CN104696250B - 一种轴流风机转速平稳控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于中等功率轴流风机控制技术，涉及一种轴流风机转速平稳控制方法。本发明采取的方案为：利用轴流风机位置传感器输出的三个互差60°电角度的脉冲信号逻辑综合后得到速度反馈信号Speed_FB；通过捕获Speed_FB信号相邻跳变边沿之间的计数差，求得Speed_FB的频率f，进一步求得轴流风机转速数字信号Speed；对Speed进行带有求和平均滤波补偿的窗口滤波法得到闭环控制所需要的实时转速Speed_BH；最后采用BANG‑BANG控制算法实现轴流风机转速闭环平稳控制。本发明实现了轴流风机平稳软启动及精确速度控制，减小了轴流风机瞬态相应过程中的脉动，降低了运行过程中的噪声。
Description
技术领域
本发明属于中等功率轴流风机控制技术，涉及一种轴流风机转速控制方法。
背景技术
轴流风机是工业领域应用非常广泛的通用机械产品，耗电量巨大，采用自动调速进而调节风量的轴流风机系统不仅能够实现智能化，而且节电效益非常明显，国家财政部也十分鼓励该种轴流风机的使用。但是传统轴流风机采用异步轴流风机及变频器实现调速控制，变频器对电源直接进行操作，通过改变频率进行转速控制，要做到无极调速非常困难，在轴流风机起动过程及瞬态相应过程中，转速控制效果差，受负载影响明显，脉动厉害，以至于产生较大的噪声，无法满足使用要求。因此，本发明采用一种轴流风机转速平稳控制方法，实现了轴流风机平稳软启动及精确速度控制，减小了轴流风机瞬态相应过程中的脉动，将噪声的分贝值降低了4～6dB。
发明内容
本发明的目的是：提出一种轴流风机转速平稳控制方法。
本发明的技术方案是：一种轴流风机转速平稳控制方法，该方法在轴流风机及其相应控制器无故障的硬件环境下、轴流风机运行软件使能的条件下一直循环进行，具体采取如下步骤：
步骤一、利用复杂可编程逻辑器件采集轴流风机位置传感器输出的三个互差60°电角度的脉冲信号HA、HB及HC，并通过对HA、HB及HC信号做逻辑运算：
((!HA)&&HB)||(HB&&(!HC))||((!HA)&&(!HC))
得到转速反馈信号Speed_FB；
步骤二、利用数字信号处理器的捕获单元截取Speed_FB信号边沿跳变时计数器的计数值N1，再截取Speed_FB信号相邻的下一个边沿跳变时计数器的计数值N2，则可以计算Speed_FB的频率f=FRE/(N2-N1)/2，其中FRE为数字信号处理器计数器的计数频率，接着计算轴流风机转速Speed=60*f/3/P，其中P为轴流风机的磁极对数；
步骤三、对Speed进行带有求和平均滤波补偿的窗口滤波法得到闭环控制所需要的实时转速Speed_BH，当转速采样值的个数小于k（k为窗口滤波数组宽度）时将采样值求和，并除以采样值的实时个数，得到实时转速Speed_BH；当转速采样值的个数大于等于k时，将连续取k个采样值作为一个窗口滤波数组队列，窗口滤波数组队列的长度固定为k，每次采样到一个新数据放入窗口滤波数组队列尾部，按照先进先出原则，去除原窗口滤波数组队列中首位的数据，再把窗口滤波数组队列中的k个数据进行算术平均运算，得到实时转速Speed_BH，同时窗口滤波数组队列将不停地向前滑动，实时进行窗口滤波数组队列值的刷新，刷新完毕后，实时重新计算转速Speed_BH；
步骤四、采用BANG-BANG控制算法实现轴流风机转速闭环控制策略，首先判断轴流风机是否已经起动，当Speed_BH>=Speed_MIN时，其中Speed_MIN为轴流风机旋转时的最低转速，认为轴流风机已经起动，进入转速闭环控制模式，若Speed_BH小于转速给定，则占空比按照某一固定频率匀速递增，递增量为0.02%～0.2%，若Speed_BH大于转速给定，则占空比按照某一固定频率匀速递减，递减量为0.02%～0.2%，若Speed_BH等于转速给定，则不进行任何操作；当Speed_BH<Speed_MIN时，则认为轴流风机还没有起动，占空比按照某一固定频率匀速递增，递增量为0.02%～0.2%，等待轴流风机起动。
本发明的优点是：本发明实现了轴流风机平稳软启动及精确速度控制，减小了轴流风机瞬态相应过程中的脉动，将噪声的分贝值降低了4～6dB。
具体实施方式
下面对本发明做详细说明，所述一种轴流风机转速平稳控制方法，所述方法在轴流风机及其相应控制器无故障的硬件环境下、轴流风机运行软件使能的条件下一直循环进行，具体采取如下步骤：
步骤一、利用复杂可编程逻辑器件采集轴流风机位置传感器输出的三个互差60°电角度的脉冲信号HA、HB及HC，并通过对HA、HB及HC信号做逻辑运算：
((!HA)&&HB)||(HB&&(!HC))||((!HA)&&(!HC))
得到转速反馈信号Speed_FB；
步骤二、利用数字信号处理器的捕获单元截取Speed_FB信号边沿跳变时计数器的计数值N1，再截取Speed_FB信号相邻的下一个边沿跳变时计数器的计数值N2，则可以计算Speed_FB的频率f=FRE/(N2-N1)/2，其中FRE为数字信号处理器计数器的计数频率，接着计算轴流风机转速Speed=60*f/3/P，其中P为轴流风机的磁极对数；
步骤三、对Speed进行带有求和平均滤波补偿的窗口滤波法得到闭环控制所需要的实时转速Speed_BH，当转速采样值的个数小于k（k为窗口滤波数组宽度）时将采样值求和，并除以采样值的实时个数，得到实时转速Speed_BH；当转速采样值的个数大于等于k时，将连续取k个采样值作为一个窗口滤波数组队列，窗口滤波数组队列的长度固定为k，每次采样到一个新数据放入窗口滤波数组队列尾部，按照先进先出原则，去除原窗口滤波数组队列中首位的数据，再把窗口滤波数组队列中的k个数据进行算术平均运算，得到实时转速Speed_BH，同时窗口滤波数组队列将不停地向前滑动，实时进行窗口滤波数组队列值的刷新，刷新完毕后，实时重新计算转速Speed_BH；
步骤四、采用BANG-BANG控制算法实现轴流风机转速闭环控制策略，首先判断轴流风机是否已经起动，当Speed_BH>=Speed_MIN时，其中Speed_MIN为轴流风机旋转时的最低转速，认为轴流风机已经起动，进入转速闭环控制模式，若Speed_BH小于转速给定，则占空比按照某一固定频率匀速递增，递增量为0.02%～0.2%，若Speed_BH大于转速给定，则占空比按照某一固定频率匀速递减，递减量为0.02%～0.2%，若Speed_BH等于转速给定，则不进行任何操作；当Speed_BH<Speed_MIN时，则认为轴流风机还没有起动，占空比按照某一固定频率匀速递增，递增量为0.02%～0.2%，等待轴流风机起动。
实施例
步骤一、利用复杂可编程逻辑器件采集轴流风机位置传感器输出的三个互差60°电角度的脉冲信号HA、HB及HC，并通过对HA、HB及HC信号做逻辑运算：
((!HA)&&HB)||(HB&&(!HC))||((!HA)&&(!HC))
得到转速反馈信号Speed_FB；
步骤二、利用数字信号处理器的捕获单元截取Speed_FB信号边沿跳变时计数器的计数值N1，再截取Speed_FB信号相邻的下一个边沿跳变时计数器的计数值N2，则可以计算Speed_FB的频率f=FRE/(N2-N1)/2，其中FRE为数字信号处理器计数器的计数频率，接着计算轴流风机转速Speed=60*f/3/P，其中P为轴流风机的磁极对数；
步骤三、对Speed进行带有求和平均滤波补偿的窗口滤波法得到闭环控制所需要的实时转速Speed_BH，当转速采样值的个数小于k（k为窗口滤波数组宽度）时将采样值求和，并除以采样值的实时个数，得到实时转速Speed_BH；当转速采样值的个数大于等于k时，将连续取k个采样值作为一个窗口滤波数组队列，窗口滤波数组队列的长度固定为k，每次采样到一个新数据放入窗口滤波数组队列尾部，按照先进先出原则，去除原窗口滤波数组队列中首位的数据，再把窗口滤波数组队列中的k个数据进行算术平均运算，得到实时转速Speed_BH，同时窗口滤波数组队列将不停地向前滑动，实时进行窗口滤波数组队列值的刷新，刷新完毕后，实时重新计算转速Speed_BH；
步骤四、采用BANG-BANG控制算法实现轴流风机转速闭环控制策略，首先判断轴流风机是否已经起动，当Speed_BH>=Speed_MIN时，其中Speed_MIN为轴流风机旋转时的最低转速，认为轴流风机已经起动，进入转速闭环控制模式，若Speed_BH小于转速给定，则占空比按照某一固定频率匀速递增，递增量为0.02%～0.2%，若Speed_BH大于转速给定，则占空比按照某一固定频率匀速递减，递减量为0.02%～0.2%，若Speed_BH等于转速给定，则不进行任何操作；当Speed_BH<Speed_MIN时，则认为轴流风机还没有起动，占空比按照某一固定频率匀速递增，递增量为0.02%～0.2%，等待轴流风机起动。
Claims (1)
1.一种轴流风机转速平稳控制方法，其特征在于，所述方法在轴流风机及其相应控制器无故障的硬件环境下、轴流风机运行软件使能的条件下一直循环进行，具体采取如下步骤：
步骤一、利用复杂可编程逻辑器件采集轴流风机位置传感器输出的三个互差60°电角度的脉冲信号HA、HB及HC，并通过对HA、HB及HC信号做逻辑运算((！HA)&&HB)||(HB&&(！HC))||((！HA)&&(！HC))得到转速反馈信号Speed_FB；
步骤二、利用数字信号处理器的捕获单元截取Speed_FB信号边沿跳变时计数器的计数值N1，再截取Speed_FB信号相邻的下一个边沿跳变时计数器的计数值N2，则可以计算Speed_FB的频率f＝FRE/(N2-N1)/2，其中FRE为数字信号处理器计数器的计数频率，接着计算轴流风机转速Speed＝60*f/3/P，其中P为轴流风机的磁极对数；
步骤三、对Speed进行带有求和平均滤波补偿的窗口滤波法得到闭环控制所需要的实时转速Speed_BH，当转速采样值的个数小于k时将采样值求和，其中k为窗口滤波数组宽度，并除以采样值的实时个数，得到实时转速Speed_BH；当转速采样值的个数大于等于k时，将连续取k个采样值作为一个窗口滤波数组队列，窗口滤波数组队列的长度固定为k，每次采样到一个新数据放入窗口滤波数组队列尾部，按照先进先出原则，去除原窗口滤波数组队列中首位的数据，再把窗口滤波数组队列中的k个数据进行算术平均运算，得到实时转速Speed_BH，同时窗口滤波数组队列将不停地向前滑动，实时进行窗口滤波数组队列值的刷新，刷新完毕后，实时重新计算转速Speed_BH；
步骤四、采用BANG-BANG控制算法实现轴流风机转速闭环控制策略，首先判断轴流风机是否已经起动，当Speed_BH>＝Speed_MIN时，其中Speed_MIN为轴流风机旋转时的最低转速，认为轴流风机已经起动，进入转速闭环控制模式，若Speed_BH小于转速给定，则占空比按照某一固定频率匀速递增，递增量为0.02％～0.2％，若Speed_BH大于转速给定，则占空比按照某一固定频率匀速递减，递减量为0.02％～0.2％，若Speed_BH等于转速给定，则不进行任何操作；当Speed_BH<Speed_MIN时，则认为轴流风机还没有起动，占空比按照某一固定频率匀速递增，递增量为0.02％～0.2％，等待轴流风机起动。
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