CN1711421A - 泵驱动方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
一种泵驱动方法及装置，具有特性变化部(18)，把设定压力、设定流量、设定马力和逆变器(2)的直流部电压作为输入，输出用于供给马力指令生成部(5)的最终设定压力、流量和马力，由此可随着电源电压的变动而充分发挥马达的实效值。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用马达驱动泵的泵驱动方法及装置，该方法通过利用排出压力-排出流量特性并反馈排出压力，来进行对应指令值的马达的驱动。
背景技术
以往提出的利用马达驱动泵的泵驱动装置，通过利用排出压力-排出流量特性并反馈排出压力，来进行对应指令值的马达的驱动。
图1是表示以往的泵驱动装置的方框图。
该泵驱动装置具有：以交流电源为输入生成直流电压的转换器部101；以该直流电压为输入输出交流电压的逆变器部102；被供给该交流电压的马达103；与该马达103的输出轴连接的泵104。
并且，具有：马力生成部105，利用根据规定电源电压定义的设定压力、设定流量和设定马力，根据如图5所示那样生成的排出压力-排出流量特性(以下略称为P-Q特性)和当前压力及当前流量，生成马力指令；减法部106，算出从马力指令生成部105输出的马力指令和当前马力之差；比例运算部107，把马力差作为输入，进行比例运算；积分运算部108，把马力差作为输入，进行积分运算；将积分运算结果积分的积分器109；加法部110，加算比例运算结果和积分结果，得到比例、积分运算结果(速度指令)；电流控制部111，以速度指令为输入，进行速度控制运算，输出电流指令；电流控制部112，以电流指令和逆变器部102的直流部电压为输入，进行电流控制运算，生成占空比指令，供给逆变器部102。
并且，具有：速度检测部114，把从连接马达103的脉冲发生器113输出的脉冲作为输入，根据脉冲间隔算出马达103的当前速度；流量检测部116，把当前速度作为输入，考虑泵容积等，算出排出流量；压力传感器115，检测来自泵104的排出流体的当前压力；马力运算部116，从当前流量和当前压力算出当前马力。
因此，可以进行以所定义的P-Q特性为最大区域的合适的泵控制。
但是，由于电源电压不能保证维持规定电压，并且受附近的装置等的运转、停止等的影响而变动，所以如果使用根据规定电源电压而定义的P-Q特性来控制泵，将不能发挥充分的能力。
进一步进行说明。
如果电源电压低于规定额定电压，实际可以输出的排出压力如图2中③所示，低于规定额定电压时的排出压力①。并且，该P-Q特性可以转换为马达的扭矩-转数特性(参照图3)。并且，图2中的①②③与图3中的①②③分别对应。结果，持续当前值不能达到对应①所示P-Q特性的指令值的状态。此间，PQ控制的积分器109持续累计，所以在超过一定马力区域后，排出压力变大，产生过冲(Windup现象)。
因此，以往，为了即使在电源电压降低一定程度时，在控制响应中也不会产生问题，按③所示设定P-Q特性，结果，具有不能充分发挥马达103的实效值的问题。
相反，如图2中②所示，在实际可以输出的排出压力高于规定的额定电压时的排出压力①时，虽然可以实现②所示的P-Q特性的输出，但是指令值仅对应①所示的P-Q特性，所以同样具有不能充分发挥马达103的实效值的问题。
发明内容
本发明就是鉴于上述问题而提出的，其目的在于，提供一种可以根据电源电压的变动充分发挥马达的实效值的泵驱动方法及装置。
本发明之一的泵驱动方法，通过使用排出压力-排出流量特性并反馈排出压力，根据指令值驱动马达，通过该马达驱动泵时，对应电源电压改变排出压力-排出流量特性。
本发明之二的泵驱动方法，保存分别对应多个电源电压的排出压力-排出流量特性，根据电源电压的检测值选择对应的排出压力-排出流量特性。
本发明之三的泵驱动方法，把规定的压力、流量和马力定义为规定的电源电压中的特性值，根据电源电压的检测值改变排出压力-排出流量特性。
本发明之四的泵驱动方法，通过使用排出压力-排出流量特性并反馈排出压力，根据指令值驱动马达，通过该马达驱动泵时，判定向马达供给驱动电压的逆变器的直流部电压是否是相当于交流电源电压的理论平滑值的状态，在判断为所述直流部电压是相当于交流电源电压的理论平滑值的状态时，相对直流部电压改变排出压力-排出流量特性，在判断为所述直流部电压不是相当于交流电源电压的理论平滑值的状态时，保存此前的直流部电压是相当于交流电源电压的理论平滑值的状态时所改变的排出压力-排出流量特性。
本发明之五的泵驱动方法，保存电源电压值，以代替排出压力-排出流量特性的保存。
本发明之六的泵驱动装置，通过使用排出压力-排出流量特性并反馈排出压力，根据指令值驱动马达，通过该马达驱动泵，包括对应电源电压改变排出压力-排出流量特性的特性变化单元。
本发明之七的泵驱动装置，作为所述特性变化单元，采用保存分别对应多个电源电压的排出压力-排出流量特性，根据电源电压的检测值选择对应的排出压力-排出流量特性的单元。
本发明之八的泵驱动装置，作为所述特性变化单元，采用把规定的压力、流量和马力定义为规定的电源电压中的特性值，根据电源电压的检测值改变排出压力-排出流量特性的单元。
本发明之九的泵驱动装置，通过使用排出压力-排出流量特性并反馈排出压力，根据指令值驱动马达，通过该马达驱动泵，包括判定单元，判定向马达供给驱动电压的逆变器的直流部电压是否是相当于交流电源电压的理论平滑值的状态，在判断为所述直流部电压是相当于交流电源电压的理论平滑值的状态时，相对直流部电压改变排出压力-排出流量特性，在判断为所述直流部电压不是相当于交流电源电压的理论平滑值的状态时，保存此前的直流部电压是相当于交流电源电压的理论平滑值的状态时所改变的排出压力-排出流量特性。
本发明之十的泵驱动装置，作为所述判定单元，采用保存电源电压值来代替保存排出压力-排出流量特性的单元。
根据本发明之一的泵驱动方法，通过使用排出压力-排出流量特性并反馈排出压力，根据指令值驱动马达，通过该马达驱动泵时，对应电源电压改变排出压力-排出流量特性，所以能够根据实际可以输出的值驱动马达，进而可以充分发挥马达的实效值。
根据本发明之二的泵驱动方法，保存分别对应多个电源电压的排出压力-排出流量特性，根据电源电压的检测值选择对应的排出压力-排出流量特性，所以除能够实现处理的快速化之外，可以实现和本发明之一相同的作用。
根据本发明之三的泵驱动方法，把规定的压力、流量和马力定义为规定的电源电压中的特性值，根据电源电压的检测值改变排出压力-排出流量特性，所以除能够减少所需要的存储器容量之外，可以实现和本发明之一相同的作用。
根据本发明之四的泵驱动方法，通过使用排出压力-排出流量特性并反馈排出压力，根据指令值驱动马达，通过该马达驱动泵时，判定向马达供给驱动电压的逆变器的直流部电压是否是相当于交流电源电压的理论平滑值的状态，在判断为所述直流部电压是相当于交流电源电压的理论平滑值的状态时，相对直流部电压改变排出压力-排出流量特性，在判断为所述直流部电压不是相当于交流电源电压的理论平滑值的状态时，保存此前的直流部电压是相当于交流电源电压的理论平滑值的状态时所改变的排出压力-排出流量特性，所以能够消除过渡状态时的不稳定，而且能够根据实际可以输出的值驱动马达，进而可以充分发挥马达的实效值。
根据本发明之五的泵驱动方法，保存电源电压值，以代替排出压力-排出流量特性的保存，所以除能够实现处理的快速化之外，可以实现和本发明之四相同的作用。
根据本发明之六的泵驱动装置，通过使用排出压力-排出流量特性并反馈排出压力，根据指令值驱动马达，通过该马达驱动泵时，利用特性变化单元可以对应电源电压改变排出压力-排出流量特性。
因此，能够根据实际可以输出的值驱动马达，进而可以充分发挥马达的实效值。
根据本发明之七的泵驱动装置，作为所述特性变化单元，采用保存分别对应多个电源电压的排出压力-排出流量特性，根据电源电压的检测值选择对应的排出压力-排出流量特性的单元，所以除能够实现处理的快速化之外，可以实现和本发明之六相同的作用。
根据本发明之八的泵驱动装置，作为所述特性变化单元，采用把规定的压力、流量和马力定义为规定的电源电压中的特性值，根据电源电压的检测值改变排出压力-排出流量特性的单元，所以除能够减少所需要的存储器容量之外，可以实现和本发明之六相同的作用。
根据本发明之九的泵驱动装置，通过使用排出压力-排出流量特性并反馈排出压力，根据指令值驱动马达，通过该马达驱动泵时，通过判定单元，判定向马达供给驱动电压的逆变器的直流部电压是否是相当于交流电源电压的理论平滑值的状态，在判断为所述直流部电压是相当于交流电源电压的理论平滑值的状态时，相对直流部电压改变排出压力-排出流量特性，在判断为所述直流部电压不是相当于交流电源电压的理论平滑值的状态时，保存此前的直流部电压是相当于交流电源电压的理论平滑值的状态时所改变的排出压力-排出流量特性。
因此，能够消除过渡状态时的不稳定，而且能够根据实际可以输出的值驱动马达，进而可以充分发挥马达的实效值。
根据本发明之十的泵驱动装置，作为所述判定单元，采用保存电源电压值来代替保存排出压力-排出流量特性的单元，所以除能够减少所需要的存储器容量之外，可以实现和本发明之九相同的作用。
附图说明
图1是表示以往的泵驱动装置的方框图。
图2是表示P-Q特性的图。
图3是表示对应图2的P-Q特性的马达的扭矩-转数特性的图。
图4是表示本发明的泵驱动装置的一实施方式的方框图。
图5是说明生成P-Q特性的图。
图6是表示本发明的泵驱动装置的一实施方式的主要部分的方框图。
图7是表示本发明的泵驱动装置的其他实施方式的主要部分的方框图。
图8是表示本发明的泵驱动装置的另外其他实施方式的主要部分的方框图。
具体实施方式
以下，参照附图详细说明本发明的泵驱动方法及其驱动装置的实施方式。
图4是表示本发明的泵驱动装置的一实施方式的方框图。
图6是更详细地表示图4的特性变化部18的一实施方式。
该泵驱动装置具有：把交流电源作为输入，生成直流电压的转换器部1；把该直流电压作为输入输出交流电压的逆变器部2；供给该交流电压的马达3；与该马达3的输出轴连接的泵4。
并且，具有：特性变化部18，把设定压力、设定流量、设定马力和逆变器部2的直流部电压作为输入，输出压力、流量和马力的最终设定值，供给马力指令生成部5；马力指令生成部5，从压力、流量和马力的各个最终设定值以及当前马力、当前流量，算出马力指令；减法部6，算出从马力指令生成部5输出的马力指令和当前马力的差；比例运算部7，把马力差作为输入，进行比例运算；积分运算部8，把马力差作为输入，进行积分运算；将积分运算结果积分的积分器9；加法部10，加算比例运算结果和积分结果，得到比例、积分运算结果(转数指令)；电流控制部11，把速度指令作为输入，进行速度控制运算，输出电流指令；电流控制部12，把电流指令和逆变器部2的直流部电压作为输入，进行电流控制运算，生成占空比指令，供给逆变器部2。
并且，具有：速度检测部14，把从连接马达3的脉冲发生器13输出的脉冲作为输入，根据脉冲间隔算出马达3的当前速度；流量检测部16，以当前速度为输入，考虑泵容积等，算出排出流量；压力传感器15，检测来自泵4的排出流体的当前压力；马力运算部16，从当前流量和当前压力算出当前马力。
另外，还具有：比算出部27，算出规定电源电压26和逆变器部2的直流部电压之比；乘法部28，向设定马力乘算比算出部27的运算结果(电压变动率)，生成最终设定马力。
上述结构的泵驱动装置的作用如下。另外，规定电压与规定电源电压相等时的作用，与图1的泵驱动装置的作用相同，所以省略说明，只说明电源电压变动时的作用。
在电源电压与规定电源电压不同时，从逆变器部1输出的直流部电压根据电源电压的变动而变动。
特性变化部18即使在设定压力、设定流量、设定马力一定时，也根据上述直流部电压向马力指令生成部5供给最终设定值(压力、流量、马力)。
结果，马力指令生成部5可以根据最佳P-Q特性生成马力指令，可以根据所生成的马力指令驱动泵4。换言之，可以根据实际输出的值驱动马达，进而可以充分发挥马达的实效值。
但是，作为马力指令生成部5，优选根据最终设定压力、流量、马力，针对图5所示的每个区域a、b、c生成特性。
并且，在上述实施方式中，使用直流部电压改变P-Q特性，但也可以使用AC电源电压改变P-Q特性。但是，在AC电源为三相时，为了对应电源电压的不平衡，需要检测三相的电源电压，所以从简化结构、降低成本方面考虑，优选使用直流部电压。
图7是表示本发明的泵驱动装置的特性变化部18的其他实施方式的主要部分的方框图。
在图7中，具有：低通滤波器222，去除所输入的直流部电压中包含的高频噪声等；运转状态稳定判定部223，判定运转状态是否稳定；比算出部227，算出低通滤波器222的输出电压和从规定电源电压保存部226输出的规定电源电压之比；乘法部228，向设定马力乘算比算出部227的运算结果(电压变动率)，生成最终设定马力。
作为所述运转状态稳定判定部223采用下述方式，即，例如在马达3小于2000rpm的运转状态持续500ms以上的状态下，该状态下的速度变动小于500rpm时，或者在马达3小于2000rpm的运转状态持续500ms以上的状态下，速度变动超过500rpm时，再经过500ms后小于2000rpm的情况下，判定为运转状态稳定。但是，也可以采用其他条件。
如果采用图7所示结构，只在判定为运转状态稳定的情况下接通开关224，取样保持乘法部228的输出值即所修正的设定马力，并保存在最终设定马力保存部225，在判定为运转状态不稳定时，将开关224断开，可以产生保存在最终设定马力保存部225的最终设定马力。
因此，可以实现更稳定的泵驱动。
进一步进行说明。
在从直流部电压检测电源电压的情况下，例如通过马达减速产生电力再生，有时直流部电压会临时上升，在这种情况下，如果把直流电压值直接作为电源电压变动来改变P-Q特性，控制状态将不稳定。
但是，如果采用图7所示结构，根据马达速度和电源电压的变动程度等，马达3继续某时间的动力运行运转，消耗通过再生而上升部分的电力，只在假定直流电压值相当于AC电源电压的理论平滑值(AC电压×21/2)的状态下进行P-Q特性修正，在过渡状态下继续使用在成为过渡状态之前保存在最终设定马力保存部225的最终设定流量，由此可以稳定控制泵4。
并且，作为所述运转状态稳定判定部223，通过采用下述方式，即，例如在马达3小于2000rpm的运转状态持续500ms以上的状态下，该状态下的速度变动小于500rpm时，或者在马达3小于2000rpm的运转状态持续500ms以上的状态下，速度变动超过500rpm时，再经过500ms后小于2000rpm的情况下，判定为运转状态稳定，可以只在保压状态下进行p-Q特性修正。
但是，在直接检测AC电源电压的情况下，由于不产生上述问题，所以没有必要采用图7所示结构。
并且，如图8所示，利用运转状态稳定判定部223的输出使开关324接通/断开，把低通滤波器322的输出电压保存在当前电压保存部325中，由此可以实现和图7相同的作用。
Claims (10)
1.一种泵驱动方法，利用马达(3)驱动泵(4)，通过使用排出压力—排出流量特性并反馈排出压力，来根据指令值驱动该马达(3)，其特征在于，对应电源电压改变排出压力—排出流量特性。
2.根据权利要求1所述的泵驱动方法，其特征在于，预先保存分别对应多个电源电压的排出压力—排出流量特性，对应电源电压的检测值选择相应的排出压力—排出流量特性。
3.根据权利要求1所述的泵驱动方法，其特征在于，把规定的压力、流量和马力定义为规定的电源电压中的特性值，根据电源电压的检测值改变排出压力—排出流量特性。
4.一种泵驱动方法，利用马达(3)驱动泵(4)，通过使用排出压力—排出流量特性并反馈排出压力，来根据指令值驱动该马达(3)，其特征在于，
判定向马达(3)供给驱动电压的逆变器(2)的直流部电压是否是相当于交流电源电压的理论平滑值的状态，在判断为所述直流部电压是相当于交流电源电压的理论平滑值的状态时，相对直流部电压改变排出压力—排出流量特性，在判断为所述直流部电压不是相当于交流电源电压的理论平滑值的状态时，保存此前的在直流部电压是相当于交流电源电压的理论平滑值的状态时所改变的排出压力—排出流量特性。
5.根据权利要求4所述的泵驱动方法，其特征在于，替代排出压力—排出流量特性的保持而保持电源电压值。
6.一种泵驱动装置，利用马达(3)驱动泵(4)，通过使用排出压力—排出流量特性并反馈排出压力，来根据指令值驱动该马达(3)，其特征在于，包括对应电源电压改变排出压力—排出流量特性的特性变化单元。
7.根据权利要求5所述的泵驱动装置，所述特性变化单元预先保持分别对应多个电源电压的排出压力—排出流量特性，根据电源电压的检测值选择对应的排出压力—排出流量特性。
8.根据权利要求5所述的泵驱动装置，所述特性变化单元把规定的压力、流量和马力定义为规定的电源电压中的特性值，根据电源电压的检测值改变排出压力—排出流量特性。
9.一种泵驱动装置，利用马达(3)驱动泵(4)，通过使用排出压力—排出流量特性并反馈排出压力，来根据指令值驱动该马达(3)，其特征在于，包括判定单元，判定向马达(3)供给驱动电压的逆变器(2)的直流部电压是否是相当于交流电源电压的理论平滑值的状态，在判断为所述直流部电压是相当于交流电源电压的理论平滑值的状态时，相对直流部电压改变排出压力—排出流量特性，在判断为所述直流部电压不是相当于交流电源电压的理论平滑值的状态时，保存此前的在直流部电压是相当于交流电源电压的理论平滑值的状态时所改变的排出压力—排出流量特性。
10.根据权利要求9所述的泵驱动装置，所述判定单元替代排出压力—排出流量特性的保持而保持电源电压值。
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