CN103353773B - 一种换流阀水冷***冷却水温度的调节方法与*** - Google Patents
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Abstract
一种换流阀水冷***冷却水温度的调节方法与***，包括实时调节器、PID调节器和加法器，将实时调节与PID闭环控制相结合对冷却水温度进行调节，采用实时调节方式通过实时调节器根据进阀温度实时地输出调节值；采用PID闭环控制方式先通过PID调节器设定预期的进阀温度，然后通过比较器将实际进阀温度与设定温度进行比较之后输入PID控制器进行运算，最后将运算结果与实时调节器输出的调节值通过加法器取和之后控制风扇的转速。解决了现有技术中的水温调节只进行开环调节而无法将水温稳定在设定点，或者只进行PID闭环控制却无法调节离设定点较远的水温的技术问题。特别适用于换流阀水冷***的水温控制。
Description
技术领域
本发明涉及温度控制领域，具体地说是换流阀水冷***冷却水温度的调节方法。
背景技术
换流阀在运行时会产生大量的热，需要配置冷却***为其降温，以防止元件的老化，保证换流阀的正常运行。水冷***就是有效的降温方式之一，通过调节水冷***的冷却水的温度，来控制换流阀的散热。现有的冷却水温度调节方式主要采用冷却水温度与冷却作用直接关联的调节方式，即冷却水温度高加强冷却作用，温度低则减弱冷却作用。由于冷却作用与冷却水温同向，这种调节方式可以做到冷却水温度的缓慢变化，避免换流阀冷却水路接头骤冷骤热而产生的变形漏水。由于可以设定水温高于一定值时冷却作用全部发挥，所以可以有效避免水温超温。
现有专利文献CN102102580A中公开了一种应用于电动汽车的发动机水温控制***，该***通过监视发动机转速数据，决定冷却风扇的停止和启动，当冷却液温度高于一定值后，直接将温度信号作为转速的设定信号，即温度高提高转速，温度低降低转速，冷却作用与冷却液温度作用方向相同，从而将冷却液温度控制在一定范围内。但是，该方案控制冷却液温度的动态特性存在问题，容易造成低温时温度变化快，而且该温度调节属于开环调节，冷却液温度不能按照设定温度点运行，随着环境温度和车速的变化，冷却液温度会发生变化。
现有专利文献CN202734050U中公开了一种供热管网水温调节控制***，该***将采集的管网水温度与设定温度比较，再经由PID控制器进行运算，调节电动阀，使得供热管网在设定温度点上运行，减小了温度波动。但是，该方案并没有考虑到水温出现大波动的情况，如果实际水温值离设定温度值较远，则PID控制器输出最大值或最小值，调节作用非常有限，很难保证按照设定温度运行。而换流阀冷却***不仅环境温度变化范围很大，而且换流阀的发热功率也存在较大变化，如换流阀的启停以及大功率和小功率运行，这些情况都需要控制***进行合理的处理，使得温度尽量维持在设定点上，即使变化也要尽量缓慢。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于现有技术中的水温调节只进行开环调节而无法将水温稳定在设定点，或者只进行PID闭环控制却无法调节离设定温度点较远的水温的问题，从而提出一种可以减缓水温变化且将水温稳定在设定点的用于换流阀水冷***冷却水温度的调节方法。
为解决上述技术问题，本发明提供一种换流阀水冷***冷却水温度的调节方法与***。换流阀水冷***冷却水温度的调节方法将实时调节与PID闭环控制相结合对冷却水温度进行调节，包括以下步骤：
（1）采用实时调节方式通过实时调节器根据进阀温度实时地输出调节值；
（2）采用PID闭环控制方式先通过PID调节器设定预期的进阀温度，然后通过比较器将实际进阀温度与设定温度进行比较之后，将得出的比较值输入PID控制器进行运算，最后将运算结果与实时调节器输出的调节值通过加法器取和之后控制风扇的转速。
所述实时调节方式为主调节方式，所述PID闭环控制方式为辅助调节方式。
所述实时调节方式为：当进阀温度升至预设起始温度时开始启动冷却风扇，温度升高风扇转速增加，当温度增至预设极限温度时，调节器输出最大值，即风扇满频运行，冷却作用达到最大。
所述预设起始温度为20-30摄氏度之间，所述极限温度为40-50摄氏度之间。
所述PID闭环控制方式为：对进阀温度进行周期性采样，并周期性求取平均值，然后与进阀温度设定值进行比较之后进入PID控制器进行运算，将输出控制在±20%内。
所述周期性采样的采样周期为3-5秒之间，所述求取平均值的周期为25-35秒之间，所述求取平均值的周期为所述采样周期的整数倍。
通过限幅模块对PID控制器的输出进行限幅，将输出控制在±20%内。
换流阀水冷***冷却水温度的调节***包括：
实时调节器：根据进阀温度实时输出调节值，该调节值的变化与进阀温度的变化同向；
PID调节器：包括比较器和PID控制器，比较器的输出端与PID控制器的输入端连接，所述比较器周期性地将实际进阀温度与设定温度比较，然后将得出的比较值输入PID控制器进行运算，并输出运算结果；
加法器：与所述实时调节器和PID调节器的输出端连接，将实时调节器输出的调节值与PID调节器输出的运算结果取和，之后控制风扇的转速。
所述PID调节器还包括限幅模块，与PID控制器的输出端连接，将PID控制器的运算结果经过限幅之后输出。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
（1）本发明所述的换流阀水冷***冷却水温度的调节方法将实时调节与PID闭环控制相结合对冷却水温度进行调节，采用实时调节方式通过实时调节器根据进阀温度实时地输出调节值，该调节值的变化与进阀温度的变化同向；采用PID闭环控制方式先通过PID调节器设定预期的进阀温度，然后通过比较器将实际进阀温度与设定温度进行比较之后，将得出的比较值输入PID控制器进行运算，最后将运算结果与实时调节器输出的调节值通过加法器取和之后控制风扇的转速。这样进阀温度高时冷却作用加强，进阀温度低时冷却作用减弱，同时对设定温度点的调节变得敏锐，而且技术人员可以根据***具体的需求设定合适的预期温度，在环境温度、负荷变化的情况下，既可以做到冷却水温度的缓慢变化，避免换流阀冷却水路接头骤冷骤热而产生的变形漏水，又能使进阀温度逐步稳定到设定温度点，即使变化，变化也非常缓慢，有效提高***运行的稳定性；
（2）本发明所述的换流阀水冷***冷却水温度的调节方法，当进阀温度升至预设起始温度时开始启动冷却风扇，温度升高风扇转速增加，当温度增至预设极限温度时，调节器输出最大值，即风扇满频运行，冷却作用达到最大，所以在满足设计要求的情况下，进阀温度不会超过预设极限值，从而实现冷却水温度不超标；
（3）本发明所述的换流阀水冷***冷却水温度的调节方法，所述预设起始温度为20-30摄氏度之间，所述极限温度为40-50摄氏度之间，技术人员可以根据***具体的需求设定合适的起始温度和极限温度，达到有效控制温度变化范围的作用；
（4）本发明所述的换流阀水冷***冷却水温度的调节方法，通过限幅模块对PID控制器的输出进行限幅，将输出控制在±20%内，从而将PID调节器的调节作用限制在一定范围内，起辅助调节作用，实现冷却水温度按照设定温度运行。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1是实施例1提供的换流阀水冷***冷却水温度的调节***的结构示意图；
图2是实施例2提供的换流阀水冷***冷却水温度的调节***的结构示意图。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供一种换流阀水冷***冷却水温度的调节方法，将实时调节与PID闭环控制相结合对冷却水温度进行调节，包括以下步骤：
（1）采用实时调节方式通过实时调节器根据进阀温度实时地输出调节值，和对比文件CN102102580A中公开的实时调节方式相同，当进阀温度升高时，调节值增大，风扇转速增加，冷却作用加强；反之，当进阀温度下降时，调节值减小，风扇转速减少，冷却作用减弱；
（2）采用PID闭环控制方式先通过PID调节器设定预期的进阀温度t0，在本实施例中预期的进阀温度t0为35摄氏度，然后通过比较器将实际进阀温度与预期的进阀温度t0进行比较之后，将得出的比较值输入PID控制器进行运算，PID控制器是根据***输入的比较值进行比例、积分、微分运算的，本实施例中的运算结果与所述比较值成比例关系，如果实际进阀温度大于预期的进阀温度t0，则运算结果为正值，反之，当实际进阀温度小于预期的进阀温度t0时，运算结果为负值，最后将运算结果与实时调节器输出的调节值通过加法器取和之后，转换成调节风扇转速的信号控制风扇的转速。
作为可以变换的实施方式，所述预期的进阀温度根据冷却***的需要来设置，一般设置在35-40左右。
本实施例对应的换流阀水冷***冷却水温度的调节***如图1所示，包括：
实时调节器：根据进阀温度实时输出调节值，该调节值的变化与进阀温度的变化同向；
PID调节器：包括比较器和PID控制器，比较器的输出端与PID控制器的输入端连接，所述比较器周期性地将实际进阀温度与设定温度比较，然后将得出的比较值输入PID控制器进行运算，并输出运算结果；
加法器：与所述实时调节器和PID调节器的输出端连接，将实时调节器输出的调节值与PID调节器输出的运算结果取和之后控制风扇的转速。
实施例2
本实施例提供一种换流阀水冷***冷却水温度的调节方法，将实时调节与PID闭环控制相结合对冷却水温度进行调节，包括以下步骤：
（1）采用实时调节方式通过实时调节器根据进阀温度实时地输出调节值，当进阀温度升至预设起始温度t1=25摄氏度时，调节值从0开始增大，此时开始启动冷却风扇，温度升高风扇转速增加，当温度升至预设极限温度t2=45摄氏度时，调节器输出最大值，即风扇满频运行，冷却作用达到最大；反之，进阀温度下降时，调节值减小，风扇转速减少，直到温度下降至25摄氏度时，风扇关闭；
（2）采用PID闭环控制方式先通过PID调节器设定预期的进阀温度为38摄氏度，而进阀温度每3秒采样一次，每30秒求取一次平均值得到所述实际进阀温度，然后通过比较器将所述实际进阀温度与设定温度38摄氏度进行比较之后，将得出的比较值输入PID控制器进行运算，本实施例中的运算结果与所述比较值成比例关系，如果实际进阀温度为40摄氏度，则运算结果为正值，反之，当实际进阀温度为36摄氏度时，运算结果为负值，并且通过限幅模块对PID控制器的输出进行限幅，将输出控制在±20%内，最后将限幅后的运算结果与实时调节器输出的调节值通过加法器取和之后，转换成调节风扇转速的信号控制风扇的转速。
上述实时调节方式输出的最大值是100%，为主调节方式，所述PID闭环控制方式的输出控制在±20%内，为辅助调节方式。
作为其他可以变换的实施方式，所述预设起始温度t1可以根据需要设置，如选择设置为20℃、28℃或30℃；所述预设极限温度t2也是可以根据需要来设置的，如选择设置为40℃、47℃或50℃。采样周期也可以选择为5s，求取平均值的周期选择为25s或35s。
本实施例对应的换流阀水冷***冷却水温度的调节***如图2所示，包括：
实时调节器：根据进阀温度实时输出调节值，当进阀温度升至25摄氏度时，调节值从0开始增大，温度升高调节值增大，当温度升至45摄氏度时，调节器输出最大值；
PID调节器：包括比较器、PID控制器和限幅模块，比较器的输出端与PID控制器的输入端连接，所述比较器每30秒将实际进阀温度与设定温度比较一次，然后将得出的比较值输入PID控制器进行运算，并通过限幅模块对PID控制器的输出进行限幅，将输出控制在±20%内；
加法器：与所述实时调节器和PID调节器的输出端连接，将实时调节器输出的调节值与PID调节器输出的运算结果取和之后控制风扇的转速；
限幅模块：与PID控制器的输出端连接，将PID控制器的运算结果经过限幅之后输出。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (9)
1.一种换流阀水冷***冷却水温度的调节方法，其特征在于，将实时调节与PID闭环控制相结合对冷却水温度进行调节，包括以下步骤：
(1)采用实时调节方式通过实时调节器根据进阀温度实时地输出调节值；
(2)采用PID闭环控制方式先通过PID调节器设定预期的进阀温度，然后通过比较器将实际进阀温度与设定温度进行比较之后，如果实际进阀温度大于预期的进阀温度，则比较值为正值，当实际进阀温度小于预期的进阀温度时，比较值为负值，将得出的比较值输入PID控制器进行运算，最后将运算结果与实时调节器输出的调节值通过加法器取和之后控制风扇的转速。
2.根据权利要求1所述的换流阀水冷***冷却水温度的调节方法，其特征在于，所述实时调节方式为主调节方式，所述PID闭环控制方式为辅助调节方式。
3.根据权利要求1或2所述的换流阀水冷***冷却水温度的调节方法，其特征在于，所述实时调节方式为：当进阀温度升至预设起始温度时开始启动冷却风扇，温度升高风扇转速增加，当温度增至预设极限温度时，调节器输出最大值，即风扇满频运行，冷却作用达到最大。
4.根据权利要求3所述的换流阀水冷***冷却水温度的调节方法，其特征在于，所述预设起始温度为20-30摄氏度之间，所述极限温度为40-50摄氏度之间。
5.根据权利要求1或2所述的换流阀水冷***冷却水温度的调节方法，其特征在于，所述PID闭环控制方式为：对进阀温度进行周期性采样，并周期性求取平均值，然后与进阀温度设定值进行比较之后进入PID控制器进行运算，将输出控制在±20％内。
6.根据权利要求5所述的换流阀水冷***冷却水温度的调节方法，其特征在于，所述周期性采样的采样周期为3-5秒之间，所述求取平均值的周期为25-35秒之间，所述求取平均值的周期为所述采样周期的整数倍。
7.根据权利要求1或2所述的换流阀水冷***冷却水温度的调节方法，其特征在于，通过限幅模块对PID控制器的输出进行限幅，将输出控制在±20％内。
8.一种换流阀水冷***冷却水温度的调节***，其特征在于，包括：
实时调节器：根据进阀温度实时输出调节值，该调节值的变化与进阀温度的变化同向；
PID调节器：包括比较器和PID控制器，比较器的输出端与PID控制器的输入端连接，所述比较器周期性地将实际进阀温度与设定温度比较，如果实际进阀温度大于预期的进阀温度，则比较值为正值，当实际进阀温度小于预期的进阀温度时，比较值为负值，然后将得出的比较值输入PID控制器进行运算，并输出运算结果；
加法器：与所述实时调节器和PID调节器的输出端连接，将实时调节器输出的调节值与PID调节器输出的运算结果取和，之后控制风扇的转速。
9.根据权利要求8所述的换流阀水冷***冷却水温度的调节***，其特征在于，所述PID调节器还包括限幅模块，与PID控制器的输出端连接，将PID控制器的运算结果经过限幅之后输出。
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