CN104747423B - 用于控制变频器的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于控制变频器的方法，所述方法包括：将预PID结束时从压力传感器返回的压力数据设定为第一基准，将增加了预定幅度的所述第一基准更新到第二基准，通过使用所述第二基准执行PID控制来确定所述变频器的输出频率，以及当所述第二基准或者反馈压力数据等于设定值时，通过使用由用户设置的第三基准执行PID来确定所述变频器的输出频率。

Description

用于控制变频器的方法

技术领域

本公开涉及一种用于控制变频器的方法。

背景技术

一般地，在直接启动泵以进行泵控制时，有可能过大的压力会立刻施加到泵管从而使泵损坏或者将泵连接到水箱的管也可能损坏。

为了解决前述的问题，对预PID(Proportional Integral Derivative，比例积分微分)频率执行标准加速/减速，其中预PID延迟时间(所谓的“软充时间(soft filltime)”)被保持。当关于压力的反馈小于由用户设置的预PID中止(exit)时，在预PID过去之后执行标准PID控制。当压力达到预PID频率时，在保持预PID软充时间期间不执行PID控制。

图1a和图1b是示出传统变频器控制的示例性图，其中图1a是示出在预PID频率中的预PID软充时间过去之前，反馈已经达到预PID软充时间值的情况的示例性图，而图1b示出了即使在保持了预PID软充时间之后，反馈仍小于预PID软充值的情况。

参考图1a，能够注意到，在预PID频率中的预PID软充时间结束前所返回的压力数据达到预PID软充值时，执行标准PID。

但是，如图1b中所示，在即使预PID软充时间过去之后所返回的压力数据相对于预PID软充值存在很多差值的情况下，当标准PID开始突然增加PID输出时，PID控制负荷率也会增加，结果，不能有效地防止泵压力突然变化带来的泵损坏。

发明内容

本公开的示例性方案至少基本解决上述的问题或/和缺点并且至少提供下面提到的优点。所以本公开涉及提供一种用于控制变频器的方法，其配置为在泵控制期间防止泵由于泵内部的压力突然变化而受到损坏。本公开还涉及提供一种用于控制变频器的方法，其配置为由于反馈压力和由用户设置的标准可操作的泵压力之间没有产生大的差异，因此防止泵受到损坏。

在本发明的一个总的方案中，提供了一种用于控制系统中的变频器的方法，所述系统包括被配置为检测泵的压力的压力传感器、被配置为驱动所述泵的电动机和被配置为驱动所述电动机的变频器，该方法包括：

将预PID结束时从压力传感器返回的压力数据设定为第一基准；

通过预定幅度使第一基准更新到第二基准；

通过使用所述第二基准执行PID控制来确定所述变频器的输出频率；以及

当所述第二基准或者反馈压力数据等于设定值时，通过使用由用户设置的第三基准执行PID来确定所述变频器的输出频率。

优选地但不是必要地，所述方法可以还包括：在预定周期过去之后，当所述第二基准与从相关点返回的压力数据之间的差值小于设定值时，通过预定幅度使所述第二基准更新到第四基准。

优选地但不是必要地，所述方法可以还包括：通过使用所述第四基准执行PID控制来确定所述变频器的输出频率。

优选地但不是必要地，所述方法可以还包括：在预定周期过去之后，当所述第二基准与从相关点返回的压力数据之间的差值大于设定值时，使所述第二基准更新到相关周期的基准。

优选地但不是必要地，所述方法可以还包括：通过使用所述第二基准执行PID控制来确定输出频率。

优选地但不是必要地，所述设定值可以小于所述第三基准。

有益效果

根据本公开的示例性实施例，在预PID延迟后返回的压力数据未达到软充设定值时，执行软充PID。也就是，仅当软充PID基准和所返回的压力数据之间的差值小于设定值时，才通过周期性地使初始软充PID基准增加预定幅度来进行更新，由此能够在泵达到标准可操作的压力之前在压力不剧烈变化的情况下使泵工作，从而防止泵受到损坏。

附图说明

图1a和图1b是示出传统变频器控制的示例性图。

图2是示出根据本公开的变频器系统的框图。

图3是示出根据本公开的示例性实施例的控制器的详细框图。

图4是示出根据本公开的用于控制变频器的方法的示例性图。

图5和图6是示出根据本公开的用于控制变频器的方法的其他示例性图。

图7是示出根据本公开的示例性实施例的用于控制变频器的方法的流程图。

具体实施方式

下面参考示出一些示例性实施例的附图，将更充分地描述多个示例性实施例。然而，本发明的概念可以实施为许多不同的形式并且不应被解释为受限于这里所提出的示例性实施例。而是，所描述的方案意在涵盖落于本公开的范围和新构思范围内的所有这种变更、改进和变形。

现在，将与附图一起详细描述本公开的示例性实施例。

图2是示出根据本公开的变频器系统的框图。

参考图2，根据本公开的变频器系统包括变频器1和被配置为从变频器1接收预定大小和频率的电压的电动机2，其中，连接到电动机2的泵3通过电动机2而被驱动。

一般地，泵3是这样的机器：其被配置为通过入口引入液体并通过出口排出液体，并且被电动机2驱动。泵3的配置与本发明不相关因而没有对其做出更多的进一步详细解释。

压力传感器4被安装在连接至泵3的流路上，虽然压力传感器4例如被安装在出口处，但是根据本公开，压力传感器4的安装位置并不受限制。即，压力传感器4可以位于各种位置。根据本公开，由压力传感器4所检测的流路的压力可以被用作用于控制变频器的反馈。

同时，虽然本公开已描述了由压力传感器4所检测的流路的压力作为与流路的状态相关的反馈，但是本公开并不受限于此。即，本公开可以使用由包括流体传感器的各种传感器所检测的指示流路状态的值作为反馈。

根据本公开的变频器1可以包括控制器11、输入/输出单元12和PWM(Puls WidthModulation，脉宽调制)执行单元13。尽管本公开的变频器1可以包括除了前述元件以外的各种元件，但该各种元件与本公开无关，所以省略解释。

输入/输出单元12可以接收压力传感器4的输出，将所接收到的输出转换为数字数据并将该经转换的数字数据传输到控制器11。为此，输入/输出单元12可以包括ADC(Analogue-to-Digital Converter，模数转换器)。控制器11可以从输入/输出单元12接收数据以通过PID控制产生输出频率，并传输相关的输出频率到PWM执行单元13。

当PWM执行单元13使用从控制器11接收的输出频率执行PWM并提供其输出至电动机2时，电动机2被该输出驱动。使用输出频率执行PWM对本领域的技术人员来说是公知的，所以将不再对其进行详细解释。

图3是示出根据本公开的示例性实施例的控制器的详细框图。

参考图3，控制器11可以包括误差产生单元11A和PID控制器11B。误差产生单元11A产生从PID基准和输入/输出单元12所接收的压力数据的误差，并将误差提供至PID控制器11B，其中PID控制器11B可以通过执行PID控制而输出PWM执行单元13的输出频率。PID基准由用户设置，通过输入单元(未示出)输入并且通常被称作“压力指令”。现在，将参考附图描述控制器11的操作。

图4是示出根据本公开的用于控制变频器的方法的示例性图，其中(a)示出了通过压力传感器4实时输入的压力数据的反馈，(b)示出了PID基准的实时变化，而(c)示出了控制器11的输出频率。本公开的示例性实施例通过图4说明了预PID延迟期间返回的压力数据大于设定值(软充设定值)的情况。

参考图4，控制器11在开始时(0到t1)增加频率直到达到预PID频率，并在预PID延迟时间(t1到t3)保持预PID频率，这允许泵3在泵工作期间达到可操作压力。此时，控制器11确定传感器数据的反馈并当传感器数据达到软充设定值时，即使PID延迟时间没有结束也能够开始标准PID(也就是，能够在早于t3的t2处开始执行标准PID)。

同时，即使预PID延迟时间已经结束，当压力数据的反馈小于软充设定值时，控制器11也执行PID控制从而增加到软充设定值，其在本文中称为“软充PID”。换言之，软充PID是一种PID控制，其用于在预PID延迟时间结束后将从泵3返回的压力数据增加到软充设定值。

图5和图6是示出根据本公开的用于控制变频器的方法的其他示例性图，其中(a)示出了所返回的压力数据，(b)示出了控制器11的输出频率。

在本公开的示例性实施例中，即使在预PID已经结束之后，当压力数据的反馈小于软充设定值时，位于预PID的结束点处的压力数据被定义为“软充PID基准”。此时，根据本公开的控制器11能够控制PID基准以将所返回的压力数据缓慢地增加至软充设定值，并且这时的PID控制被定义为软充PID。当预PID结束后返回的压力数据未达到软充设定值时，开始进行根据本公开的软充PID控制。

控制器11使用软充PID基准作为初始值来执行PID控制。也就是说，控制器11可以将软充PID基准上的于每个预定时间B增加了预定幅度A的基准，指定作为新的软充PID基准。

这时，在预定时间B过去时，控制器11确定相关的软充PID基准和实际返回的压力数据之间的差值，并且仅为小于设定值的值重新指定增加了A幅度后的软充基准。即，当在t0指定初始软充基准时，在t0直到t1(也就是在B期间)使用增加A后的软充PID基准。当相关的软充PID基准(也就是，软充PID基准增加A后的值)与反馈压力数据之间的差值C小于设定值时，可以在t1再次指定增加A后的新的软充PID基准。

在如上指出的于每个周期重新指定软充PID基准时，当PID基准与反馈数据之间的差值如在t5超过设定值时，则在下一周期不进行进一步增加A，并且可以照现在的样子使用相关周期的软充PID基准直到下一周期为止。

接下来，当如在t6所返回的压力数据达到软充设定值时，控制器11改变PID基准以执行标准PID控制。

换言之，图5示出在软充PID控制期间的反馈压力数据已达到设定值的情况，而图6示出在软充PID控制期间软充PID基准已达到软充设定值的情况。如图6中，控制器11能够通过从初始软充PID基准开始在每个周期B增加预定幅度A来更新软充PID基准，并且当软充PID基准达到软充设定值时能够控制标准PID控制。

图7是示出根据本公开的示例性实施例的用于控制变频器的方法的流程图，其中PID基准可以由用户提前设定，并且即使在预PID已经结束同时反馈压力数据小于软补设定值时，根据本公开的控制器11依然执行软充PID。

参考图7，根据本公开的控制器11在执行预PID时(S10)，当反馈压力数据变得大于软充设定值时(S15)，控制器11能够立即执行标准PID控制(S55)。这时，预PID意味着预PID延迟时间的经过，其中输出频率增加至频率下限并且当输出频率达到频率下限时，在经过标准的加速/减速时间后保持预PID频率长至预PID延迟时间，如图1a和1b所示出。预PID对本领域技术人员来说是公知的，所以在下文中不再对其做更详细的说明。

在根据本公开的用于控制变频器的方法中，预PID被定义为比PID基准小预定量的软充设定值。

同时，即使在预PID执行结束后，当反馈压力数据小于软充设定值时(S15)，控制器11将预PID结束时的反馈压力数据的值设定为“初始软充PID基准”(S20)，并且在预PID结束时，控制器11在相关周期通过使初始软充PID基准增加预定幅度A，来更新至软充PID基准(S25)。

此后，当预定的周期B过去时(S30)，仅当前一周期(因为周期已过去)的软充PID基准与周期过去时的反馈压力数据之间的差值小于设定值时(S35)，前一周期的软充PID基准才可以增加预定幅度A以更新至软充PID基准(S40)。作为S35中确定的结果，如果前一周期的软充PID基准与已过去的周期的反馈压力数据之间的差值大于设定值，则不进行增加预定幅度，并且前一周期的软充PID基准可被更新到相关周期的软充PID基准。控制器11可以使用更新后的软充PID基准来执行PID控制(软充PID)并且输出输出频率。

这时，当反馈压力数据和软充设定值变为相等时(S45)，可以执行标准PID控制(S55)。可选地，即使相关周期的软充PID基准变为等于软充设定值(S50)，也可以执行标准PID控制以输出能够控制电动机2的输出频率(S55)。

从前述可以看出，当预PID延迟后的反馈压力数据未达到软充设定值时，本公开可以执行软充PID。也就是，通过从初始软充PID基准开始周期性地增加预定幅度来进行更新，并且通过仅当软充PID基准与反馈压力数据之间的差值小于设定值时进行增加，可以通过在泵3达到标准地可操作压力之前无突然压力变化的操作，防止泵3受到损坏。

上述实施例旨在是说明性的，并不限制权利要求的范围。许多变更、改进和变形对本技术领域的技术人员来说将是显而易见的。可以不同方式组合这里所描述的示例性实施例的特征、结构、方法和其它特性以获得另外的和/或可选的示例性实施例。

Claims (4)

1.一种用于控制系统中的变频器的方法，所述系统包括被配置为检测泵的压力的压力传感器、被配置为驱动所述泵的电动机和被配置为驱动所述电动机的变频器，所述方法包括：

即使预PID延迟时间已经结束，确定从所述压力传感器返回的压力数据是否小于软充设定值；

当所述预PID延迟时间已经结束且从所述压力传感器返回的所述压力数据小于所述软充设定值时，将从所述压力传感器返回的所述压力数据设定为第一基准；

通过预定幅度使所述第一基准更新到预定周期的第二基准；

通过使用所述第二基准执行PID控制来确定所述变频器的输出频率；

当所述第二基准或者反馈压力数据等于所述软充设定值时，通过使用由用户设置的第三基准执行PID控制来确定所述变频器的输出频率；以及

在预定周期过去之后，当所述第二基准与从相关点返回的压力数据之间的差值小于设定值时，通过预定幅度使所述第二基准更新到第四基准，

其中，所述软充设定值小于所述第三基准。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括：通过使用所述第四基准执行PID控制来确定所述变频器的输出频率。

3.根据权利要求1或2所述的方法，还包括：在预定周期过去之后，当所述第二基准与从相关点返回的压力数据之间的差值大于所述设定值时，使所述第二基准更新到相关周期的基准。

4.根据权利要求3所述的方法，还包括：通过使用所述第二基准执行PID控制来确定输出频率。