ES2724574T3

ES2724574T3 - Método para controlar un inversor

Info

Publication number: ES2724574T3
Application number: ES14177265T
Authority: ES
Inventors: Hyo Jin Kim
Original assignee: LSIS Co Ltd
Current assignee: LS Electric Co Ltd
Priority date: 2013-12-31
Filing date: 2014-07-16
Publication date: 2019-09-12
Anticipated expiration: 2034-07-16
Also published as: KR101529793B1; US9798296B2; EP2890002A3; JP2015130146A; CN104747423A; EP2890002A2; JP5960760B2; CN104747423B; US20150185711A1; EP2890002B1

Abstract

Método para controlar un inversor en un sistema que incluye un sensor de presión (4) configurado para detectar una presión de una bomba (3), un motor configurado para accionar la bomba (3), y un inversor (1) configurado para accionar el motor (2), estando el método caracterizado por: proporcionar un tiempo de retardo previo a PID; determinar si unos datos de presión devueltos desde el sensor de presión (4) son menores que un valor establecido (VALOR ESTABLECIDO DE LLENADO NO RIGUROSO) aunque el tiempo de retardo previo a PID haya terminado (S15); establecer, como primera referencia, los datos de presión cuando el tiempo de retardo previo a PID ha terminado y los datos de presión son menores que el valor establecido (S20); actualizar la primera referencia en tanto como un escalón predeterminado (A) hasta una segunda referencia de un periodo predeterminado (B; S25); determinar una frecuencia de salida del inversor (1) realizando un control de PID usando la segunda referencia (S50); determinar una frecuencia de salida del inversor realizando un control de PID usando una tercera referencia (REFERENCIA DE PID) establecida por un usuario cuando la segunda referencia o datos de presión de realimentación son iguales al valor establecido (VALOR ESTABLECIDO DE LLENADO NO RIGUROSO; S45, S55); y actualizar la segunda referencia en tanto como un escalón predeterminado (A) hasta una cuarta referencia cuando una diferencia (C) entre la segunda referencia y unos datos de presión devueltos tras un transcurso de un periodo predeterminado (B) es menor que otro valor establecido (VALOR PREDETERMINADO; S35, S40), en el que el valor establecido (VALOR ESTABLECIDO DE LLENADO NO RIGUROSO) es menor que la tercera referencia (REFERENCIA DE PID).

Description

DESCRIPCIÓN

Método para controlar un inversor

Antecedentes de la invención

Campo de la invención

La presente divulgación se refiere a un método para controlar un inversor.

Descripción de la técnica relacionada

Generalmente, cuando se inicia una bomba directamente para un control por bomba, hay posibilidades de que se aplique de manera instantánea una presión excesiva a una tubería de bomba dañando la bomba o una tubería que conecta la bomba con un depósito de agua puede dañarse.

Para resolver el problema anteriormente mencionado, se realiza una aceleración/desaceleración normal hasta una frecuencia previa a PID (proporcional, integral, derivado), en la que se mantiene un tiempo de retardo previo a PID (denominado “tiempo de llenado no riguroso”). Cuando la realimentación con respecto a una presión es menor que una salida previa a PID establecida por un usuario, se realiza un control de PID normal tras transcurrir un funcionamiento previo a PID. Cuando la presión alcanza la frecuencia previa a PID, no se realiza el control de PID durante el mantenimiento del tiempo de llenado no riguroso previo a PID.

Las figuras 1a y 1b son vistas a modo de ejemplo que ilustran un control de inversor convencional, en las que la figura 1a es una vista a modo de ejemplo que ilustra un caso en el que la realimentación ha alcanzado un valor de tiempo de llenado no riguroso previo a PID antes de un transcurso del tiempo de llenado no riguroso previo a PID en la frecuencia previa a PID, y la figura 1b ilustra un caso en el que la realimentación es menor que un valor de llenado no riguroso previo a PID incluso tras el mantenimiento del tiempo de llenado no riguroso previo a PID.

Haciendo referencia a la figura 1a, puede observarse que se realiza un PID normal cuando los datos de presión devueltos antes del final del tiempo de llenado no riguroso previo a PID en la frecuencia previa a PID alcanzan un valor de llenado no riguroso previo a PID.

Sin embargo, tal como se muestra en la figura 1b, en un caso en el que unos datos de presión devueltos incluso después del transcurso del tiempo de llenado no riguroso previo a PID tienen muchas diferencias con respecto al valor de llenado no riguroso previo a PID, la tasa de carga de control de PID aumenta cuando comienza un PID normal para aumentar de manera repentina una salida de PID y, como resultado, de manera desventajosa no puede prevenirse un daño de bomba mediante cambios en una presión de bomba repentinos.

Como técnica anterior, el documento US 2010/076658 da a conocer un método para controlar un fluido a presión constante que permite que un inversor con un controlador incorporado controle la velocidad de rotación de una bomba para lograr un control a presión constante de la misma. En el método de control, se mide un valor de realimentación de presión del flujo de salida de la bomba y se compara con un valor de referencia de presión para producir un valor de presión de error. Después de eso, se determina una condición de funcionamiento de la bomba, tal como una condición de manipulación anómala, una condición de manipulación en espera de desaceleración, o una condición de aceleración, según el valor de error de presión para parar o volver a iniciar la bomba tras un tiempo de retardo. La publicación de solicitud de patente US2007248468A1 da a conocer un sistema de bomba que comprende una bomba, un motor, un inversor, un sensor de presión y un controlador de PID para aumentar por escalones un valor de referencia para aumentar por escalones la frecuencia de inversor mediante valores de cambio predeterminados.

Sumario de la invención

La presente invención se define en la reivindicación 1.

Aspectos a modo de ejemplo de la presente divulgación son resolver sustancialmente al menos los problemas y/o desventajas anteriores y proporcionar al menos las ventajas tal como se mencionan a continuación. Por tanto, la presente divulgación se refiere a proporcionar un método para controlar un inversor configurado para prevenir que una bomba se dañe mediante cambios repentinos en la presión dentro de una bomba durante el control de la bomba. La presente divulgación también se refiere a proporcionar un método para controlar un inversor configurado para prevenir que se dañe una bomba, porque no se genera ninguna gran diferencia entre una presión de realimentación y una presión de bomba de funcionamiento normal establecida por un usuario.

En un aspecto general de la presente invención, se proporciona un método para controlar un inversor en un sistema que incluye un sensor de presión configurado para detectar una presión de una bomba, un motor configurado para accionar la bomba, y un inversor configurado para accionar el motor, comprendiendo el método:

establecer, como primera referencia, unos datos de presión devueltos desde el sensor de presión cuando termina un funcionamiento previo a PID;

actualizar la primera referencia en tanto como un escalón predeterminado hasta una segunda referencia; determinar una frecuencia de salida del inversor realizando un control de PID usando la segunda referencia; y determinar una frecuencia de salida del inversor realizando el PID usando una tercera referencia establecida por el usuario cuando la segunda referencia o datos de presión de realimentación son iguales a un valor establecido. Preferiblemente, pero no necesariamente, el método puede comprender además actualizar la segunda referencia en tanto como un escalón predeterminado hasta una cuarta referencia cuando una diferencia entre la segunda referencia y unos datos de presión devueltos desde un punto relevante es menor que un valor establecido tras un transcurso de un periodo predeterminado.

Preferiblemente, pero no necesariamente, el método puede comprender además determinar una frecuencia de salida del inversor realizando un control de PID usando la cuarta referencia.

Preferiblemente, pero no necesariamente, el método puede comprender además actualizar la segunda referencia hasta una referencia del periodo relevante cuando una diferencia entre la segunda referencia y unos datos de presión devueltos desde un punto relevante es mayor que un valor establecido tras un transcurso de un periodo predeterminado.

Preferiblemente, pero no necesariamente, el método puede comprender además determinar una frecuencia de salida realizando un control de PID usando la segunda referencia.

Preferiblemente, pero no necesariamente, el valor establecido puede ser menor que la tercera referencia.

Efectos ventajosos

Según la realización a modo de ejemplo de la presente divulgación, se realiza un PID de llenado no riguroso cuando unos datos de presión devueltos tras un retardo previo a PID no logran alcanzar un valor establecido de llenado no riguroso. Es decir, se realiza una actualización aumentando periódicamente una referencia de PID de llenado no riguroso inicial en un escalón predeterminado sólo cuando una diferencia entre una referencia de PID de llenado no riguroso y datos de presión devueltos es menor que un valor establecido, mediante lo cual puede hacerse funcionar una bomba sin un cambio drástico de la presión hasta alcanzar una presión de funcionamiento normal para prevenir que se dañe la bomba.

Breve descripción de los dibujos

Las figuras 1a y 1b son vistas a modo de ejemplo que ilustran un control de inversor convencional.

La figura 2 es un diagrama de bloques que ilustra un sistema de inversor según la presente divulgación.

La figura 3 es un diagrama de bloques detallado que ilustra un controlador según una realización a modo de ejemplo de la presente divulgación.

La figura 4 es una vista a modo de ejemplo que ilustra un método para controlar un inversor según la presente divulgación.

Las figuras 5 y 6 son otras vistas a modo de ejemplo que ilustran un método para controlar un inversor según la presente divulgación.

La figura 7 es un diagrama de flujo que ilustra un método para controlar un inversor según una realización a modo de ejemplo de la presente divulgación.

Descripción detallada de la invención

A continuación en el presente documento se describirán más completamente diversas realizaciones a modo de ejemplo con referencia a los dibujos adjuntos, en los que se muestran algunas realizaciones a modo de ejemplo. Sin embargo, el presente concepto inventivo puede implementarse de muchas formas diferentes y no debe interpretarse como limitado a las realizaciones de ejemplo expuestas en el presente documento. En vez de eso, se pretende que el aspecto descrito abarque todas de tales alteraciones, modificaciones y variaciones que se encuentren dentro del alcance y la idea novedosa de la presente divulgación.

Ahora se explicarán en detalle realizaciones a modo de ejemplo de la presente divulgación junto con los dibujos adjuntos.

Haciendo referencia a la figura 2, el sistema de inversor según la presente divulgación incluye un inversor (1) y un motor (2) configurado para recibir una tensión de tamaño y frecuencia predeterminados a partir del inversor (1), en el que una bomba (3) conectada al motor (2) se acciona mediante el motor (2).

En general, una bomba (3) es una máquina configurada para introducir líquido a través de una entrada y descargar el líquido a través de una salida, y se acciona por el motor (2). La configuración de una bomba (3) es irrelevante para la presente divulgación, de modo que no se realizará ninguna explicación más detallada con respecto a la misma.

Un sensor de presión (4) está instalado en una trayectoria de fluido conectada a la bomba (3), y aunque el sensor de presión (4) está instalado en una salida, por ejemplo, la posición instalada del sensor de presión (4) no está limitada según la presente divulgación. Es decir, el sensor de presión (4) puede estar ubicado en diversas posiciones. Una presión de la trayectoria de fluido detectada por el sensor de presión (4) puede usarse como realimentación para controlar un inversor según la presente divulgación.

Mientras tanto, aunque la presente divulgación ha descrito la presión de la trayectoria de fluido detectada por el sensor de presión (4) como realimentación con respecto al estado de la trayectoria de fluido, la presente divulgación no se limita a lo mismo. Es decir, la presente divulgación puede usar un valor que indica un estado de la trayectoria de fluido detectado mediante diversos sensores incluyendo un sensor de fluido como realimentación.

El inversor (1) según la presente divulgación puede incluir un controlador (11), una unidad de entrada/salida (12) y una unidad de realización de PWM (modulación por ancho de pulsos) (13). Aunque el inversor (1) de la presente divulgación puede incluir diversos elementos distintos de los elementos anteriormente mencionados, los diversos elementos son irrelevantes para la presente divulgación y por tanto se omiten en la explicación.

La unidad de entrada/salida (12) puede recibir una salida del sensor de presión (4), convierte la salida recibida en unos datos digitales y transmite los datos digitales convertidos al controlador (11). Para ello, la unidad de entrada/salida (12) puede incluir un ADC (convertidor de analógico a digital). El controlador (11) puede recibir datos a partir de la unidad de entrada/salida (12) para generar una frecuencia de salida a través de control de PID, y transmitir una frecuencia de salida relevante para la unidad de realización de PWM (13).

Cuando la unidad de realización de PWM (13) realiza la PWM usando la frecuencia de salida recibida a partir del controlador (11) y proporciona una salida de la misma al motor (2), el motor (2) se acciona mediante la salida. La realización de PWM usando una frecuencia de salida la conocen bien los expertos en la técnica de modo que no se realizará ninguna explicación más detallada con respecto a la misma.

Haciendo referencia a la figura 3, el controlador (11) puede incluir una unidad de generación de error (11A) y un controlador de PID (11B). La unidad de generación de error (11A) genera un error de los datos de presión recibidos a partir de la referencia de PID y la unidad de entrada/salida (12) y proporciona el error al controlador de PID (11B), en el que el controlador de PID (11B) puede emitir una frecuencia de salida de la unidad de realización de PWM (13) realizando el control de PID. La referencia de PID se establece por un usuario, se introduce a través de una unidad de entrada (no mostrada) y generalmente se denomina “comando de presión”. Ahora se describirá el funcionamiento del controlador (11) con referencia al dibujo adjunto.

La figura 4 es una vista a modo de ejemplo que ilustra un método para controlar un inversor según la presente divulgación, en la que (a) ilustra una realimentación de datos de presión introducidos a través del sensor de presión (4) a lo largo del tiempo, (b) ilustra cambios de la referencia de PID a lo largo del tiempo, y (c) ilustra una frecuencia de salida del controlador (11). La realización a modo de ejemplo de la presente divulgación de la figura 4 explica un caso en el que unos datos de presión devueltos durante un retardo previo a PID es mayor que un valor establecido (valor establecido de llenado no riguroso).

Haciendo referencia a la figura 4, el controlador (11) aumenta una frecuencia hasta que se alcanza una frecuencia previa a PID al comienzo (de 0 a t1), y mantiene la frecuencia previa a PID en el tiempo de retardo previo a PID (de t1 a t3), que es para permitir que la bomba (3) alcance una presión de funcionamiento durante el funcionamiento de la operación. En este momento, el controlador (11) determina la realimentación de datos de sensor y cuando los datos de sensor alcanzan el valor establecido de llenado no riguroso, puede comenzarse un PID normal aunque no se haya terminado el tiempo de retardo de PID (es decir, la realización de PID normal puede comenzar en t2 que es antes que t3).

Mientras tanto, cuando la realimentación de los datos de presión es menor que el valor establecido de llenado no riguroso aunque se haya terminado el tiempo de retardo previo a PID, el controlador (11) realiza el control de PID con el fin de aumentar hasta el valor establecido de llenado no riguroso, que a continuación en el presente documento se denomina PID de llenado no riguroso. Es decir, el PID de llenado no riguroso es un control de PID usado para aumentar los datos de presión devueltos desde la bomba (3) hasta el valor establecido de llenado no riguroso tras el final del tiempo de retardo previo a PID.

Las figuras 5 y 6 son otras vistas a modo de ejemplo que ilustran un método para controlar un inversor según la presente divulgación, en las que (a) ilustra unos datos de presión que se devuelven, y (b) ilustra una frecuencia de salida del controlador (11).

En la realización a modo de ejemplo de la presente divulgación, unos datos de presión en el punto final de funcionamiento previo a PID se definen como “referencia de PID de llenado no riguroso” cuando la realimentación de datos de presión es menor que el valor establecido de llenado no riguroso incluso tras haber terminado el funcionamiento previo a PID. En este momento, el controlador (11) según la presente divulgación puede controlar la referencia de PID para aumentar lentamente los datos de presión devueltos hasta el valor establecido de llenado no riguroso, y el control de PID en este momento se define como PID de llenado no riguroso. El control de PID de llenado no riguroso según la presente divulgación comienza cuando los datos de presión devueltos tras el final del funcionamiento previo a PID no logran alcanzar el valor establecido de llenado no riguroso.

El controlador (11) realiza el control de PID usando la referencia de PID de llenado no riguroso como valor inicial. Es decir, el controlador (11) puede designar, como nueva referencia de PID de llenado no riguroso, una referencia aumentada en un escalón predeterminado (A) en cada tiempo predeterminado (B) en la referencia de PID de llenado no riguroso.

En este momento, el controlador (11), al transcurrir el tiempo predeterminado (B), determina una diferencia entre una referencia de PID de llenado no riguroso relevante y unos datos de presión realmente devueltos, y designa de nuevo una referencia de llenado no riguroso aumentada en un escalón A sólo para un valor menor que un valor establecido. Es decir, cuando se designa una referencia de llenado no riguroso inicial en t0, se usa una referencia de PID de llenado no riguroso aumentada en tanto como A en desde t0 hasta t1 (es decir, durante B). Cuando una diferencia (C) entre una referencia de PID de llenado no riguroso relevante (es decir, un valor aumentado en tanto como A en la referencia de PID de llenado no riguroso) y datos de presión de realimentación es menor que un valor establecido, puede designarse de nuevo una nueva referencia de PID de llenado no riguroso aumentada en tanto como A en t1.

Cuando una diferencia entre la referencia de PID y los datos de realimentación supera un valor establecido en t5 mientras vuelve a designarse una referencia de PID de llenado no riguroso en cada periodo tal como se indicó anteriormente, no se realiza ningún aumento adicional en tanto como A en el siguiente periodo, y puede usarse una referencia de PID de llenado no riguroso del periodo relevante tal cual hasta el siguiente periodo.

De manera sucesiva, cuando unos datos de presión devueltos como en t6 alcanzan un valor establecido de llenado no riguroso, el controlador (11) cambia a una referencia de PID para realizar un control de PID normal.

Dicho de otro modo, la figura 5 ilustra un caso en el que unos datos de presión de realimentación durante control de PID de llenado no riguroso han alcanzado un valor establecido, mientras que la figura 6 ilustra un caso en el que la referencia de PID de llenado no riguroso ha alcanzado un valor establecido de llenado no riguroso durante el control de PID de llenado no riguroso. Como en la figura 6, el controlador (11) puede actualizar la referencia de PID de llenado no riguroso aumentando desde la referencia de PID de llenado no riguroso inicial en cada periodo (B) en tanto como un escalón predeterminado (A), y puede controlar un control de PID normal cuando la referencia de PID de llenado no riguroso alcanza un valor establecido de llenado no riguroso.

La figura 7 es un diagrama de flujo que ilustra un método para controlar un inversor según una realización a modo de ejemplo de la presente divulgación, en el que la referencia de PID puede establecerse por adelantado por un usuario, y el controlador (11) según la presente divulgación realiza un PID de llenado no riguroso, aunque el funcionamiento previo a PID haya terminado mientras los datos de presión de realimentación son menores que el valor establecido de llenado no riguroso.

Haciendo referencia a la figura 7, el controlador (11) según la presente divulgación puede realizar inmediatamente un control de PID normal (S50) cuando los datos de presión de realimentación crecen más que el valor establecido de llenado no riguroso (S15) mientras se realiza el funcionamiento previo a PID (S10). En este momento, el funcionamiento previo a PID significa el transcurso de un tiempo de retardo previo a PID en el que una frecuencia de salida aumenta hasta un límite inferior de frecuencia y cuando la frecuencia de salida alcanza el límite inferior de frecuencia, la frecuencia previa a PID se mantiene tras el transcurso de un tiempo de aceleración/desaceleración normal hasta el tiempo de retardo previo a PID, tal como se ilustra en las figuras 1a y 1b. El funcionamiento previo a PID lo conocen bien los expertos en la técnica, de modo que no se realizará una explicación más detallada con respecto al mismo a continuación en el presente documento.

En el método para controlar un inversor según la presente divulgación, el funcionamiento previo a PID se define como un valor establecido de llenado no riguroso que es menor en una cantidad predeterminada que la referencia de PID.

Mientras tanto, cuando los datos de presión de realimentación son menores que un valor establecido de llenado no riguroso incluso tras terminarse la realización previa a PID (S15), el controlador (11) establece un valor de datos de presión de realimentación cuando termina el funcionamiento previo a PID como “referencia de PID de llenado no riguroso inicial” (S20), y actualiza hasta una referencia de PID de llenado no riguroso (S25) en un periodo relevante aumentando una referencia de PID de llenado no riguroso inicial en un escalón predeterminado (A) cuando termina el funcionamiento previo a PID.

Después de eso, cuando transcurre un periodo predeterminado (B) (S30), puede aumentarse una referencia de PID de llenado no riguroso de periodo anterior en un escalón predeterminado (A) para actualizar hasta una referencia de PID de llenado no riguroso (S40), sólo cuando una diferencia entre la referencia de PID de llenado no riguroso del periodo anterior (porque ha transcurrido el periodo) y los datos de presión de realimentación cuando transcurre el periodo es menor que un valor establecido (S35). Como resultado de la determinación en S35, si la diferencia entre la referencia de PID de llenado no riguroso del periodo anterior y los datos de presión de realimentación del periodo transcurrido es mayor que un valor establecido, no se realiza ningún aumento en un escalón predeterminado, y la referencia de PID de llenado no riguroso del periodo anterior puede actualizarse hasta una referencia de PID de llenado no riguroso del periodo relevante. El controlador (11) puede usar la referencia de PID de llenado no riguroso actualizada para realizar un control de PID (PID de llenado no riguroso) y emitir una frecuencia de salida.

En este momento, cuando los datos de presión de realimentación y el valor establecido de llenado no riguroso llegan a ser iguales (S45), puede realizarse un control de PID normal (S55). Alternativamente, aunque la referencia de PID de llenado no riguroso del periodo relevante llegue a ser igual al valor establecido de llenado no riguroso (S50), puede realizarse el control de PID normal para emitir una frecuencia de salida que puede controlar el motor (2) (S55).

Tal como resulta evidente a partir de lo anterior, la presente divulgación puede realizar el PID de llenado no riguroso, cuando los datos de presión de realimentación tras el retardo previo a PID no logran alcanzar el valor establecido de llenado no riguroso. Es decir, puede prevenirse que se dañe la bomba (3) mediante el funcionamiento sin cambio de presión repentino hasta que la bomba (3) alcanza una presión de funcionamiento normal actualizando mediante aumento periódico en un escalón predeterminado a una referencia de PID de llenado no riguroso inicial, y mediante aumento únicamente cuando una diferencia entre la referencia de PID de llenado no riguroso y los datos de presión de realimentación es menor que un valor establecido.

Claims

REIVINDICACIONES

Método para controlar un inversor en un sistema que incluye un sensor de presión (4) configurado para detectar una presión de una bomba (3), un motor configurado para accionar la bomba (3), y un inversor (1) configurado para accionar el motor (2), estando el método caracterizado por:

proporcionar un tiempo de retardo previo a PID;

determinar si unos datos de presión devueltos desde el sensor de presión (4) son menores que un valor establecido (VALOR ESTABLECIDO DE LLENADO NO RIGUROSO) aunque el tiempo de retardo previo a PID haya terminado (S15);

establecer, como primera referencia, los datos de presión cuando el tiempo de retardo previo a PID ha terminado y los datos de presión son menores que el valor establecido (S20);

actualizar la primera referencia en tanto como un escalón predeterminado (A) hasta una segunda referencia de un periodo predeterminado (B; S25);

determinar una frecuencia de salida del inversor (1) realizando un control de PID usando la segunda referencia (S50);

determinar una frecuencia de salida del inversor realizando un control de PID usando una tercera referencia (REFERENCIA DE PID) establecida por un usuario cuando la segunda referencia o datos de presión de realimentación son iguales al valor establecido (VALOR ESTABLECIDO DE LLENADO NO RIGUROSO; S45, S55); y

actualizar la segunda referencia en tanto como un escalón predeterminado (A) hasta una cuarta referencia cuando una diferencia (C) entre la segunda referencia y unos datos de presión devueltos tras un transcurso de un periodo predeterminado (B) es menor que otro valor establecido (VALOR PREDETERMINADO; S35, S40),

en el que el valor establecido (VALOR ESTABLECIDO DE LLENADO NO RIGUROSO) es menor que la tercera referencia (REFERENCIA DE PID).

Método según la reivindicación 1, caracterizado además por: determinar una frecuencia de salida del inversor (1) realizando un control de PID usando la cuarta referencia.

Método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado además por: actualizar la segunda referencia hasta una referencia de un periodo predeterminado cuando una diferencia entre la segunda referencia y unos datos de presión devueltos tras un transcurso del periodo predeterminado es mayor que el otro valor establecido.

Método según la reivindicación 3, caracterizado además por: determinar una frecuencia de salida realizando un control de PID usando la segunda referencia.