CN111043047B - 一种并联变频恒压控制系统运行区间判别方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种并联变频恒压控制系统运行区间判别方法，以采样周期

为间隔获取压力值p_i(k)以及输出频率f_i(k)，构建并联变频恒压控制系统输出流量在线检测的数学模型，获取总流量，并根据

获得第i台泵的流量Q_i，其次，构建高效区间，进而获取到并联变频恒压控制系统每台泵在Q‑H特性曲线的工作点，在实时获取并联变频恒压控制系统每台泵Q‑H扬程特性曲线工作点和Q‑H扬程特性与相似工况抛物围成高效运行区域的基础上，对并联变频恒压控制系统每台泵的运行区间进行准确、可靠判别，为并联变频恒压控制系统的高效控制提供依据。

Description

一种并联变频恒压控制系统运行区间判别方法

技术领域

本发明涉及机电节能控制领域，具体涉及一种并联变频恒压控制系统运行区间判别方法。

背景技术

流体的恒压控制在石油、化工、食品、医药、给排水、城市供水等领域具有广泛的应用，在保障工农业生产和日常生活正常运行起到重要的作用。泵是恒压控制系统的核心部件，其运行性能直接关系到整个控制系统的性能指标，尤其是能耗指标。作为一种高耗能通用机械，每年消耗在泵机组上的电能占全国总电耗的21％以上，甚至在供水企业中占生产成本的60％左右。恒压控制系统中泵的运行效率哪怕仅仅提高1％，都会对我国的节能和环保带来了巨大的利益，而泵消耗的电能的30％～50％都是可以节约。通过采用变频控制技术能有效地降低泵的能耗，每年可节电282亿kWh，实现节能减排目标。然而，变频恒压控制系统实现高效、节能需确保泵运行于高效区间。由于在石油、化工、食品、医药等过程控制领域及供水场合，流体的需求量在时间上具有随机性和不确定性。高峰期时需要增加并联运行泵的数量以增加供应量来满足生产生活需求；低谷时则需要减少并联运行泵的数量以达到节能的目的。特别是在低谷时间段，由于流量很小，变频器和泵工作于低频状态。此时，电机热损耗和低频振动严重，整个变频恒压控制系统能耗急剧增大，系统效率低下。这种工况下不但不能实现节能减排，而且电机因为长期低频运行导致机械振动和电机定子绕组发热严重，降低系统的安全可靠性和使用寿命，对恒压控制系统的安全可靠性和生产成本产生不利影响，更为严重的甚至导致安全事故的发生。

并联变频恒压控制系统高效运行控制是实现节能减排、安全可靠需重点解决的共性技术问题。为实现变频恒压控制系统高效运行，需要优化控制泵的运行区间，确保每台泵均处于高效区间运行。然而，由张承慧等在控制理论与应用期刊中发表的《变频调速给水泵站效率最优控制策略》一文可知，存在一个由扬程特性曲线、相似工况抛物线组成的泵的高效运行区间。此区间运行时，系统能实现高效运行；否则，系统运行效率和寿命将大大降低。为实现泵的高效运行，就必须优化控制泵的转速、流量和扬程(或压力)等状态数据，确保每台泵均处于高效运行区间。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种并联变频恒压控制系统运行区间判别方法。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种并联变频恒压控制系统运行区间判别方法，其包括以下步骤：

步骤一、变频器i以采样周期

为间隔获取压力值p_i(t)，同时获取变频器i的输出频率f_i(k)，并建立由N个元素构成的输出频率数组{f_i(j)}，并获取输出频率数组{f_i(j)}的平均值

以及标准差S_i，N为预先设定的大于1的正整数，k为当前采样次数；

步骤二、集中控制单元以周期T_c为间隔获取所有变频器的平均值

和标准差S_i，并获取均频率调节量

其中

n为变频器的数量；

步骤三、判断系统是否处于稳定状态，若不稳定，则通过发送均频率调节量至各个变频器，调节系统的稳定性；

步骤四、在处于稳定状态时，获取并联变频恒压控制系统压力值 P，并将当前时刻标记为t＝0，并对所有变频器的输出频率施加扰动ΔF；

步骤五、将t＝mT_c时刻的流量估计值定义为Q^g[m]，对应时刻的压力变化量估计值为Δp^g(m)，其中m＝1,2,…,M，

T_d为预先定义的观测时间长度；将流量估计值的初始值设定为

令m＝1，第二级最小差Δ(min)＝0，第二级最大差Δ(max)＝1，分辨系数γ＝0.5；

步骤六、判断m>M是否成立，如果成立，则集中控制单元通过向所有变频器i发送均频率调节量σ_i，驱使该判定不成立，在其不成立的情况下，获取t＝mT_c时刻的压力值p(m)，得到Δp(m)＝p(m)-P；

步骤七、判断

是否成立，α为人为任意设定值，由恒压供水系统对压力性能指标要求决定，若不成立，则集中控制单元继续通过向所有变频器i发送均频率调节量σ_i，使其成立；在其成立时，获取压力波动值Δp^g(m)；

步骤八、将Δp(m)作为参考序列，Δp^g(m)作为比较序列，计算误差序列Δ₀(m)＝|Δp(m)-Δp^g(m)|，并得到Δp(m)和Δpg(m)的相关系数

步骤九、判断ξ(m)>＝0.95是否成立，在其成立的情况下，获取并联变频恒压供水系统实际流量值Q＝Q^g[m]，反之，则通过增加处于工作状态下的泵的数量，即m＝m+1；

并重复步骤六；

步骤十、根据

以及

来获取

并通过运算获取

其中：n_i为第i台离心泵转速；n_j为第j台离心泵的转速，f为变频器输出频率；S为转差率；P为离心泵的极对数；

步骤十一、当Q^g[m]为系统实际流量值，即Q＝Q^g[m]时，将Q、F_i为

n和F代入步骤十中获取的

获得第i台泵的流量Q_i；

步骤十二、根据泵的运行数据(Q_i，P)和Q-H扬程特性，得到频率为F_i的泵的Q-H扬程特性曲线

由泵的高效区间为额定频率 F_N的扬程特性曲线H_N、最低频率F_min的扬程特性曲线H_min、相似工况抛物线l_i1、相似工况抛物线l_i2围成的扇环形区域ABCD作为泵的高效区间；

步骤十三、判断

上的运行点(Q_i，P)是否处于高效区间ABCD 内，若不成立，则通过集中控制单元给n台变频器发送均频率调节量σ_i，i＝1,2,…,n，调整系统的稳定性，直至其处于该高效区间ABCD内；

步骤十四，若成立，则获取Q-H扬程特性曲线

与相似工况抛物线l_i1、l_i2的交点a和b及其对应的流量Q_min、Q_max；

步骤十五，判断min{Q-Q_min,Q_max-Q}≥λ(Q_max-Q_min)是否成立，若成立则说明处于高效运行区间，其中λ是处于0到0.5之间的数，由高效运行区间判别性能决定。

步骤七中，通过

利用获取的Q^g[m] 以及P、F、ΔF、β和t＝mT_c得到Δp^g(m)，其中P为压力传感器的压力值，F为变频器输出频率的平均值，ΔF为频率扰动增量，且满足 |ΔF|＜＜min{F_i},i∈[1,n]，β为系数，

K为弹簧式蓄能罐的弹簧刚度，S_c为弹簧式蓄能罐的截面积。

步骤三中，通过是否同时满足max{|σ_i|}≤σ_ref和max{S_i}≤S_ref来判断系统是否处于稳定状态，其中σ_ref，S_ref为设定的正参考值，可根据实际系统进行设定。

的值包括两种分布情况：

1)

2)

并由两种分布情况可获得

Δp(t)为ΔF引起的压力波动值，ΔF为频率扰动增量，且满足|ΔF|＜＜min{F_i},i∈[1,n]，ΔQ_in(t) 为ΔF引起的进口流量波动值，P为压力传感器的压力值，Q为蓄能罐进出口流量，F为变频器输出频率平均值。

根据弹簧式蓄能罐的体积变化量Δv(t)和弹簧长度变化量Δl(t)获取水压变化量Δp(t)。

根据

以及水压变化量Δp(t)获取

本发明的有益效果：一、本发明无需流量传感器及辅助电路即可实现并联变频恒压控制系统每台泵输出流量的在线检测，进而确定每台泵的Q-H扬程特性曲线及其工作点，省去了流量传感器及辅助处理电路的安装调试所需时间和成本，使得系统结构更加简单，系统成本更低；

二、本发明在实时获取并联变频恒压控制系统每台泵Q-H扬程特性曲线工作点和Q-H扬程特性与相似工况抛物围成高效运行区域的基础上，对并联变频恒压控制系统每台泵的运行区间进行准确、可靠判别，为并联变频恒压控制系统的高效控制提供依据；

三、本发明所述的并联变频恒压控制系统运行区间判别方法具有方法简单，可靠性高，实用性强等特点，为并联变频恒压控制系统的安全、高效运行提供可靠保证。

附图说明

图1为并联变频恒压控制系统结构图。

图2(a)和图2(b)为并联变频恒压控制系统运行频率分布示意图。

图3为泵高效区间分布图。

图4(a)和图4(b)为调速泵运行区间示意图。

具体实施方式

假定并联变频恒压控制系统采用相同型号的泵和变频器，为不失一般性，本发明用第i台(1≤i≤n)泵和变频器作为阐述对象。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，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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作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。

本发明提供了一种并联变频恒压控制系统运行区间判别方法，主要建立了并联变频恒压控制系统流量在线检测的数学模型，并依据建立的数学模型和Q-H扬程特性与相似工况抛物围成高效运行区域给出了并联变频恒压控制系统运行区间识别方法。

a)并联变频恒压控制系统输出流量数学模型

并联变频恒压控制系统简图如图1所示，主要包括液体源、集中控制单元、变频器i、泵i、止回阀i、闸阀i，i＝1,2,…,n、压力传感器、弹簧式蓄能罐等。液体源主要为需要进行恒压控制的液体介质，可以是水、油或其他液体；集中控制单元主要功能是：①采集压力信号；②与变频器进行通信，实现恒压控制系统的均流量控制和泵的优化调度控制；③人机接口功能，获取参数的输入、运行状态的显示；变频器主要功能为：①上传当前运行状态包括启动/停止状态、运行频率值和其他电压电流信息等；②接收集中控制单元下发的压力值和频率调节量，调节泵转速实现恒压控制和均流控制功能；泵i通过叶轮片高速旋转将液体源中的液体输送到管道；止回阀i主要功能是防止液体倒流；闸阀i用于实现泵和管网的接通与断开；压力传感器用于检测管网压力；弹簧式蓄能罐的功能是稳定管网压力，防止水锤。

变量说明如下：f_i(t)为变频器i输出频率；Q_i(t)为泵i出口流量 (i＝1,2,…,n)；Q_in(t)为弹簧式蓄能罐进口流量；Q_out(t)为弹簧式蓄能罐出口流量亦为输出流量；p(t)为管网的压力值；弹簧式蓄能罐的弹簧刚度为K；弹簧式蓄能罐的截面积为S_c；t为时间变量。

由离心泵和交流电机知识可知，第i台泵的输出功率的关系为：

其中：Q_i(t)×p_i(t)为实际输出功率，η_i为效率，s_i为转差率， R₁,R₂,X_1σ,X_2σ,m₁,

为交流电机的固有参数，f_i(t)为第i台变频器的输出频率。

考虑到每台泵出口到蓄能罐进水口处的管道和阀的型号形同，只是到蓄能罐进水口之间的距离存在较小的差异，并且恒压控制系统的输出扬程远远大于泵出口到蓄能罐进水口处的管阻，所以可以得到：

p_i(t)＝p_j(t)≈p(t) (2)

其中：i,j＝{1,2,3,…,n},i≠j；p(t)为压力传感器压力值；

由于并联恒压控制系统采用了均频率控制，所以对于

有：

|f_i(t)-F(t)|≤σ(t) (3)

其中：F(t)为频率平均值即

σ(t)为均频率性能指标。

因变频器和集中控制单元使用性能优越的控制芯片和均频率控制算法，可以保证σ(t)很小。考虑到交流电机和变频器相同型号且均采用变频控制，所以具有相同的机械特性曲线，其对应的转差率s_i和效率η_i近似相等，即：

令：

则联立(4)可得：

C_i＝C_j＝C (5)

其中：

所以，对于

有：

Q_i(t)×p(t)＝C×f_i(t)² (6)

又因为

所以有：

定义并联变频恒压控制系统相对稳态时参数为：压力传感器的压力值为P，蓄能罐进出口流量均为Q，变频器输出频率平均值为F，均频率性能参数为δ，变频器i的输出频率为F_i，上述所有量的单位均为国际单位。定义t＝0时刻为并联变频恒压控制系统相对稳态的最后时刻，即存在：

则有：

|F_i-F|≤δ (9)

其中：

假设在(0,T_d]时间内并联变频恒压控制系统集中控制器将变频器输出频率调节为：f_i(t)＝F_i+ΔF，ΔF为频率扰动增量，且满足 |ΔF|＜＜min{F_i},i∈[1,n]；T_d为预先定义的观测时间长度，为大于0的时间值，依据恒压控制系统性能指标不同而人为确定；则压力传感器值为p(t)＝P+Δp(t)，Δp(t)为ΔF引起的压力波动值；蓄能罐的进口流量为Q_in(t)＝Q+ΔQ_in(t)，ΔQ_in(t)为ΔF引起的进口流量波动值；蓄能罐的出口流量为Q_out(t)＝Q+ΔQ_out(t)，ΔQ_out(t)为ΔF引起的出口流量波动值；

在t∈(0,T_d]，将Q_in(t)＝Q+ΔQ_in(t)，f_i(t)＝F_i+ΔF和p(t)＝P+Δp(t)代入公式(7)可得：

展开(11),并整理得：

联立(10)和(12)，并整理得：

由于存在蓄能罐大惯性阻尼环节，且|ΔF|＜＜min{F_i},i∈[1,n]，则在 t∈(0,T_d]短时间内蓄能罐进出口流量变化引起的压力变化量Δp(t)很小，满足：

|Δp(t)|＜＜P (14)

由于|ΔF|＜＜min{F_i}，|Δp(t)|＜＜P，所以公式(13)可近似为：

将(15)除以(10)可得：

将

代入(16)可得：

现就

的值进行分析：①考虑一种极端的分布情况，如图2(a) 所示，则有：

其中：σ_u＝F-F_u,σ_j＝F_j-F,σ_u>0,σ_j≥0；所以有：

对(19)展开整理可得：

联立(18)、(20)可得：

②考虑另一种极端的分布情况，即F_i均匀分布，如图2(b)所示, 则有：

其中：i_k,i_n-k+1＝{1,2,…,n}；

则：

其中：

整理(23)可得：

所以：

其中：

由几何知识可知，对于其他任何分布情况的F_i，其

值介于两种极端分布之间，所以有：

考虑性能最一般的均频率控制系统的不平衡度都在10％以内，即δ≤0.1F，所以δ²＜＜F²，

因而有：

联立公式(17)、(27)可得：

由于在t∈(0,T_d]有|Δp(t)|＜＜P，即管网压力几乎保持不变，在管阻特性没有改变情况下，蓄能罐的出口流量变化量ΔQ_out(t)≈0，即 Q_out(t)≈Q。在t∈(0,T_d]，蓄能罐液体的体积变化量为：

所以，t∈(0,T_d]蓄能罐弹簧长度变化量Δl(t)为：

所以，t∈(0,T_d]蓄能罐水压变化量Δp(t)为：

联立(28)和(31)并整理得：

令：

则有：y'(t)＝ΔQ_in(t)和y(0)＝0，对公式(32) 整理可得：

联立公式(28)和(33)，并整理解得：

令系数

则：

与此同时，由泵的相似定理可知：几何相似的泵在相似工况运行时，其流量Q与运行速度n之间满足：

并联变频恒压控制系统的离心泵和变频器具有相同型号,处在相同管网中且集中控制单元对运行的变频器进行了均频率控制，因而第 i台离心泵和第j台离心泵满足相似定律，所以有:

其中：n_i为第i台离心泵转速；n_j为第j台离心泵的转速；

离心泵转速n满足：

其中：f为变频器输出频率；S为转差率；P′为离心泵的极对数；联立(4)、(37)、(38)可得：

所以有：

其中：i＝{1,2,…n}。将

代入(40)有：

b)并联变频恒压控制系统运行区间判别

依据公式(41)可求出并联变频恒压控制系统每台泵在任意相对稳态时刻的流量Q_i。与此同时，并联变频恒压控制系统输出扬程H 和每台泵的运行频率F_i的值可通过压力传感器和读取变频器的输出频率获得，进而获取到并联变频恒压控制系统每台泵在Q-H特性曲线的工作点。

图3所示为泵高效区间分布图，泵的高效区间为额定频率F_N的扬程特性曲线H_N、最低频率F_min的扬程特性曲线H_min、相似工况抛物线 l_i1、相似工况抛物线l_i2围成的扇环形区域ABCD。如果泵在Q-H特性曲线的工作点处于区域ABCD，则处于高效运行；反之，处于非高效运行状态。

由于并联变频恒压控制系统采用变频调速实现压力控制方式，因而不同运行频率情况下泵的扬程特性曲线具有平移特性。下面详细说明运行区间分布情况。

(1)扬程P不变，阀门开度改变：

假设第i台泵的运行频率为

其扬程特性曲线为H₁，运行点1 的扬程值为P，流量为Q₁。由图4(a)可知，运行点1处于高效运行区间ABCD中。下面就以下两种情况进行分析：①阀门开度减小导致流量减小时，则并联变频恒压控制系统在维持输出扬程P不变的情况下必然要降低运行频率，此时运行频率为

其扬程特性曲线切换到 H₂，运行点2的扬程值为P，流量为Q₂。由图3可知，运行点2不处于高效区域ABCD中，其偏离高效运行区间越远则效率越低；②阀门开度增大导致流量增大时，则并联变频恒压控制系统在维持输出扬程P不变的情况下必然要增加运行频率，此时运行频率为

其扬程特性曲线切换到H₃，运行点3的扬程值为P，流量为Q₃。由图3可知，运行点3不处于高效区域ABCD中，其偏离高效运行区间越远则效率越低。

(2)扬程P改变，阀门开度不变：

假设当前泵的运行频率为

则泵的扬程特性曲线为H₁，运行点1对应的扬程为P₁，流量为Q₁。由图4(b)可知，运行点1处于高效运行区间ABCD中。下面就以下两种情况进行分析：①设定扬程由P₁减小到P₂时，则并联变频恒压控制系统在阀门开度不变情况下必然要降低运行频率，此时运行频率为

其扬程特性曲线切换到H₂，运行点2的扬程值为P₂，流量为Q₂。由图4(b)可知，运行点2不处于高效区域ABCD中；②设定扬程由P₁增大到P₃时，则并联变频恒压控制系统在阀门开度不变情况下必然要升高运行频率，此时运行频率为

其扬程特性曲线切换到H₃，运行点3的扬程值为P₃，流量为Q₃。由图4(b)可知，运行点3不处于高效区域ABCD中；

通过上述分析可知，并联变频恒压控制系统泵的运行区间并不是一直处于高效区间运行，其随着输出扬程、输出流量、系统管阻的变化而变化，为了实现并联变频恒压控制系统的高效、安全、可靠运行，则必须要对每台泵的运行区间进行判别。

本发明还提供了一种并联变频恒压控制系统运行区间判别方法，其包括以下步骤：

(1)变频器i以采样周期

为间隔对压力值进行采样，将第一次采样值标记为p_i(1)；当前采样次数为k，令k＝1；其中：i＝{1,2,…,n}；

(2)变频器i执行变频恒压控制算法和均频率控制算法得到输出频率f_i(k)，并建立由N个元素构成的变频器i输出频率数组{f_i(j)}，求取{f_i(j)}的平均值

和标准差

其中：j＝{k-N+1,k-N+2,...k}，N为预先设定的大于1的正整数，k 为当前采样次数；f_i(j)|_j＜＝0＝0；

(3)集中控制单元以周期T_c为间隔与变频器通信，获取所有变频器的

和S_i。计算均频率调节量

其中：

(4)判断并联变频恒压控制系统是否处于稳定状态，稳定状态的定义为：判断是否同时满足max{|σ_i|}≤σ_ref和max{S_i}≤S_ref。其中：σ_ref， S_ref为设定的正参考值，可根据实际系统进行设定，比如可以取0.1 或者0.2。如果满足，则认为并联变频恒压控制系统处于稳定状态，进入步骤(5)；否则，恒压控制系统处于不稳定状态，转入步骤(18)；

(5)获取并联变频恒压控制系统压力值P；

(6)以此时刻标记为t＝0，并通过通信总线给所有变频器输出频率施加一个固定的任意扰动ΔF，即

(7)定义Q^g[m]为t＝mT_c时刻的流量估计值，定义Δp^g(m)为对应时刻压力变化量估计值；

令m＝1；

T_d为预先定义的观测时间长度；

令

其中

为设定的流量估计值的初始值；

令m＝1，第二级最小差Δ(min)＝0，第二级最大差Δ(max)＝1，分辨系数γ＝0.5；

(8)判断m>M是否成立，如果成立，则进入步骤(18)；否则，在t＝mT_c时刻，获取压力值记为p(m)；得到Δp(m)＝p(m)-P；

(9)判断

是否成立(α为人为任意设定值，可是 0.1,0.05或者其他数，由恒压控制系统对压力性能指标要求决定。满足这个表达式的依据是因为在进行频率变化ΔF运行时，不能引起系统压力的剧烈波动，否则就失去存在的前提)。如果不成立，转入步骤(18)；否则，将流量估计值Q^g[m]及P、F、ΔF、β和t＝mT_c代入公式：

求解得出Δp^g(m)。

(10)将Δp(m)作为参考序列，Δp^g(m)作为比较序列，计算误差序列Δ₀(m)＝|Δp(m)-Δp^g(m)|。求解Δp(m)和Δp^g(m)的相关系数ξ(m)：

(11)判断ξ(m)>＝0.95是否成立(ξ(m)是相关系数，即实际压力变化值Δp(m)和估计压力变化值Δp^g(m)的接近程度，相关系数ξ(m)越大，表明Δp(m)与Δp^g(m)越接近，当ξ(m)＝1时，Δp(m)与Δp^g(m)完全一致)。成立，进入步骤(12)；否则，更新变量：m＝m+1；

返回步骤(8)。

(12)估计值Q^g[m]就是并联变频恒压控制系统实际流量值，即 Q＝Q^g[m]。

(13)将Q、

n和F代入公式：

求解出第i台泵的流量Q_i；

(14)依据泵的运行数据(Q_i，P)和Q-H扬程特性具有平移特性，得出频率为

的泵的Q-H扬程特性曲线，记为

(15)判断

上的运行点(Q_i，P)是否处于高效区域ABCD内。成立，则进入步骤(16)；否则，不处于高效运行区间，进入步骤(18)。

(16)计算曲线

与相似工况抛物线l_i1、l_i2的交点，记为点a， b，及其对应的流量Q_min、Q_max。

(17)判断min{Q-Q_min,Q_max-Q}≥λ(Q_max-Q_min)是否成立(其中：λ是处于0到0.5之间的数，由高效运行区间判别性能决定)。成立，则说明处于高效运行区间，进入步骤(18)；否则，不处于高效运行区间，进入步骤(18)。

(18)集中控制单元通过通信总线给n台变频器发送均频率控制算法频率调节量σ_i(i＝1,2,…,n)；

(19)令k＝k+1；进行下一次采样，并标记输出压力的采样值为 p_i(k)；返回步骤(2)。

实施例不应视为对本发明的限制，但任何基于本发明的精神所作的改进，都应在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种并联变频恒压控制系统运行区间判别方法，其特征在于：其包括以下步骤：

步骤一、变频器i以采样周期

为间隔获取压力值p_i(t)，同时获取变频器i的输出频率f_i(k)，并建立由N个元素构成的输出频率数组{f_i(j)}，并获取输出频率数组{f_i(j)}的平均值

以及标准差S_i，N为预先设定的大于1的正整数，k为当前采样次数，t为时间变量，j＝{k-N+1,k-N+2,...k}；

步骤二、集中控制单元以周期T_c为间隔获取所有变频器的平均值

和标准差S_i，并获取均频率调节量

其中

n为变频器的数量；

步骤三、判断系统是否处于稳定状态，若不稳定，则通过发送均频率调节量至各个变频器，调节系统的稳定性；

步骤四、在处于稳定状态时，获取并联变频恒压控制系统压力值P，并将当前时刻标记为t＝0，并对所有变频器的输出频率施加扰动ΔF；

步骤五、将t＝mT_c时刻的流量估计值定义为Q^g[m]，对应时刻的压力变化量估计值为Δp^g(m)，其中m＝1,2,…,M，

T_d为预先定义的观测时间长度；将流量估计值的初始值设定为

令m＝1，第二级最小差Δ(min)＝0，第二级最大差Δ(max)＝1，分辨系数γ＝0.5；

步骤六、判断m>M是否成立，如果成立，则集中控制单元通过向所有变频器i发送均频率调节量σ_i，驱使该判定不成立，在其不成立的情况下，获取t＝mT_c时刻的压力值p(m)，得到Δp(m)＝p(m)-P；

步骤七、判断

是否成立，α为人为任意设定值，由恒压供水系统对压力性能指标要求决定，若不成立，则集中控制单元继续通过向所有变频器i发送均频率调节量σ_i，使其成立；在其成立时，获取压力变化量估计值Δp^g(m)；

步骤八、将Δp(m)作为参考序列，Δp^g(m)作为比较序列，计算误差序列Δ₀(m)＝|Δp(m)-Δp^g(m)|，并得到Δp(m)和Δp^g(m)的相关系数

步骤九、判断ξ(m)>＝0.95是否成立，在其成立的情况下，获取并联变频恒压供水系统实际流量值Q＝Q^g[m]，反之，则更新变量，即m＝m+1；

并重复步骤六；

步骤十、根据

以及

来获取

并通过运算获取

其中：n_i为第i台离心泵转速；n_j为第j台离心泵的转速，f为变频器输出频率；S为转差率；P′为离心泵的极对数，f_i为变频器i输出频率，f_j为变频器j输出频率，Q_i为第i台离心泵的流量，Q_j为第j台离心泵的流量，n为运行速度，F_i为变频器i的输出频率；P为离心泵的极对数修改为P'为离心泵的极对数；

步骤十一、当Q^g[m]为系统实际流量值，即Q＝Q^g[m]时，将Q、F_i为

n和F代入步骤十中获取的

获得第i台泵的流量Q_i，F_i为变频器i的输出频率，n为变频器数量；

步骤十二、根据泵的运行数据(Q_i，P)和Q-H扬程特性，得到频率为F_i的泵的Q-H扬程特性曲线

由泵的高效区间为额定频率F_N的扬程特性曲线H_N、最低频率F_min的扬程特性曲线H_min、相似工况抛物线l_i1、相似工况抛物线l_i2围成的扇环形区域ABCD作为泵的高效区间；

步骤十三、判断

上的运行点(Q_i，P)是否处于高效区间ABCD内，若不成立，则通过集中控制单元给n台变频器发送均频率调节量σ_i，i＝1,2,…,n，调整系统的稳定性，直至其处于该高效区间ABCD内；

步骤十四，若成立，则获取Q-H扬程特性曲线

与相似工况抛物线l_i1、l_i2的交点a和b及其对应的流量Q_min、Q_max；

步骤十五，判断min{Q-Q_min,Q_max-Q}≥λ(Q_max-Q_min)是否成立，若成立则说明处于高效运行区间，其中λ是处于0到0.5之间的数，由高效运行区间判别性能决定。

2.根据权利要求1所述的一种并联变频恒压控制系统运行区间判别方法，其特征在于：步骤七中，通过

利用获取的Q^g[m]以及P、F、ΔF、β和t＝mT_c得到Δp^g(m)，其中P为系统压力值，F为变频器输出频率的平均值，ΔF为频率扰动增量，且满足|ΔF|＜＜min{F_i},i∈[1,n]，β为系数，

K为弹簧式蓄能罐的弹簧刚度，S_c为弹簧式蓄能罐的截面积。

3.根据权利要求1所述的一种并联变频恒压控制系统运行区间判别方法，其特征在于：步骤三中，通过是否同时满足max{|σ_i|}≤σ_ref和max{S_i}≤S_ref来判断系统是否处于稳定状态，其中σ_ref，S_ref为设定的正参考值，可根据实际系统进行设定。

4.根据权利要求1所述的一种并联变频恒压控制系统运行区间判别方法，其特征在于：

的值包括两种分布情况：

1)

2)

并由两种分布情况可获得

Δp(t)为ΔF引起的压力波动值，ΔF为频率扰动增量，且满足|ΔF|＜＜min{F_i},i∈[1,n]，ΔQ_in(t)为ΔF引起的进口流量波动值，P为系统压力值，Q为蓄能罐进出口流量，F为变频器输出频率平均值。

5.根据权利要求4所述的一种并联变频恒压控制系统运行区间判别方法，其特征在于：根据弹簧式蓄能罐的体积变化量Δv(t)和弹簧长度变化量Δl(t)获取ΔF引起的压力波动值Δp(t)。

6.根据权利要求5所述的一种并联变频恒压控制系统运行区间判别方法，其特征在于：根据

以及ΔF引起的压力波动值Δp(t)获取

β为系数，

K为弹簧式蓄能罐的弹簧刚度，S_c为弹簧式蓄能罐的截面积。

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