CN112803838A - 一种电机控制方法和消防低频巡检器 - Google Patents

一种电机控制方法和消防低频巡检器 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种电机控制方法和消防低频巡检器，电机控制方法包括：以台阶形式将异步电机从初始频率值提升至目标频率值；所述台阶形式包括：每一个台阶增量随着时间的增加而减少，每一个台阶所维持的时间随着时间的增加而减少。消防低频巡检器包括：控制器、变频器、异步电机和水泵，所述异步电机与所述水泵连接，所述变频器与异步电机连接，所述控制器控制变频器以执行：以台阶形式将异步电机从初始频率值提升至目标频率值；所述台阶形式包括：每一个台阶增量随着时间的增加而减少，每一个台阶所维持的时间随着时间的增加而减少。通过台阶形式的提升规则，可以让电机转速在上升过程中更加稳定。本发明主要用于电机控制技术领域。

Description

一种电机控制方法和消防低频巡检器
技术领域
本发明涉及电机控制技术领域，特别涉及一种电机控制方法和消防低频巡检器。
背景技术
消防巡检分为人工巡检和自动巡检，自动巡检又分为工频巡检和低频巡检。人工巡检是指依靠工作人员定期的对消防设备进行人工检查维护，并对消防设施状况进行记录查验。自动巡检装置可分为工频和低频巡检装置。工频自动巡检是指周期性的以额定频率、额定转速驱动消防水泵运行一段时间后自动停止，由于工频巡检装置消耗大量电能,运行费用高昂,而且为了防止超压在水系统上增加了主旁路阀,使水系统复杂化,增加了故障率。
低频巡检是采用危机控制器启动巡检子程序，使设备中的巡检执行器输出一个较低的频率去逐一驱动消防水泵，使消防水泵以一个较低的转速做一段时间的低速运转。现有的技术在进行低频启动电机的时候，当需要达到目标稳定频率时，会使得电机转速调整的过程中存在不稳定的情况。
异步电机转速公式如(1)所示：
Figure BDA0002884014710000021
其中n是同步转速，f是电源频率；np为极对数，s表示转差率。
由于极对数固定不变，为了驱动电机低速运转，可以通过降低输入频率进行控制。为避免频率变化导致磁饱和而造成励磁电流增大，引起效率降低的情况发生，需要对变频器的电压和频率比值进行控制，使该比值保持恒定，即恒压频比控制，以维持气隙磁通恒定，也称为恒磁通控制。大幅度降低电动机的交流阻抗，电动机的转矩随频率的下降也降低，使低频的带载能力降低，导致电动机的启动较为困难，为此需要采取低频电压补偿的策略。
发明内容
本发明的目的是提供一种电机控制方法和消防低频巡检器，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。
本发明解决其技术问题的解决方案是：一种电机控制方法，包括：以台阶形式将异步电机从初始频率值提升至目标频率值；所述台阶形式包括：每一个台阶增量随着时间的增加而减少，每一个台阶所维持的时间随着时间的增加而减少。
进一步，每一个台阶所维持的时间为：
Figure BDA0002884014710000022
其中，fold表示为前一个台阶所代表的频率值，
Figure BDA0002884014710000031
k表示为驱动频率的上升斜率，fmax表示为目标频率值，f0表示为初始频率值，T表示为频率上升时间，T为用户自由设定，所述fmax为用户自由设定。
进一步，每一个台阶的增量为：
df＝kdt。
进一步，T的取值为4s，所述fmax的取值为10Hz，所述f0的取值为3Hz。
另一方面，一种消防低频巡检器，包括：控制器、变频器、异步电机和水泵，所述异步电机与所述水泵连接，所述变频器与异步电机连接，所述控制器控制变频器以执行：以台阶形式将异步电机从初始频率值提升至目标频率值；所述台阶形式包括：每一个台阶增量随着时间的增加而减少，每一个台阶所维持的时间随着时间的增加而减少。
进一步，所述控制器还控制变频器以执行：每一个台阶所维持的时间为：
Figure BDA0002884014710000032
其中，fold表示为前一个台阶所代表的频率值，
Figure BDA0002884014710000033
k表示为驱动频率的上升斜率，fmax表示为目标频率值，f0表示为初始频率值，T表示为频率上升时间，T为用户自由设定，所述fmax为用户自由设定。
进一步，所述控制器还控制变频器以执行：每一个台阶的增量为：
df＝kdt。
进一步，所述控制器还控制变频器以执行：确认T的取值为4s，所述fmax的取值为10Hz，所述f0的取值为3Hz。
本发明的有益效果是：一方面，本电机控制方法通过台阶形式的提升规则，可以让电机转速在上升过程中更加稳定。另一方面，由于消防低频巡检器可以执行上述方法，故其也具有上述的有益效果。
附图说明
附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。
图1是电机控制方法的流程图；
图2是频率和时间之间的关系曲线；
图3是消防低频巡检器的系统连接关系示意图。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。另外，文中所提到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。本发明创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。
实施例1，参考图1和图2，电机的频率提升过程，就是频率从某一值逐步上升到某一稳定值，电机转速波动常常发生在逐步上升的过程中。为此，本发明提供一种电机控制方法，包括：以台阶形式将异步电机从初始频率值提升至目标频率值；所述台阶形式包括：每一个台阶增量随着时间的增加而减少，每一个台阶所维持的时间随着时间的增加而减少。
通过台阶形式进行提升，是以频率和时间做直角坐标系，其中，横坐标为时间，纵坐标为频率，时间的单位为s，频率的单位为Hz。在整个异步电机的控制中，频率和时间形成台阶形式，所述频率和时间的关系曲线如图2所示。
本发明创造通过这样台阶形式的提升规则，可以让电机转速在上升过程中更加稳定。
其中，每一个台阶所维持的时间为：
Figure BDA0002884014710000051
fold表示为前一个台阶所代表的频率值；
Figure BDA0002884014710000061
k表示为驱动频率的上升斜率，fmax表示为目标频率值，f0表示为初始频率值，T表示为频率上升时间，T为用户自由设定，所述fmax为用户自由设定。
每一个台阶的增量为：
df＝kdt。
具体的，对于异步电机控制为：一开始得到电机的初始频率值；当电机的频率需要更新时，首先计算频率给定值所维持的时间，然后再计算频率增量。其中，频率给定值所维持的时间为每一个台阶所维持的时间，即dt。频率增量为每一个台阶的增量，即df。计算完毕后，就可以知道频率的更新值，即：
fnew＝fold+df。
其中，fold表示为前一个台阶所代表的频率值，当异步电机的频率值所维持的时间结束后，便可以将异步电机的频率值调整值其的更新值，然后再计算该更新值所维持的时间，和下一个更新值。通过这样不断循环，直至达到目标频率值为止。
通过将每一个台阶所维持的时间设定为dt，可以减少电机转速上升过程中转速和转矩的波动。
在一些实施例中，T的取值为4s，所述fmax的取值为10Hz，所述f0的取值为3Hz。在这些实施例中，通过设定上述的T、fmax和f0的取值，可以使得整个电机在低频控制中更加稳定，而且可以有效减少电网的冲击。
对于上述电机的控制，本领域技术人员可以理解的是，本电机控制方法是通过控制异步电机的驱动装置以实现对异步电机的控制。其中，所述驱动装置包括变频器。
本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。某些物理组件或所有物理组件可以被实施为由处理器，如中央处理器、数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。
参考图3，一种消防低频巡检器，包括：控制器、变频器、异步电机和水泵，所述异步电机与所述水泵连接，所述变频器与异步电机连接，所述控制器控制变频器以执行：以台阶形式将异步电机从初始频率值提升至目标频率值；所述台阶形式包括：每一个台阶增量随着时间的增加而减少，每一个台阶所维持的时间随着时间的增加而减少。
变频器(Variable-frequency Drive，VFD)是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。变频器主要由整流(交流变直流)、滤波、逆变(直流变交流)、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。变频器靠内部IGBT的开断来调整输出电源的电压和频率，根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，进而达到节能、调速的目的，另外，变频器还有很多的保护功能，如过流、过压、过载保护等等。
所述控制器还控制变频器以执行：每一个台阶所维持的时间为：
Figure BDA0002884014710000081
其中，fold表示为前一个台阶所代表的频率值，
Figure BDA0002884014710000082
k表示为驱动频率的上升斜率，fmax表示为目标频率值，f0表示为初始频率值，T表示为频率上升时间，T为用户自由设定，所述fmax为用户自由设定。
所述控制器还控制变频器以执行：每一个台阶的增量为：
df＝kdt。
所述控制器还用于执行：确认T的取值为4s，所述fmax的取值为10Hz，所述f0的取值为3Hz。
以上对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (8)

1.一种电机控制方法，其特征在于:包括：以台阶形式将异步电机从初始频率值提升至目标频率值；所述台阶形式包括：每一个台阶增量随着时间的增加而减少，每一个台阶所维持的时间随着时间的增加而减少。
2.根据权利要求1所述的一种电机控制方法，其特征在于:每一个台阶所维持的时间为：
Figure FDA0002884014700000011
其中，fold表示为前一个台阶所代表的频率值，
Figure FDA0002884014700000012
k表示为驱动频率的上升斜率，fmax表示为目标频率值，f0表示为初始频率值，T表示为频率上升时间，T为用户自由设定，所述fmax为用户自由设定。
3.根据权利要求2所述的一种电机控制方法，其特征在于:每一个台阶的增量为：
df＝kdt。
4.根据权利要求2所述的一种电机控制方法，其特征在于:T的取值为4s，所述fmax的取值为10Hz，所述f0的取值为3Hz。
5.一种消防低频巡检器，其特征在于：包括：控制器、变频器、异步电机和水泵，所述异步电机与所述水泵连接，所述变频器与异步电机连接，所述控制器控制变频器以执行：以台阶形式将异步电机从初始频率值提升至目标频率值；所述台阶形式包括：每一个台阶增量随着时间的增加而减少，每一个台阶所维持的时间随着时间的增加而减少。
6.根据权利要求5所述的一种消防低频巡检器，其特征在于：所述控制器还控制变频器以执行：每一个台阶所维持的时间为：
Figure FDA0002884014700000021
其中，fold表示为前一个台阶所代表的频率值，
Figure FDA0002884014700000022
k表示为驱动频率的上升斜率，fmax表示为目标频率值，f0表示为初始频率值，T表示为频率上升时间，T为用户自由设定，所述fmax为用户自由设定。
7.根据权利要求6所述的一种消防低频巡检器，其特征在于：所述控制器还控制变频器以执行：每一个台阶的增量为：
df＝kdt。
8.根据权利要求6所述的一种消防低频巡检器，其特征在于：所述控制器还控制变频器以执行：确认T的取值为4s，所述fmax的取值为10Hz，所述f0的取值为3Hz。
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