CN111245299A - 一种指数型软启动控制的方法、设备和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种指数型软启动控制的方法、设备和装置，该方法包括以下步骤：控制器检测软启动器的输入电压和输出电压；根据输入电压、输出电压以及控制器的控制参数生成指数型控制信号；将指数型控制信号发送给软启动器；响应于软启动器接收到指数型控制信号，软启动器根据指数型控制信号调节输出电压。通过使用本发明的方法，能够彻底限制住频率的增长，使得闭环稳定，电流波形平滑，不会出现电流突变及振荡的情况。
Description
技术领域
本领域涉及计算机领域，并且更具体地涉及一种指数型软启动控制的方法、设备和装置。
背景技术
电力电子在国民经济和工业生产中起着非常重要的作用，以电机为例，若直接启动电机，电机的电流可达额定电流的4-7倍，这样启对电机和电网电压及其他设备都会造成很大的影响。由此提出了“软启动”的概念，现在主要有限流软启动、电压斜坡启动，变频启动等几种软启动。软启动是一种近年来发展非常迅猛的电机启动新技术，采用串联晶闸管在主回路电路中，来调启动转矩和启动电流，对保护传动系统不受磨损、维护电网质量稳定等方面有突出的作用，是一种理想的软启动方式。随着电力电子技术的飞速发展和广泛运用，使得无电弧开关和连续调节电流技术的成熟运用。半导体器件开关具有无磨损、功耗小、寿命长的特性，以及现代控制理论和电力电子技术的密切结合，加之微机控制技术在工业生产中的广泛运用，半导体器件开关具有无磨损、功耗小、寿命长的特性，以及现代控制理论和电力电子技术的密切结合，加之微机控制技术在工业生产中的广泛运用，为电机软启动的实现提供了全新的思路和解决方案，从而电机软启动技术得以迅速的发展与广泛运用。软启动技术具有传统启动方法无法比拟的优越性，软启动技术对电机启动的研究具有重大意义。
软启动是一种集软启动、软停车、轻载节能和多种保护为一体的控制算法，如启动电压、启动时间、限流值等。同时，它还具有保护电机的功能，这从根本上解决了传统电机启动时的诸多问题。传统的启动方式是电机直接启动时，启动电流是额定电流的4-7倍，对电网和电子元器件造成冲击，造成电网不平衡。因为传统启动方式都同属于机械式启动方式，在启动过程中会产生冲击电流，从而影响系统的稳定性。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例的目的在于提出一种指数型软启动控制的方法、设备和装置，通过使用本发明的方法，能够彻底限制住频率的增长，使得闭环稳定，电流波形平滑，不会出现电流突变及振荡的情况。
基于上述目的，本发明的实施例的一个方面提供了一种指数型软启动控制的方法，包括以下步骤：
控制器检测软启动器的输入电压和输出电压；
根据输入电压、输出电压以及控制器的控制参数生成指数型控制信号；
将指数型控制信号发送给软启动器；
响应于软启动器接收到指数型控制信号，软启动器根据指数型控制信号调节输出电压。
根据本发明的一个实施例，控制参数包括控制器的功率给定值、累加变量和限幅阈值。
根据本发明的一个实施例，根据输入电压、输出电压以及控制器的控制参数生成指数型控制信号包括：
将功率给定值设置为初始值，将累加变量设置为初始值，并将限幅阈值设置为初始值；
设定累加变量从累加变量的初始值开始指数地累加增长；
基于上一个控制周期的功率给定值和累加变量得到当前控制周期的功率给定值，以及基于上一个控制周期的限幅阈值和累加变量得到当前控制周期的限幅阈值；
根据当前控制周期的功率给定值和限幅阈值的大小关系以及输入电压和输出电压得到指数型控制信号。
根据本发明的一个实施例，基于上一个控制周期的功率给定值和累加变量得到当前控制周期的功率给定值包括：
当前控制周期的功率给定值为上一个控制周期的功率给定值和累加变量的和。
根据本发明的一个实施例，基于上一个控制周期的限幅阈值和累加变量得到当前控制周期的限幅阈值包括：
当前控制周期的限幅阈值为上一个控制周期的限幅阈值和累加变量的和。
根据本发明的一个实施例，根据当前控制周期的功率给定值和限幅阈值的大小关系以及输入电压和输出电压得到指数型控制信号包括：
响应于功率给定值大于限幅阈值的上限，以限幅阈值的上限值及输入电压和输出电压得到指数型控制信号；
响应于功率给定值小于限幅阈值的下限，以限幅阈值的下限值及输入电压和输出电压得到指数型控制信号；
响应于功率给定值小于限幅阈值的上限且大于限幅阈值的下限，以功率给定值及输入电压和输出电压得到指数型控制信号。。
本发明的实施例的另一个方面，还提供了一种指数型软启动控制的设备，设备包括：
控制模块，控制模块配置为控制器检测软启动器的输入电压和输出电压；
参数生成模块，参数生成模块配置为根据输入电压、输出电压以及控制器的控制参数生成指数型控制信号；
发送模块，发送模块配置为将指数型控制信号发送给软启动器；
调节模块，调节模块配置为响应于软启动器接收到指数型控制信号，软启动器根据指数型控制信号调节输出电压。
根据本发明的一个实施例，控制参数包括控制器的功率给定值、累加变量和限幅阈值。
根据本发明的一个实施例，参数生成模块还配置为：
将功率给定值设置为初始值，将累加变量设置为初始值，并将限幅阈值设置为初始值；
设定累加变量从累加变量的初始值开始指数地累加增长；
基于上一个控制周期的功率给定值和累加变量得到当前控制周期的功率给定值，以及基于上一个控制周期的限幅阈值和累加变量得到当前控制周期的限幅阈值；
根据当前控制周期的功率给定值和限幅阈值的大小关系以及输入电压和输出电压得到指数型控制信号。
本发明的实施例的另一个方面，还提供了一种指数型软启动控制的装置，装置包括：
至少一个处理器；和
存储器，存储器存储有处理器可运行的程序代码，程序代码在被处理器运行时执行上述的方法。
本发明具有以下有益技术效果：本发明实施例提供的指数型软启动控制的方法，通过控制器检测软启动器的输入电压和输出电压；根据输入电压、输出电压以及控制器的控制参数生成指数型控制信号；将指数型控制信号发送给软启动器；响应于软启动器接收到指数型控制信号，软启动器根据指数型控制信号调节输出电压的技术方案，能够彻底限制住频率的增长，使得闭环稳定，电流波形平滑，不会出现电流突变及振荡的情况。
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，下面描述中的附图仅仅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实施例。
图1为根据本发明一个实施例的指数型软启动控制的方法的示意性流程图；
图2为根据本发明一个实施例的指数型软启动控制的设备的示意图；
图3为根据本发明一个实施例的指数型软启动控制的电路示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明实施例进一步详细说明。
基于上述目的，本发明的实施例的第一个方面，提出了一种指数型软启动控制的方法的一个实施例。图1示出的是该方法的示意性流程图。
如图1中所示，该方法可以包括以下步骤：
S1控制器检测软启动器的输入电压和输出电压，通过控制器向软启动器输出的控制信号使得软启动器控制输出端的电压的稳定性以实现输出端指数型软启动，控制器检测输入电压和输出电压，以形成闭环控制，采用PFM(调频)的输出方式，闭环的输出去通过控制频率的改变来实现闭环控制以达到指数型软启动；
S2根据输入电压、输出电压以及控制器的控制参数生成指数型控制信号，通过对控制器控制参数的设定，以及通过检测电路检测到的输出端的电压来调节控制参数，实现闭环反馈机制以使输出电压稳定，该检测电路可以采用差分放大，跟随等电路，输送给单片机模拟量；
S3将指数型控制信号发送给软启动器；
S4响应于软启动器接收到指数型控制信号，软启动器根据指数型控制信号调节输出电压，软启动器是软启动部分的灵魂，是软启动部分的执行部分，可以采用经典的BUCK或者BOOST电路设计。
通过本发明的技术方案，能够彻底限制住频率的增长，使得闭环稳定，电流波形平滑，不会出现电流突变及振荡的情况。
在本发明的一个优选实施例中，控制参数包括控制器的功率给定值、累加变量和限幅阈值。如图3所示，控制器可以采用单片机，通过单片机连接检测电路，通过检测电路检测软启动器的输入电压和输出电压，通过控制单片机的控制参数实现软启动器的参数调节。软启动器是软启动部分的灵魂，是软启动部分的执行部分。功率器件MOS可以采用经典的BUCK或者BOOST电路设计。检测电路是针对输入电网电压、电流信号，输出电压等信号的检测，采用差分放大，跟随电路等，输送给单片机模拟量。键盘和显示单元用于与外界的人机交互，可以通过键盘修改单片机内部参数。AD转换用于把采集到的模拟信号转换成数字信号传输给单片机。通信电路用于与外界的数据传输，也可以修改单片机内部参数。
在本发明的一个优选实施例中，根据输入电压、输出电压以及控制器的控制参数生成指数型控制信号包括：
将功率给定值设置为初始值，将累加变量设置为初始值，并将限幅阈值设置为初始值，功率给定值可以根据当前情况设置一个初始值，累加变化和限幅阈值可以进行初始化；
设定累加变量从累加变量的初始值开始指数地累加增长；
基于上一个控制周期的功率给定值和累加变量得到当前控制周期的功率给定值，以及基于上一个控制周期的限幅阈值和累加变量得到当前控制周期的限幅阈值，每个控制周期的功率给定值都是增长的，由于累加变量呈指数地增长，因此功率给定值也是呈指数地增长；
根据当前控制周期的功率给定值和限幅阈值的大小关系以及输入电压和输出电压得到指数型控制信号。
在本发明的一个优选实施例中，基于上一个控制周期的功率给定值和累加变量得到当前控制周期的功率给定值包括：
当前控制周期的功率给定值为上一个控制周期的功率给定值和累加变量的和，由于累加变量呈指数地增长，因此功率给定值也是呈指数地增长。
在本发明的一个优选实施例中，基于上一个控制周期的限幅阈值和累加变量得到当前控制周期的限幅阈值包括：
当前控制周期的限幅阈值为上一个控制周期的限幅阈值和累加变量的和，由于累加变量呈指数地增长，因此限幅阈值也是呈指数地增长。
在本发明的一个优选实施例中，根据当前控制周期的功率给定值和限幅阈值的大小关系以及输入电压和输出电压得到指数型控制信号包括：
响应于功率给定值大于限幅阈值的上限，以限幅阈值的上限值及输入电压和输出电压得到指数型控制信号；
响应于功率给定值小于限幅阈值的下限，以限幅阈值的下限值及输入电压和输出电压得到指数型控制信号；
响应于功率给定值小于限幅阈值的上限且大于限幅阈值的下限，以功率给定值及输入电压和输出电压得到指数型控制信号。这时需要判断限幅阈值和功率给定值的大小，通过限幅阈值限制住功率给定值的大小，限幅阈值有一个上限和一个下限，当功率给定值超过该上限时，就以该上限的功率对应的指数型控制信号发送给软启动器来调节输出电压的大小，当功率给定值小于该下限时，就以该下限的功率对应的指数型控制信号发送给软启动器来调节输出电压的大小，当功率给定值在该上限和该下限直接时，可以以该功率给定值的功率对应的指数型控制信号发送给软启动器来调节输出电压的大小，这样就保证了功率给定值在限幅阈值的上限和下限之间。这样输出端的电压和电流的曲线都是相对平滑的，不会出现电流突变及振荡。
通过本发明的技术方案，能够彻底限制住频率的增长，使得闭环稳定，电流波形平滑，不会出现电流突变及振荡的情况。
需要说明的是，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关硬件来完成，上述的程序可存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中存储介质可为磁碟、光盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)或随机存取存储器(Random AccessMemory，RAM)等。上述计算机程序的实施例，可以达到与之对应的前述任意方法实施例相同或者相类似的效果。
此外，根据本发明实施例公开的方法还可以被实现为由CPU执行的计算机程序，该计算机程序可以存储在计算机可读存储介质中。在该计算机程序被CPU执行时，执行本发明实施例公开的方法中限定的上述功能。
基于上述目的，本发明的实施例的第二个方面，提出了一种指数型软启动控制的设备，如图2所示，设备200包括：
控制模块201，控制模块201配置为控制器检测软启动器的输入电压和输出电压；
参数生成模块202，参数生成模块202配置为根据输入电压、输出电压以及控制器的控制参数生成指数型控制信号；
发送模块203，发送模块203配置为将指数型控制信号发送给软启动器；
调节模块204，调节模块204配置为响应于软启动器接收到指数型控制信号，软启动器根据指数型控制信号调节输出电压。
在本发明的一个优选实施例中，控制参数包括控制器的功率给定值、累加变量和限幅阈值。
在本发明的一个优选实施例中，参数生成模块还配置为：
将功率给定值设置为初始值，将累加变量设置为初始值，并将限幅阈值设置为初始值；
设定累加变量从累加变量的初始值开始指数地累加增长；
基于上一个控制周期的功率给定值和累加变量得到当前控制周期的功率给定值，以及基于上一个控制周期的限幅阈值和累加变量得到当前控制周期的限幅阈值；
根据当前控制周期的功率给定值和限幅阈值的大小关系以及输入电压和输出电压得到指数型控制信号。
基于上述目的，本发明的实施例的第三个方面，提出了一种指数型软启动控制的装置，装置包括：
至少一个处理器；和
存储器，存储器存储有处理器可运行的程序代码，程序代码在被处理器运行时执行上述的方法。
需要特别指出的是，上述系统的实施例采用了上述方法的实施例来具体说明各模块的工作过程，本领域技术人员能够很容易想到，将这些模块应用到上述方法的其他实施例中。
此外，上述方法步骤以及系统单元或模块也可以利用控制器以及用于存储使得控制器实现上述步骤或单元或模块功能的计算机程序的计算机可读存储介质实现。
本领域技术人员还将明白的是，结合这里的公开所描述的各种示例性逻辑块、模块、电路和算法步骤可以被实现为电子硬件、计算机软件或两者的组合。为了清楚地说明硬件和软件的这种可互换性，已经就各种示意性组件、方块、模块、电路和步骤的功能对其进行了一般性的描述。这种功能是被实现为软件还是被实现为硬件取决于具体应用以及施加给整个系统的设计约束。本领域技术人员可以针对每种具体应用以各种方式来实现的功能，但是这种实现决定不应被解释为导致脱离本发明实施例公开的范围。
上述实施例，特别是任何“优选”实施例是实现的可能示例，并且仅为了清楚地理解本发明的原理而提出。可以在不脱离本文所描述的技术的精神和原理的情况下对上述实施例进行许多变化和修改。所有修改旨在被包括在本公开的范围内并且由所附权利要求保护。
Claims (10)
1.一种指数型软启动控制的方法，其特征在于，包括以下步骤：
控制器检测软启动器的输入电压和输出电压；
根据所述输入电压、输出电压以及控制器的控制参数生成指数型控制信号；
将所述指数型控制信号发送给软启动器；
响应于所述软启动器接收到所述指数型控制信号，所述软启动器根据所述指数型控制信号调节所述输出电压。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制参数包括控制器的功率给定值、累加变量和限幅阈值。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述输入电压、输出电压以及控制器的控制参数生成指数型控制信号包括：
将所述功率给定值设置为初始值，将所述累加变量设置为初始值，并将所述限幅阈值设置为初始值；
设定所述累加变量从所述累加变量的初始值开始指数地累加增长；
基于上一个控制周期的所述功率给定值和所述累加变量得到当前控制周期的功率给定值，以及基于上一个控制周期的限幅阈值和所述累加变量得到当前控制周期的限幅阈值；
根据当前控制周期的所述功率给定值和所述限幅阈值的大小关系以及所述输入电压和所述输出电压得到所述指数型控制信号。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，基于上一个控制周期的所述功率给定值和所述累加变量得到当前控制周期的功率给定值包括：
所述当前控制周期的功率给定值为上一个控制周期的所述功率给定值和所述累加变量的和。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，基于上一个控制周期的限幅阈值和所述累加变量得到当前控制周期的限幅阈值包括：
所述当前控制周期的限幅阈值为上一个控制周期的限幅阈值和所述累加变量的和。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据当前控制周期的所述功率给定值和所述限幅阈值的大小关系以及所述输入电压和所述输出电压得到所述指数型控制信号包括：
响应于所述功率给定值大于所述限幅阈值的上限，以所述限幅阈值的上限值及所述输入电压和所述输出电压得到所述指数型控制信号；
响应于所述功率给定值小于所述限幅阈值的下限，以所述限幅阈值的下限值及所述输入电压和所述输出电压得到所述指数型控制信号；
响应于所述功率给定值小于所述限幅阈值的上限且大于所述限幅阈值的下限，以所述功率给定值及所述输入电压和所述输出电压得到所述指数型控制信号。
7.一种指数型软启动控制的设备，其特征在于，所述设备包括：
控制模块，所述控制模块配置为控制器检测软启动器的输入电压和输出电压；
参数生成模块，所述参数生成模块配置为根据所述输入电压、输出电压以及控制器的控制参数生成指数型控制信号；
发送模块，所述发送模块配置为将所述指数型控制信号发送给软启动器；
调节模块，所述调节模块配置为响应于所述软启动器接收到所述指数型控制信号，所述软启动器根据所述指数型控制信号调节所述输出电压。
8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述控制参数包括控制器的功率给定值、累加变量和限幅阈值。
9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述参数生成模块还配置为：
将所述功率给定值设置为初始值，将所述累加变量设置为初始值，并将所述限幅阈值设置为初始值；
设定所述累加变量从所述累加变量的初始值开始指数地累加增长；
基于上一个控制周期的所述功率给定值和所述累加变量得到当前控制周期的功率给定值，以及基于上一个控制周期的限幅阈值和所述累加变量得到当前控制周期的限幅阈值；
根据当前控制周期的所述功率给定值和所述限幅阈值的大小关系以及所述输入电压和所述输出电压得到所述指数型控制信号。
10.一种指数型软启动控制的装置，其特征在于，所述装置包括：
至少一个处理器；和
存储器，所述存储器存储有处理器可运行的程序代码，所述程序代码在被处理器运行时执行权利要求1-6所述的方法。
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Non-Patent Citations (1)
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|---|
| 吴天文等: "全桥LLC谐振变换器软启动混合控制策略", 《电气传动》 * |
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