CN104201940B - 一种电机控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种电机控制系统及方法，所述系统包括电机组，并为所述电机组设置一个电源和一个控制器；所述电机组中包括若干电机；具体为：所述控制器根据控制策略向所述电机组中电机发送控制指令；所述电源向电机组中执行所述控制指令的电机供电；所述电机组中同时执行控制指令的电机数量，不大于所述电源的额定负载数量。

Description

一种电机控制系统及方法

技术领域

本发明涉及电气技术领域，特别涉及一种电机控制系统及方法。

背景技术

塔式太阳能热发电，是指通过大量的定日镜反射太阳能到吸热塔上，将太阳能转换为热能，再经过蓄热环节，输入到热动力机而膨胀做工，带动发电机进行发电。可见在塔式太阳能热发电过程当中，定日镜作为能量最初的来源，影响是非常大的。

定日镜必须能够针对不同时间、季节或者地域之下阳光的方向，调节自身的角度，从而始终将太阳光反射到吸热塔上，以便于更高效的吸收太阳能。现有技术中，每个定日镜都配有至少两个专用的电机，共同控制定日镜的方位角和高度角。另配有独立的电源，为电机运行提供电能。也就是说，设置一个定日镜，就必须同时为其设置至少两个电机和一个电源。

不过实际上，定日镜在工作过程中，也并非是始终都在旋转。一般仅仅有1/5～1/20的时间里需要旋转，大部分时间内还是固定不动的。所以，每个定日镜对应的电源，也在多数时间里处在空闲状态，使用率不高。

所以现有技术存在的缺陷在于，为每个定日镜的电机都配置独立的电源，使得电源的使用率不高，即提高了发电系统的整体成本，也造成了资源和能源的浪费。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种电机控制系统及方法，实现利用同一电源对多个电机进行供能。

为实现上述目的，本发明有如下技术方案：

一种电机控制系统，所述系统包括电机组，并为所述电机组设置一个电源和一个控制器；所述电机组中包括若干电机；具体为：

所述控制器根据控制策略向所述电机组中电机发送控制指令；

所述电源向电机组中执行所述控制指令的电机供电；所述电机组中同时执行控制指令的电机数量，不大于所述电源的额定负载数量。

所述控制器包括：

控制指令模块，用于生成控制指令，并根据控制策略向所述电机组中电机发送控制指令；

查询指令模块，用于生成查询指令，并向所述电机组中电机发送所述查询指令。

所述查询指令模块包括：

查询单元，用于生成查询指令，向所述电机组中电机发送所述查询指令；

处理单元，用于接收所述电机反馈的查询报文，以获悉所述电机状态；或在未接收到所述查询报文时，判断所述电机掉线。

所述系统还为电机组中每个电机配置一个驱动器，具体为：

所述驱动器用于将所述电源提供的电能转换为所述电机的额定电流，并输出至所述电机。

一种电机控制方法，所述方法中包括电机组，并为所述电机组设置一个电源和一个控制器；所述电机组中包括若干电机；所述方法包括：

所述控制器根据控制策略向所述电机组中电机发送控制指令；

所述电源向电机组中执行所述控制指令的电机供电；所述电机组中同时执行控制指令的电机数量，不大于所述电源的额定负载数量。

所述控制器根据控制策略向所述电机组中电机发送控制指令具体为：

控制器设置执行队列和等待队列；

控制器将所述执行队列中的控制指令发送至相应的电机，以使所述电机根据所述控制指令驱动相应的定日镜旋转；

当生成针对电机的控制指令，则控制器根据控制策略将所述控制指令添加到执行队列或等待队列中。

所述执行队列中控制指令的数量不大于所述电源的额定负载数量，所述等待队列中控制指令的数量不大于电机组中电机的数量；所述控制指令具有优先级；则所述控制器根据控制策略将所述控制指令添加到执行队列或等待队列中具体为：

当生成针对电机的新控制指令，则判断执行队列中是否已经存在针对该电机的控制指令；若存在则删除执行队列中针对该电机的控制指令，并将所述的新控制指令加入到等待队列；

若执行队列中不存在针对该电机的控制指令，则判断执行队列中是否有优先级低于所述新控制指令的控制指令；若存在则将优先级低于所述新控制指令的控制指令移动到所述等待队列，并将所述新控制指令加入到所述执行队列；

若执行队列中不存在优先级低于所述新控制指令的控制指令，则判断等待队列中是否已经存在针对该电机的控制指令；

若等待队列中已经存在针对该电机的控制指令，则删除等待队列中针对该电机的控制指令，并将所述新控制指令加入到等待队列；否则直接将所述新控制指令加入到所述等待队列。

所述方法还包括：

当执行队列中控制指令完成执行，则从所述执行队列中删除完成执行的控制指令，并将等待队列中优先级最高的控制指令移入所述执行队列。

所述方法还包括：

当生成针对电机的新控制指令后，预先向所述电机发送查询执行，以判断所述电机是否掉线，若所述电机未掉线，则根据所述控制策略将所述新控制指令加入执行队列或等待队列。

所述方法还包括：

当所述电机掉线，则删除针对电机的新控制指令，并且删除执行队列和等待队列中针对该电机的控制指令。

通过以上技术方案可知，本发明存在的有益效果是：实现了一个电机组中若干电机共用一个电源，减少了塔式太阳能热发电系统中电源的数量，提高了电源的利用效率，节约的成本；另外通过控制策略协调的对电机组中多个电机进行控制，使电源提供的电能能够合理分配，避免了电力不足的问题出现。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所述系统结构示意图；

图2为本发明实施例所述方法流程图；

图3为本发明另一实施例所述方法流程图；

图4为本发明另一实施例中所述控制策略流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1所示，为本发明所述电机控制系统的具体实施例。本实施例中，所述系统包括电机组；所述电机组中包括若干电机；并为所述电机组设置一个电源和一个控制器；即电机组中所有的电机，将由同一控制器进行控制，并且由同一电源供电。需要说明的是，所述系统可以应用在塔式太阳能热发电系统当中，利用所述电机控制定日镜的旋转，但并非仅限于此；在其他存在分布式电机的场景之下，也可以利用本实施例中系统的具体结构，对分布式电机进行有效的控制。

可见本实施例中一个电机组中若干电机共用一个电源，不同于现有技术中每个电机对应设置一个电源，能够大量的减少电源的数量。

本实施例中，由于电机组中多个电机均由同一电源供电，而电源额定能够负载的电机数量(也就是电源同一时间能够驱动的电机数量)有限，一般会小于电机组中电机数量，所以本实施例中将需要额外提供一种合理的控制策略，以协调对于电机的控制，避免出现电源供能不足的问题。

所述控制器将根据控制策略向所述电机组中电机发送控制指令，以使所述电机根据所述控制指令驱动相应的定日镜旋转。根据所述控制策略向电机发送控制指令，就可以使电机按照特定的顺序协调的接收控制指令并驱动定日镜旋转。同时所述电源向电机组中执行所述控制指令的电机供电；所述电机组中同时执行控制指令的电机数量，不大于所述电源的额定负载数量。所述控制策略的具体内容可以有多种形式，在本实施例中不作具体的限定，凡是能够合理的协调控制电机的相关策略，均可以结合在本实施例的整体技术方案中。

本实施例中，所述控制器向电机发出的指令除控制指令之外，还可以发送查询指令。具体的，所述控制器包括：

控制指令模块，用于生成控制指令，并根据控制策略向所述电机组中电机发送控制指令。

查询指令模块，用于生成查询指令，并向所述电机组中电机发送所述查询指令。

通过向电机发送查询指令，控制器可以获悉电机的实时状态，也可以由此判断电机是否掉线。所以所述查询指令模块包括：

查询单元，用于生成查询指令，向所述电机组中电机发送所述查询指令。

处理单元，用于接收所述电机反馈的查询报文，以获悉所述电机状态；或在未接收到所述查询报文时，判断所述电机掉线。

还需要说明的是，所述系统还为电机组中每个电机配置一个驱动器，所述驱动器用于将所述电源提供的电能转换为所述电机的额定电流，并输出至所述电机。

通过以上技术方案可知，本实施例所述系统存在的有益效果是：实现了一个电机组中若干电机共用一个电源，减少了塔式太阳能热发电系统中电源的数量，提高了电源的利用效率，节约了成本；另外通过控制策略协调的对电机组中多个电机进行控制，使电源提供的电能能够合理分配，避免了电力不足的问题出现。

参见图2所示，为本发明实施例所述方法的具体实施例。本实施例中所述方法实质上是图1所示实施例中所述系统的运行原理。二者技术方案本质上相同。图1所示实施例中相应描述同样适用于本实施例当中。本实施例所述方法中包括电机组，并为所述电机组设置一个电源和一个控制器；所述电机组中包括若干电机，每个电机对应的驱动一个定日镜旋转。本实施例中所述方法包括：

步骤201、所述控制器根据控制策略向所述电机组中电机发送控制指令，以使所述电机根据所述控制指令驱动相应的定日镜旋转。

步骤202、所述电源向电机组中执行所述控制指令的电机供电；所述电机组中同时执行控制指令的电机数量，不大于所述电源的额定负载数量。

通过以上技术方案可知，本实施例存在的有益效果是：实现了一个电机组中若干电机公用一个电源，减少了塔式太阳能热发电系统中电源的数量，提高了电源的利用效率，节约的成本；另外通过控制策略协调的对电机组中多个电机进行控制，使电源提供的电能能够合理分配，避免了电力不足的问题出现。

图2所示为本实施例所述方法的基础实施例。本实施例将在图2所示实施例的基础之上，结合一种具体的控制策略进行描述。参见图3所示，本实施例中所述方法包括：

步骤301、控制器设置执行队列和等待队列。

步骤302、控制器将所述执行队列中的控制指令发送至相应的电机，以使所述电机根据所述控制指令驱动相应的定日镜旋转。

执行队列和等待队列均是用于保存控制指令。执行队列中的控制指令是已经发送到电机并且正在被执行的控制指令；而等待队列中的控制指令是尚未发送到电机，等待被执行的控制指令。

所述执行队列中控制指令的数量不大于所述电源的额定负载数量，所述控制指令具有优先级。由于电压额定负载数量的限制，电机组中同时执行控制指令的电机数量有限。所以先生成的控制指令或者优先级高的控制指令将被优先分配到执行队列中，当执行队列已满，则其余控制指令则在等待队列中等待，直到执行队列中出现空位，则再将等待队列中的控制指令陆续移植所述执行队列。

并且，等待队列中至多为每个电机保留一个控制指令，所以所述等待队列中控制指令的数量不大于电机组中电机的数量。

步骤303、当生成针对电机的控制指令，则控制器根据控制策略将所述控制指令添加到执行队列或等待队列中。

当生成了新的控制指令之后，则需要根据控制策略将所述的新控制指令进行分配。本实施例中，所述控制策略制定的机制如图4所示：

步骤41、当生成针对电机的新控制指令后，预先向所述电机发送查询执行，以判断所述电机是否掉线。

若所述电机未掉线，则即可启动后续流程，如果掉线，则该电机无法执行任何控制指令，所以删除针对电机的新控制指令，并且删除执行队列和等待队列中针对该电机的控制指令。

步骤42、当生成针对电机的新控制指令，则判断执行队列中是否已经存在针对该电机的控制指令；若存在则删除执行队列中针对该电机的控制指令，并将所述的新控制指令加入到等待队列。

例如本实施例中，将生成一个新控制指令，该控制指令针对电机A，内容是指令电机A正转30°。新控制指令生成之后，先判断执行队列中是否存在针对电机A的控制指令，也就是判断当前电机A是否在执行其他指令。若执行队列中存在针对电机A的其他控制指令，则放弃正在执行的指令，以本次生成的新控制指令为准。即删除执行队列中针对该电机的控制指令，并将所述的新控制指令加入到等待队列。

步骤43、若执行队列中不存在针对该电机的控制指令，则判断执行队列中是否有优先级低于所述新控制指令的控制指令；若存在则将优先级低于所述新控制指令的控制指令移动到所述等待队列，并将所述新控制指令加入到所述执行队列。

若当前电机A没有执行其他的控制指令，则以优先级的顺序判定将所述新控制指令加入到执行队列或者等待队列。具体也就是，判断执行队列中是否有优先级低于所述新控制指令的控制指令；若存在则将优先级低于所述新控制指令的控制指令移动到所述等待队列进行等待，并将所述新控制指令加入到所述执行队列中优先执行。

步骤44、若执行队列中不存在优先级低于所述新控制指令的控制指令，则判断等待队列中是否已经存在针对该电机的控制指令。

步骤45、若等待队列中已经存在针对该电机的控制指令，则删除等待队列中针对该电机的控制指令，并将所述新控制指令加入到等待队列；否则直接将所述新控制指令加入到所述等待队列。

如果所述新控制指令的优先级低于执行队列中的所有控制指令，则需要将其加入到等待队列中。但是前述已知，等待队列中至多为每个电机保留一个控制指令。所以在新控制指令加入等待队列之前，还需判断等待队列中是否已经存在针对电机A的控制指令；如果有则删除，以免等待队列中出现两个以上针对电机A的控制指令。

步骤46、当执行队列中控制指令完成执行，则从所述执行队列中删除完成执行的控制指令，并将等待队列中优先级最高的控制指令移入所述执行队列。

当执行队列中有控制指令完成执行，即可删除该控制指令，使执行队列中出现空位。由此便可以将等待队列中优先级最高的控制指令移入执行队列开始执行。

通过以上技术方案可知，本实施例存在的有益效果是：对所述控制策略的具体内容进行了描述，使得本发明整体技术方案更加完整，公开更加充分。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种电机控制系统，其特征在于，所述系统包括电机组，并为所述电机组设置一个电源和一个控制器；所述电机组中包括若干电机；所述电源和所述控制器分别与电机组中每个电机连接；具体为：

所述控制器根据控制策略向所述电机组中电机发送控制指令；

所述电源向电机组中执行所述控制指令的电机供电；所述电机组中同时执行控制指令的电机数量，不大于所述电源的额定负载数量；

所述控制器包括：

控制指令模块，用于生成控制指令，并根据控制策略向所述电机组中电机发送控制指令；

查询指令模块，用于生成查询指令，并向所述电机组中电机发送所述查询指令；

所述查询指令模块包括：

查询单元，用于生成查询指令，向所述电机组中电机发送所述查询指令；

处理单元，用于接收所述电机反馈的查询报文，以获悉所述电机状态；或在未接收到所述查询报文时，判断所述电机掉线；

所述系统还为电机组中每个电机配置一个驱动器，具体为：所述驱动器用于将所述电源提供的电能转换为所述电机的额定电流，并输出至所述电机；

所述控制器根据控制策略向所述电机组中电机发送控制指令具体为：控制器设置执行队列和等待队列；控制器将所述执行队列中的控制指令发送至相应的电机，以使所述电机根据所述控制指令驱动相应的定日镜旋转；当生成针对电机的控制指令，则控制器根据控制策略将所述控制指令添加到执行队列或等待队列中；

所述执行队列中控制指令的数量不大于所述电源的额定负载数量，所述等待队列中控制指令的数量不大于电机组中电机的数量；所述控制指令具有优先级；则所述控制器根据控制策略将所述控制指令添加到执行队列或等待队列中具体为：

当生成针对电机的新控制指令，则判断执行队列中是否已经存在针对该电机的控制指令；若存在则删除执行队列中针对该电机的控制指令，并将所述的新控制指令加入到等待队列；

若执行队列中不存在针对该电机的控制指令，则判断执行队列中是否有优先级低于所述新控制指令的控制指令；若存在则将优先级低于所述新控制指令的控制指令移动到所述等待队列，并将所述新控制指令加入到所述执行队列；

若执行队列中不存在优先级低于所述新控制指令的控制指令，则判断等待队列中是否已经存在针对该电机的控制指令；

若等待队列中已经存在针对该电机的控制指令，则删除等待队列中针对该电机的控制指令，并将所述新控制指令加入到等待队列；否则直接将所述新控制指令加入到所述等待队列。

2.一种电机控制方法，其特征在于，所述方法中包括电机组，并为所述电机组设置一个电源和一个控制器；所述电机组中包括若干电机；所述电源和所述控制器分别与电机组中每个电机连接；所述方法包括：

所述控制器根据控制策略向所述电机组中电机发送控制指令；

所述电源向电机组中执行所述控制指令的电机供电；所述电机组中同时执行控制指令的电机数量，不大于所述电源的额定负载数量；

所述控制器根据控制策略向所述电机组中电机发送控制指令具体为：

控制器设置执行队列和等待队列；

控制器将所述执行队列中的控制指令发送至相应的电机，以使所述电机根据所述控制指令驱动相应的定日镜旋转；

当生成针对电机的控制指令，则控制器根据控制策略将所述控制指令添加到执行队列或等待队列中；

所述执行队列中控制指令的数量不大于所述电源的额定负载数量，所述等待队列中控制指令的数量不大于电机组中电机的数量；所述控制指令具有优先级；则所述控制器根据控制策略将所述控制指令添加到执行队列或等待队列中具体为：

当生成针对电机的新控制指令，则判断执行队列中是否已经存在针对该电机的控制指令；若存在则删除执行队列中针对该电机的控制指令，并将所述的新控制指令加入到等待队列；

若执行队列中不存在针对该电机的控制指令，则判断执行队列中是否有优先级低于所述新控制指令的控制指令；若存在则将优先级低于所述新控制指令的控制指令移动到所述等待队列，并将所述新控制指令加入到所述执行队列；

若执行队列中不存在优先级低于所述新控制指令的控制指令，则判断等待队列中是否已经存在针对该电机的控制指令；

若等待队列中已经存在针对该电机的控制指令，则删除等待队列中针对该电机的控制指令，并将所述新控制指令加入到等待队列；否则直接将所述新控制指令加入到所述等待队列；

当生成针对电机的新控制指令后，预先向所述电机发送查询执行，以判断所述电机是否掉线，若所述电机未掉线，则根据所述控制策略将所述新控制指令加入执行队列或等待队列；

每个电机配置一个驱动器，具体为：所述驱动器用于将所述电源提供的电能转换为所述电机的额定电流，并输出至所述电机。

3.根据权利要求2所述方法，其特征在于，所述方法还包括：

当执行队列中控制指令完成执行，则从所述执行队列中删除完成执行的控制指令，并将等待队列中优先级最高的控制指令移入所述执行队列。

4.根据权利要求2或3所述方法，其特征在于，所述方法还包括：

当所述电机掉线，则删除针对电机的新控制指令，并且删除执行队列和等待队列中针对该电机的控制指令。