CN114584008B - 一种多变频器系统的平衡控制方法及平衡控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于多电机变频控制领域，提供的多变频器系统的平衡控制方法，包括采集各变频器的转矩值；基于各变频器的转矩值和各变频器的预设系数计算各变频器的调整量；基于各变频器的调整量计算各变频器的频率值，并基于各变频器的频率值控制各变频器进行实时调整，以使多变频器系统实现功率平衡，有效利用每台变频器设计时的分配系数及补偿系数以及各变频器所驱动电机的转矩值进行运算，使每台变频器都可以实时进行调整，从而使多变频器系统的功率平衡调整响应更及时，调整更快速，解决现有的平衡控制方法存在响应速度慢的技术问题。

Description

一种多变频器系统的平衡控制方法及平衡控制装置

技术领域

本发明涉及多电机变频控制领域，尤其涉及一种多变频器系统的平衡控制方法及平衡控制装置。

背景技术

在工业设备中多台电机的交流调速系统应用日益广泛，例如冶金、机械制造、纺织、造纸、运输等行业的生产设备都要求多台电机之间按照一定的规律协调地运行，使用多传动变频系统可以满足现场工况多种控制要求，还可以提高生产工艺、提升产品质量、减轻人工劳动强度和提高生产效率等。

目前的多电机传动平衡系统需要通过通讯技术从各台变频器上采集电机转速、输出电流或输出转矩值，然后在平衡调整功能块中进行对比计算，计算完成后生成控制数据，这些数据通过通讯技术分别发送给各台驱动器，从而控制各台电机的输出功率达到接近平衡。

现有的平衡控制方法采用主从控制结构，即主机采用速度控制模式，从机采用速度跟随模式，在此模式下主机均不做调整，通过控制从机跟随主机进行调整，来实现调整整个系统的负荷功率平衡，导致整个系统的平衡调整响应速度慢，使系统长期处于功率不平衡状态或振荡状态，造成变频器出现过流或者过压等故障。

综上所述，现有的平衡控制方法存在响应速度慢的技术问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种多变频器系统的平衡控制方法，包括：

步骤S1：采集各变频器的转矩值；

步骤S2：基于各变频器的转矩值和各变频器的预设系数计算各变频器的调整量；

步骤S3：基于各变频器的调整量计算各变频器的频率值，并基于各变频器的频率值控制各变频器进行实时调整，以使多变频器系统实现功率平衡。

示例性地，步骤S2还包括：

基于各变频器的转矩值计算各变频器的平均转矩值；

基于各变频器的平均转矩值和各变频器的预设系数计算各变频器的调整量。

示例性地，预设系数包括：预设分配系数和预设补偿系数；

步骤S2还包括：

基于各变频器的转矩值、预设分配系数和预设补偿系数计算各变频器的调整量。

示例性地，步骤S3还包括：

将任一变频器的设定频率设为基准频率；

基于基准频率和各变频器的调整量计算各变频器的频率值。

另外，本发明提供一种多变频器系统的平衡控制装置，包括：

采集单元：采集各变频器的转矩值；

运算单元：基于各变频器的转矩值和各变频器的预设系数计算各变频器的调整量；

控制单元：基于各变频器的调整量计算各变频器的频率值，并基于各变频器的频率值控制各变频器进行实时调整，以使多变频器系统实现功率平衡。

示例性地，运算单元还用于：

基于各变频器的转矩值计算各变频器的平均转矩值；

基于各变频器的平均转矩值和各变频器的预设系数计算各变频器的调整量。

示例性地，预设系数包括：预设分配系数和预设补偿系数；

运算单元还用于：

基于各变频器的转矩值、预设分配系数和预设补偿系数计算各变频器的调整量。

示例性地，控制单元还用于：

将任一变频器的设定频率设为基准频率；

基于基准频率和各变频器的调整量计算各变频器的频率值。

另外，本发明提供一种多变频器系统的平衡控制装置，包括存储器和处理器，上述存储器中存储计算机程序，上述计算机程序在上述处理器中运行实现上述平衡控制方法。

另外，本发明提供一种计算机可读存储介质，上述计算机可读存储介质存储有计算机程序，上述计算机程序被处理器执行时实现上述平衡控制方法的步骤。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明提供的多变频器系统的平衡控制方法，包括：采集各变频器的转矩值；基于各变频器的转矩值和各变频器的预设系数计算各变频器的调整量；基于各变频器的调整量计算各变频器的频率值，并基于各变频器的频率值控制各变频器进行实时调整，以使多变频器系统实现功率平衡，有效利用每台变频器设计时的分配系数及补偿系数以及各变频器所驱动电机的转矩值进行运算，使每台变频器都可以实时进行调整，从而使多变频器系统的功率平衡调整响应更及时，调整更快速，解决现有的平衡控制方法存在响应速度慢的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为多变频器系统的平衡控制方法的一个流程示意图；

图2为多变频器系统的平衡控制装置的一个架构示意图；

图3为平衡控制运算模块的一个架构示意图；

图4为多变频器系统的平衡控制装置的另一个架构示意图；

图5为多变频器系统的平衡控制装置的又一个架构示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况下，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在本申请说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本申请。如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

下面结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是本申请还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似推广，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

实施例一

本申请提供的一种多变频器系统的平衡控制方法，如图1所示，包括：

步骤S1：采集各变频器的转矩值；

步骤S2：基于各变频器的转矩值和各变频器的预设系数计算各变频器的调整量；

步骤S3：基于各变频器的调整量计算各变频器的频率值，并基于各变频器的频率值控制各变频器进行实时调整，以使多变频器系统实现功率平衡。

需要说明的是，平衡控制系统中每台变频器均同时进行负荷平衡调整，可以避免在平衡调整系统中的主机不调整或响应较慢的情况，使系统能更快速达到平衡，且在每一个调整周期不会出现非常大的调整幅度，使系统运行更加平稳。

示例性地，如图2所示，在多变频器的平衡调整系统中，取每台变频器的转矩值，经上述平衡控制方法生成的平衡控制运算模块进行运算，利用每台变频器设计时的预设系数及各变频器所驱动电机的转矩值进行运算，得出每台变频器的运行频率值，以此使系统快速达到负荷功率平衡。

示例性地，步骤S2还包括：

基于各变频器的转矩值计算各变频器的平均转矩值；

基于各变频器的平均转矩值和各变频器的预设系数计算各变频器的调整量。

示例性地，预设系数包括：预设分配系数和预设补偿系数；

步骤S2还包括：

基于各变频器的转矩值、预设分配系数和预设补偿系数计算各变频器的调整量。

需要说明的是，上述预设分配系数是根据工艺设计数据所确定的每台变频器的分配系数；上述预设补偿系数是根据加工误差、设备磨损情况确定的每台变频器的静态补偿系数，可以根据现场调试的情况确定。

示例性地，步骤S3还包括：

将任一变频器的设定频率设为基准频率；

基于基准频率和各变频器的调整量计算各变频器的频率值。

示例性地，基于第一公式计算变频器的频率值，第一公式为：

其中，f1为第1台变频器的频率值，X1为第一台变频器的分配系数，X2为第二台变频器的分配系数，Xn为第n台变频器的分配系数，Y1为第一台变频器的静态补偿系数，Y2为第二台变频器的静态补偿系数，Yn为第n台变频器的静态补偿系数，T1为第一台变频器的转矩值，T2为第二台变频器的转矩值，Tn为第n台变频器的转矩值，n为大于1的自然数，T1e为第n台变频器所驱动电机的额定转矩，f0为平衡控制系统运行时的基准频率。

需要说明的是，基于上述实施例可以理解基于第二公式计算第n台变频器的频率值，n为大于1的自然数，第二公式为：

其中，fn为第n台变频器的频率值，X1为第一台变频器的分配系数，X2为第二台变频器的分配系数，Xn为第n台变频器的分配系数，Y1为第一台变频器的静态补偿系数，Y2为第二台变频器的静态补偿系数，Yn为第n台变频器的静态补偿系数，T1为第一台变频器的转矩值，T2为第二台变频器的转矩值，Tn为第n台变频器的转矩值，n为大于1的自然数，Tne为第n台变频器所驱动电机的额定转矩，f0为平衡控制系统运行时的基准频率。

示例性地，在系统运行时，可以将任何一台变频器的设定频率为基准频率，若将一台变频器的设定频率设为基准频率，则将上述变频器的预设分配系数设为1，静态补偿系数设为0，表现在公式中，即X＝1，Y＝0。

需要说明的是，平衡控制运算模块如图3所示，图中转矩百分比是实际转矩与本机额定转矩的百分比值，按以上平衡控制方法来控制多变频驱动的负荷功率平衡系统，每台变频器都实时进行调整，在保证通讯速度足够快且机械本身完好的情况下，无论是在短距离的应用场合，还是在那些长距离、连接特性较软的应用场合，系统都能够快速响应调整，快速达到平衡，且不会产生振荡。

由上可见，上述多变频器系统的平衡控制方法，包括：采集各变频器的转矩值；基于各变频器的转矩值和各变频器的预设系数计算各变频器的调整量；基于各变频器的调整量计算各变频器的频率值，并基于各变频器的频率值控制各变频器进行实时调整，以使多变频器系统实现功率平衡，有效利用每台变频器设计时的分配系数及补偿系数以及各变频器所驱动电机的转矩值进行运算，使每台变频器都可以实时进行调整，从而使多变频器系统的功率平衡调整响应更及时，调整更快速，解决现有的平衡控制方法存在响应速度慢的技术问题。

实施例二

对应实施例一，本实施例提供一种多变频器系统的平衡控制装置，如图4所示，包括：

采集单元401：采集各变频器的转矩值；

运算单元402：基于各变频器的转矩值和各变频器的预设系数计算各变频器的调整量；

控制单元403：基于各变频器的调整量计算各变频器的频率值，并基于各变频器的频率值控制各变频器进行实时调整，以使多变频器系统实现功率平衡。

示例性地，运算单元402还用于：

基于各变频器的转矩值计算各变频器的平均转矩值；

基于各变频器的平均转矩值和各变频器的预设系数计算各变频器的调整量。

示例性地，预设系数包括：预设分配系数和预设补偿系数；

运算单元402还用于：

基于各变频器的转矩值、预设分配系数和预设补偿系数计算各变频器的调整量。

示例性地，控制单元403还用于：

将任一变频器的设定频率设为基准频率；

基于基准频率和各变频器的调整量计算各变频器的频率值。

需要说明的是，本实施例提供的多变频器系统的平衡控制装置是实施例一中方法模块化的结果，是对应于施例一中方法的程序模块实现或者电路模块实现。其中，装置解决的技术问题与实现的技术效果与实施例一对应，在此不做累述。

由上可见，上述多变频器系统的平衡控制装置通过设置采集单元：采集各变频器的转矩值；运算单元：基于各变频器的转矩值和各变频器的预设系数计算各变频器的调整量；控制单元：基于各变频器的调整量计算各变频器的频率值，并基于各变频器的频率值控制各变频器进行实时调整，以使多变频器系统实现功率平衡，有效利用每台变频器设计时的分配系数及补偿系数以及各变频器所驱动电机的转矩值进行运算，使每台变频器都可以实时进行调整，从而使多变频器系统的功率平衡调整响应更及时，调整更快速，解决现有的平衡控制方法存在响应速度慢的技术问题。

实施例三

本申请还提供一种多变频器系统的平衡控制装置，如图5所示，本申请实施例中的平衡控制装置包括：存储器501、处理器502以及存储在上述存储器501中并可在上述处理器502上运行的计算机程序，其中：存储器501用于存储软件程序以及模块，处理器502通过运行存储在存储器501的软件程序以及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理。具体地，处理器502通过运行存储在存储器501的上述计算机程序时实现以下步骤：

步骤S1：采集各变频器的转矩值；

步骤S2：基于各变频器的转矩值和各变频器的预设系数计算各变频器的调整量；

步骤S3：基于各变频器的调整量计算各变频器的频率值，并基于各变频器的频率值控制各变频器进行实时调整，以使多变频器系统实现功率平衡。

可选的，如图5所示，上述多变频器系统的平衡控制装置还可包括：一个或多个输入设备503(图5中仅示出一个)和一个或多个输出设备504(图5中仅示出一个)。存储器501、处理器502、输入设备503和输出设备504通过总线505连接。

具体的，存储器501可以包括只读存储器和随机存取存储器，并向处理器502提供指令和数据。存储器501的一部分或全部还可以包括非易失性随机存取存储器；处理器502可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，该处理器还可以是其它通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(ApplicationSpecific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable GateArray，FPGA)或者其它可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

实施例四

本申请还提供了一种计算机可读存储介质，其上存有计算机程序，该计算机程序被执行时可以实现上述实施例所提供的步骤。具体的，该计算机程序包括计算机程序代码，上述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式中的一种，此处不作限定；该计算机可读存储介质可以为能够携带上述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质中的一种，此处不作限定。需要说明的是，上述计算机可读存储介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将上述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

需要说明的是，上述实施例所提供的方法及其细节举例可结合至实施例提供的装置和设备中，相互参照，不再赘述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各实例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟是以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同的方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/设备实施例仅仅是示意性的，例如，上述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以由另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。

上述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多变频器系统的平衡控制方法，其特征在于，包括：

步骤S1：采集各所述变频器的转矩值；

步骤S2：基于各所述变频器的转矩值和各所述变频器的预设系数计算各所述变频器的调整量，所述预设系数包括：预设分配系数和预设补偿系数；

步骤S3：基于各所述变频器的调整量计算各所述变频器的频率值，并基于各所述变频器的频率值控制各所述变频器进行实时调整，以使所述多变频器系统实现功率平衡；

所述基于各所述变频器的调整量计算各所述变频器的频率值，具体包括：

基于以下公式计算第n台变频器的频率值，n为大于1的自然数，所述公式为：

其中，fn为第n台变频器的频率值，X1为第一台变频器的分配系数，X2为第二台变频器的分配系数，Xn为第n台变频器的分配系数，Y1为第一台变频器的静态补偿系数，Y2为第二台变频器的静态补偿系数，Yn为第n台变频器的静态补偿系数，T1为第一台变频器的转矩值，T2为第二台变频器的转矩值，Tn为第n台变频器的转矩值，n为大于1的自然数，Tne为第n台变频器所驱动电机的额定转矩，f0为平衡控制系统运行时的基准频率。

2.根据权利要求1所述的平衡控制方法，其特征在于，所述步骤S2还包括：

基于各所述变频器的转矩值计算各所述变频器的平均转矩值；

基于各所述变频器的平均转矩值和各所述变频器的预设系数计算各所述变频器的调整量。

3.根据权利要求1所述的平衡控制方法，其特征在于，所述步骤S2还包括：

基于各所述变频器的转矩值、所述预设分配系数和所述预设补偿系数计算各所述变频器的调整量。

4.根据权利要求1所述的平衡控制方法，其特征在于，所述步骤S3还包括：

将任一变频器的设定频率设为基准频率；

基于所述基准频率和各所述变频器的调整量计算各所述变频器的频率值。

5.一种多变频器系统的平衡控制装置，其特征在于，包括：

采集单元：采集各所述变频器的转矩值；

运算单元：基于各所述变频器的转矩值和各所述变频器的预设系数计算各所述变频器的调整量，所述预设系数包括：预设分配系数和预设补偿系数；

控制单元：基于各所述变频器的调整量计算各所述变频器的频率值，并基于各所述变频器的频率值控制各所述变频器进行实时调整，以使所述多变频器系统实现功率平衡；

所述控制单元还用于：基于以下公式计算第n台变频器的频率值，n为大于1的自然数，所述公式为：

其中，fn为第n台变频器的频率值，X1为第一台变频器的分配系数，X2为第二台变频器的分配系数，Xn为第n台变频器的分配系数，Y1为第一台变频器的静态补偿系数，Y2为第二台变频器的静态补偿系数，Yn为第n台变频器的静态补偿系数，T1为第一台变频器的转矩值，T2为第二台变频器的转矩值，Tn为第n台变频器的转矩值，n为大于1的自然数，Tne为第n台变频器所驱动电机的额定转矩，f0为平衡控制系统运行时的基准频率。

6.根据权利要求5所述的平衡控制装置，其特征在于，所述运算单元还用于：

基于各所述变频器的转矩值计算各所述变频器的平均转矩值；

基于各所述变频器的平均转矩值和各所述变频器的预设系数计算各所述变频器的调整量。

7.根据权利要求5所述的平衡控制装置，其特征在于，所述运算单元还用于：

基于各所述变频器的转矩值、所述预设分配系数和所述预设补偿系数计算各所述变频器的调整量。

8.根据权利要求5所述的控制装置，其特征在于，所述控制单元还用于：

将任一变频器的设定频率设为基准频率；

基于所述基准频率和各所述变频器的调整量计算各所述变频器的频率值。

9.一种多变频器系统的平衡控制装置，包括存储器和处理器，所述存储器中存储计算机程序，其特征在于，所述计算机程序在所述处理器中运行可实现如权利要求1至4任一项所述的方法。

10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至4中任一项所述方法的步骤。

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