则通知第二判断单元；第二判断单元，用于在不需要电机切入时，判断是否需要电机切出，并且若需要电机切出，则通知控制单元，若不需要电机切出，则退出；控制单元，用于在执行电机切入的同时，控制将变频器目标输出频率置为变频器下限频率，在执行电机切出的同时，控制将变频器目标输出频率置为变频器上限频率。
文档编号H02P5/74GK202759406SQ201220314018
公开日2013年2月27日 申请日期2012年6月28日 优先权日2012年6月28日
发明者王雷 申请人:控制技术有限公司