CN106546837B - 恒压供水无流量休眠检测方法 - Google Patents

恒压供水无流量休眠检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种恒压供水无流量休眠检测方法，通过判断变频器是否需要进行无流量休眠检测，若是，则测量无流量状态下变频器的低速输出频率、功率和高速输出频率、功率，并依据此数据确定无流量状态下变频器的频率与功率的函数，继而对函数进行校正。根据此函数可计算出变频器的当前输出功率P1，再结合实际采样电压和电流计算出的变频器的当前输出功率P2；比较功率P1与P2就能够判断出变频器是否需要进入无流量休眠状态。因此，上述休眠检测方法无需增加检测设备，且判断依据是当前的瞬时功率和计算出无流量状态下变频器的功率，使得判断结果更为精确。同时，需要调试的数据和步骤较少，方便用户操作。

Description

恒压供水无流量休眠检测方法
技术领域
本发明涉及变频器休眠检测，特别是涉及一种调试简单、无需额外增加设备、高效节能的恒压供水无流量休眠检测方法。
背景技术
变频器广泛应用在恒压供水应用领域中，无流量休眠检测功能已经作为变频器进行恒压供水控进一步提高节能率的基本功能。目前无流量休眠检测功能主要分为两类：通过流量计检测。通过检测流量计反馈回来的信号，经过一系列处理判断是否达到无流量条件决定是否进入休眠。或是通过检测当前供水压力反馈和变频器当前运行频率，经过一系列处理判断是否达到无流量条件决定是否进入休眠。这些方案需要在管道上增加额外的设备，从而会增加设备成本和工程施工量。或者主要依赖检测供水压力反馈值和变频器运行频率值，往往需要将下限频率设定的较高使在无流量情况下变频器运行频率能调节到下限频率，从而进入休眠。由于过于依赖下限频率的设置，如果设置的过高会使变频器会频繁在休眠和唤醒间进行切换，供水系统压力不稳定，如果设置的过低又无法进入休眠，从而导致现场调试也比较麻烦。
发明内容
基于此，有必要提供一种调试简单、无需额外增加设备、高效节能的恒压供水无流量休眠检测方法。
一种恒压供水无流量休眠检测方法，包括以下步骤：
步骤A、判断变频器是否处于运行状态且处于反馈压力大于或等于管网设定压力以及唤醒状态时，则变频器进行无流量休眠检测；若否，则对所述变频器进行唤醒检测；
步骤B、测量无流量状态下变频器的第一输出频率、功率和第二输出频率、功率；
步骤C、根据所述第一输出频率、功率和第二输出频率、功率确定无流量状态下所述变频器的频率与功率的函数；
步骤D、对所述函数进行校正，并根据校正后的函数计算出所述变频器的当前输出功率；
步骤E、在固定周期中断程序中对三相输出电压和电流进行采样，并根据所述电压和电流计算出变频器的当前输出功率；
步骤F、将根据步骤E计算出的当前输出功率P2与根据步骤D计算出的当前输出功率P1进行比较，若P2小于或等于P1，则所述变频器进入无流量休眠状态。
在其中一个实施例中，所述反馈压力为管网反馈压力与管网反馈压力提前检测量之和。
在其中一个实施例中，所述测量无流量状态下变频器的第一输出频率、功率和第二输出频率、功率的步骤包括：
在电机以第一设定频率运行时，记录此时变频器的输出频率与功率；
在电机以第二设定频率运行时，记录此时变频器的输出频率与功率；其中，以第一设定频率运行时，变频器的输出频率与功率为第一输出频率、功率；以第二设定频率运行时，变频器的输出频率与功率为第二输出频率、功率。
在其中一个实施例中，所述根据所述第一输出频率、功率和第二输出频率、功率确定无流量状态下所述变频器的频率与功率的函数的步骤包括：
以所述第一输出频率、功率和第二输出频率、功率为函数变量，确定函数Px＝(Phigh–Plow)×(Fx-Fhigh)/(Fhigh-Flow)+Phigh；其中，Flow为第一输出频率、Plow为第一输出功率、Fhigh为第一输出频率、Phigh为第二输出功率、Fx为任意输出频率、Px为输出频率Fx时对应的无流量功率。
在其中一个实施例中，所述对所述函数进行校正的步骤包括：
采用公式P＝kPx+b对函数进行校正，其中P为调整后的无流量状态下、变频器的当前输出功率，k为变频器的调整斜率，b为变频器的调整参数。
在其中一个实施例中，还包括：
采用公式Psample＝VOLu×CURu+VOLv×CURv+VOLw×CURw计算变频器的瞬时输出功率；其中，Psample为瞬时输出功率、VOLu为U相电压、VOLv为V相电压、VOLw为W相电压、CURu为U相电流、CURv为V相电流、CURw为W相电流。
在其中一个实施例中，在计算出变频器的瞬时功率之后还包括步骤：
采用低通惯性滤波对所述瞬时功率进行滤波。
在其中一个实施例中，采用公式Pn＝Psample/64+(Pn-1×63)/64对所述瞬时功率进行滤波，其中，Pn为滤波后输出功率、Psample为瞬时输出功率，Pn-1为上一次滤波后的输出功率。
在其中一个实施例中，所述将根据步骤E计算出的当前输出功率P2与根据步骤D计算出的当前输出功率P1进行比较的步骤包括：
判断所述功率P2与所述功率P1的大小关系，若P2小于或等于P1，则继续计算变频器的当前输出功率P2，若持续时间内，P2一直小于或等于P1，则所述变频器进入无流量休眠状态。
在其中一个实施例中，还包括：若所述反馈压力小于所述管网设定压力，且持续额定时间，则对所述变频器进行唤醒检测。
上述恒压供水无流量休眠检测方法通过判断变频器是否需要进行无流量休眠检测，若是，则测量无流量状态下变频器的低速输出频率、功率和高速输出频率、功率，并依据此数据确定无流量状态下变频器的频率与功率的函数，继而对函数进行校正。根据此函数可计算出变频器的当前输出功率P1，再结合实际采样电压和电流计算出的变频器的当前输出功率P2；比较功率P1与P2就能够判断出变频器是否需要进入无流量休眠状态。因此，上述休眠检测方法无需增加检测设备，且判断依据是当前的瞬时功率和计算出无流量状态下变频器的功率，使得判断结果更为精确。同时，需要调试的数据和步骤较少，方便用户操作。
附图说明
图1为恒压供水无流量休眠检测方法的流程图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
如图1所示，为恒压供水无流量休眠检测方法的流程图。
在变频器驱动的恒压供水系统中，变频器输出功率由水泵功率及其他功率组成。根据泵功率特性(P＝QρgH/η，其中P为输出功率、ρ为流体密度、Q为流量、g为重力加速度、H为扬程、η为泵的功率因数)可知在无流量情况下水泵的有功功率为零，即在无流量情况下变频器输出功率由泵的无功功率和其他功率组成。根据此特点，在无流量情况下采集1组低速频率及低速输出功率和1组高速频率及高速输出功率，进而获得一个关于频率与输出功率的一次函数来近似表达无流量情况下频率与输出功率的关系曲线。以此为基础，通过分析在任意频率时的时间输出功率与无流量功率大小关系判断是否无流量进入休眠。
具体的，一种恒压供水无流量休眠检测方法，包括以下步骤：
步骤A，判断变频器是否处于运行状态且处于反馈压力大于或等于管网设定压力以及唤醒状态时，则变频器进行无流量休眠检测；若否，则对所述变频器进行唤醒检测。
反馈压力为管网反馈压力与管网反馈压力提前检测量之和。
在恒压供水中，变频器始终要保证反馈压力在管网设定压力一定范围内。在无流量情况下管网反馈压力将最终能达到、甚至超越管网设定压力。所以当管网设定压力和反馈压力满足下面公式时则需要进行无流量休眠检测。
Pfed+gap≥Pset；其中Pfed为管网反馈压力、gap为管网反馈压力提前检测量、Pset为管网设定压力。
若所述反馈压力小于所述管网设定压力，且持续额定时间，则对所述变频器进行唤醒检测。
步骤B，测量无流量状态下变频器的第一输出频率、功率和第二输出频率、功率。
步骤B包括：
在电机以第一设定频率运行时，记录此时变频器的输出频率与功率；
在电机以第二设定频率运行时，记录此时变频器的输出频率与功率；其中，以第一设定频率运行时，变频器的输出频率与功率为第一输出频率、功率；以第二设定频率运行时，变频器的输出频率与功率为第二输出频率、功率。
具体的，在无流量状态下(关闭管网出水阀门)，以第一设定频率(如电机额定频率的50％)运行，将此时的输出频率和输出功率输入在变频器中。再以第二设定频率(如电机额定频率的85％)运行，将此时的输出频率和输出功率输入在变频器中。
步骤C，根据所述第一输出频率、功率和第二输出频率、功率确定无流量状态下所述变频器的频率与功率的函数。
以所述第一输出频率、功率和第二输出频率、功率为函数变量，确定函数Px＝(Phigh–Plow)×(Fx-Fhigh)/(Fhigh-Flow)+Phigh；其中，Flow为第一输出频率、Plow为第一输出功率、Fhigh为第一输出频率、Phigh为第二输出功率、Fx为任意输出频率、Px为输出频率Fx时对应的无流量功率。
即在无流量的状态下，通过两组不用的输出频率及输出功率，确定其他任意输出频率对应的无流量输出功率。
步骤D，对所述函数进行校正，并根据校正后的函数计算出所述变频器的当前输出功率。一般为变频器无流量状态下的当前输出功率。
采用公式P＝kPx+b对函数进行校正，其中P为调整后的无流量状态下、变频器的当前输出功率，k为变频器的调整斜率，b为变频器的调整参数。k一般为1，b一般为0。
步骤E，在固定周期中断程序中对三相输出电压和电流进行采样，并根据所述电压和电流计算出变频器的当前输出功率。
具体的，采用公式Psample＝VOLu×CURu+VOLv×CURv+VOLw×CURw计算变频器的瞬时输出功率；其中，Psample为瞬时输出功率、VOLu为U相电压、VOLv为V相电压、VOLw为W相电压、CURu为U相电流、CURv为V相电流、CURw为W相电流。
在计算出变频器的瞬时功率之后还包括步骤：
采用低通惯性滤波对所述瞬时功率进行滤波。
具体的，采用公式Pn＝Psample/64+(Pn-1×63)/64对所述瞬时功率进行滤波，其中，Pn为滤波后的当前输出功率、Psample为瞬时输出功率，Pn-1为上一次滤波后的输出功率。
步骤F、将根据步骤E计算出的当前输出功率P2与根据步骤D计算出的当前输出功率P1进行比较，若P2小于或等于P1，则所述变频器进入无流量休眠状态。
判断所述功率P2与所述功率P1的大小关系，若P2小于或等于P1，则继续计算变频器的当前输出功率P2，若持续时间内，P2一直小于或等于P1，则所述变频器进入无流量休眠状态。
在计算变频器当前输出功率P2时，变频器可能处于有流量或者处于无流量状态，而有流量与无流量状态下的输出功率并不相同，因此，将当前输出功率P2与当前输出功率P1进行比较，P2小于或等于P1时，则可认为变频器需要进入无流量休眠状态。
基于上述所有实施例，恒压供水无流量休眠检测方法的原理如下：
首先需要判断变频器是否处于运行状态，只有运行状态下的变频器才需要进行无流量休眠检测。当然，进一步的需要确认的条件是反馈压力是否大于或等于管网设定压力。若是，则确定变频器需要进行无流量休眠检测。
然后，在确定变频器需要进行无流量休眠检测后，需要确定功率与频率的函数，即根据任意频率就能够计算出对应的功率。那么需要测量出无流量状态下的第一输出频率、功率和第二输出频率、功率，并以这两组频率、功率来确定功率与频率的函数。进一步的，对此函数进行校正，因而，根据校正后的函数可计算出无流量状态下变频器的功率。
最后，计算出变频器当前的瞬时功率，将无流量状态下的变频器的功率与当前的瞬时功率进行比较，就可判断出变频器是否需要进入无流量休眠状态。具体的，当当前的瞬时功率小于或等于无流量状态下的变频器的功率时，变频器需要进入无流量休眠状态，从而达到节能的目的，且上述休眠检测方法调试简单，无需额外增加设备。
上述恒压供水无流量休眠检测方法通过判断变频器是否需要进行无流量休眠检测，若是，则测量无流量状态下变频器的低速输出频率、功率和高速输出频率、功率，并依据此数据确定无流量状态下变频器的频率与功率的函数，继而对函数进行校正。根据此函数可计算出变频器的当前输出功率P1，再结合实际采样电压和电流计算出的变频器的当前输出功率P2；比较功率P1与P2就能够判断出变频器是否需要进入无流量休眠状态。因此，上述休眠检测方法无需增加检测设备，且判断依据是当前的瞬时功率和计算出无流量状态下变频器的功率，使得判断结果更为精确。同时，需要调试的数据和步骤较少，方便用户操作。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种恒压供水无流量休眠检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤A、判断变频器是否处于运行状态且处于反馈压力大于或等于管网设定压力以及唤醒状态时，则变频器进行无流量休眠检测；若否，则对所述变频器进行唤醒检测；
步骤B、测量无流量状态下变频器的第一输出频率、第一输出功率和第二输出频率、第二输出功率；
步骤C、根据所述第一输出频率、第一输出功率和第二输出频率、第二输出功率确定无流量状态下所述变频器的频率与功率的函数；
步骤D、对所述函数进行校正，并根据校正后的函数计算出所述变频器的当前输出功率；
步骤E、在固定周期中断程序中对三相输出电压和电流进行采样，并根据所述电压和电流计算出变频器的当前输出功率；
步骤F、将根据步骤E计算出的当前输出功率P2与根据步骤D计算出的当前输出功率P1进行比较，若P2小于或等于P1，则所述变频器进入无流量休眠状态。
2.根据权利要求1所述的恒压供水无流量休眠检测方法，其特征在于，所述反馈压力为管网反馈压力与管网反馈压力提前检测量之和。
3.根据权利要求1所述的恒压供水无流量休眠检测方法，其特征在于，所述测量无流量状态下变频器的第一输出频率、第一输出功率和第二输出频率、第二输出功率的步骤包括：
在电机以第一设定频率运行时，记录此时变频器的输出频率与输出功率；
在电机以第二设定频率运行时，记录此时变频器的输出频率与输出功率；其中，以第一设定频率运行时，变频器的输出频率与输出功率为第一输出频率、第一输出功率；以第二设定频率运行时，变频器的输出频率与输出功率为第二输出频率、第二输出功率。
4.根据权利要求1所述的恒压供水无流量休眠检测方法，其特征在于，所述根据所述第一输出频率、第一输出功率和第二输出频率、第二输出功率确定无流量状态下所述变频器的频率与功率的函数的步骤包括：
以所述第一输出频率、第一输出功率和第二输出频率、第二输出功率为函数变量，确定函数Px＝(Phigh–Plow)×(Fx-Fhigh)/(Fhigh-Flow)+Phigh；其中，Flow为第一输出频率、Plow为第一输出功率、Fhigh为第一输出频率、Phigh为第二输出功率、Fx为任意输出频率、Px为输出频率Fx时对应的无流量功率。
5.根据权利要求4所述的恒压供水无流量休眠检测方法，其特征在于，所述对所述函数进行校正的步骤包括：
采用公式P＝kPx+b对函数进行校正，其中P为调整后的无流量状态下、变频器的当前输出功率，k为变频器的调整斜率，b为变频器的调整参数。
6.根据权利要求1所述的恒压供水无流量休眠检测方法，其特征在于，还包括：
采用公式Psample＝VOLu×CURu+VOLv×CURv+VOLw×CURw计算变频器的瞬时输出功率；其中，Psample为瞬时输出功率、VOLu为U相电压、VOLv为V相电压、VOLw为W相电压、CURu为U相电流、CURv为V相电流、CURw为W相电流。
7.根据权利要求6所述的恒压供水无流量休眠检测方法，其特征在于，在计算出变频器的瞬时功率之后还包括步骤：
采用低通惯性滤波对所述瞬时功率进行滤波。
8.根据权利要求7所述的恒压供水无流量休眠检测方法，其特征在于，采用公式Pn＝Psample/64+(Pn-1×63)/64对所述瞬时功率进行滤波，其中，Pn为滤波后输出功率、Psample为瞬时输出功率，Pn-1为上一次滤波后的输出功率。
9.根据权利要求1所述的恒压供水无流量休眠检测方法，其特征在于，所述将根据步骤E计算出的当前输出功率P2与根据步骤D计算出的当前输出功率P1进行比较的步骤包括：
判断所述功率P2与所述功率P1的大小关系，若P2小于或等于P1，则继续计算变频器的当前输出功率P2，若持续时间内，P2一直小于或等于P1，则所述变频器进入无流量休眠状态。
10.根据权利要求1所述的恒压供水无流量休眠检测方法，其特征在于，还包括：若所述反馈压力小于所述管网设定压力，且持续额定时间，则对所述变频器进行唤醒检测。
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