CN105763131A - 一种变频器的断电同步运行方法以及*** - Google Patents
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Abstract
一种变频器的断电同步运行方法以及***，方法包括：S1、主机变频器实时监测母线电压，并在母线电压小于预设的断电同步值Vllimit时，进入步骤S2；S2、检测母线的实时电压V，根据所述实时电压V以及预设的目标电压Vtarget计算实际减速时间T*；S3、根据当前的运行频率以及所述S2中计算的实际减速时间T*调整主机变频器的运行频率，使母线电压稳定在预设的目标电压Vtarget；S4、主机变频器在运行频率大于零时将该运行频率输出至从机变频器，从机变频器控制自身的运行频率与接收的运行频率同步，跳转至步骤S2。本发明实现断电后自动提升母线电压并实时维持母线电压在目标电压Vtarget，保证电机的正常运行，自动适配各种负载惯量的***，且保证从机的同步性。
Description
技术领域
本发明涉及纺织电机领域，尤其涉及一种变频器的断电同步运行方法以及***。
背景技术
由于大多数纺织行业的电机驱动所带的负载惯量都不一致，在意外断电时，各个机器欠压后各自进行自由运行停车的停车时间不一致。这种不同步会对纱线或布匹造成拉断或变形等问题。
在纺织行业，断电同步是要求最高的同步运行方式，目前行业中多采用让各个机器在断电后运行相同减速时间的停车方式，做到断电后同步停止。
设置相同减速时间的方法调试过于复杂，因为减速时间参数过大或过小会让机器欠压或过压，需要不断调试才能找到合适值。并且该方法对于负载变化的***，理论减速时间参数不是定值，用固定值来做适用性差。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种变频器的断电同步运行方法以及***。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种变频器的断电同步运行方法，用于实现共母线的主机变频器和从机变频器断电同步停机，所述方法包括：
S1、主机变频器实时监测母线电压，并在母线电压小于预设的断电同步值Vllimit时，进入步骤S2；
S2、检测母线的实时电压V，根据所述实时电压V以及预设的目标电压Vtarget计算实际减速时间T*；
S3、根据当前的运行频率以及所述S2中计算的实际减速时间T*调整主机变频器的运行频率，使母线电压稳定在预设的目标电压Vtarget；
S4、主机变频器在运行频率大于零时将该运行频率输出至从机变频器，从机变频器控制自身的运行频率与接收的运行频率同步，跳转至步骤S2。
在本发明所述的变频器的断电同步运行方法中，所述步骤S2包括：
S21、检测母线的实时电压V，根据所述实时电压V和预设的目标电压Vtarget计算得到电压差值ΔV，并将所述ΔV作为PID控制器的输入；
S22、将所述PID控制器的输出作为减速时间变化量ΔT，并基于所述减速时间变化量ΔT以及预设的初始减速时间T0确定或更新实际减速时间T*。
在本发明所述的变频器的断电同步运行方法中，
所述步骤S22中的T*基于以下公式确定或更新：T*＝T0-ΔT，
所述步骤S21和S22中的所述PID控制器的模型为：
u(t)＝kp[e(t)+1/Ti∫e(t)dt+Td*de(t)/dt]；
e(t)＝ΔV＝Vtarget-V；
ΔT＝u(t)；
其中，e(t)为PID控制器的输入，u(t)为控制器的输出；kp为比例系数，当选用电压作为输入且时间作为输出时，则kp的单位为s/v；Ti为积分时间常数；Td为微分时间常数。
在本发明所述的变频器的断电同步运行方法中，所述步骤S3中所述的调整运行频率包括：若某个时刻tn，主机的运行频率是f1且此时更新得到的实际减速时间T*为Tn *，步骤S1中的预设时间为ts，则在下个时刻tn+ts，主机频率为f1-f1*ts/Tn *。
在本发明所述的变频器的断电同步运行方法中，所述步骤S4中主机通过总线通讯或无线通讯的方式，将自身的运行频率发给从机，从机根据接收的运行频率转换自身的运行频率以实现与主机同频率运行。
本发明还公开了一种变频器的断电同步运行***，用于实现共母线的主机变频器和从机变频器断电同步停机，
所述主机变频器包括：
启动模块，用于实时监测母线电压，并在母线电压小于预设的断电同步值Vllimit时，触发时间调整模块；
时间调整模块，用于在被启动模块触发后，检测母线的实时电压V，根据所述实时电压V以及预设的目标电压Vtarget计算实际减速时间T*；
频率调整模块，用于根据当前的运行频率以及所述S2中计算的实际减速时间T*调整主机变频器的运行频率，使母线电压稳定在预设的目标电压Vtarget；
频率发送模块，用于在所述运行频率大于零时将该运行频率输出至从机变频器；
所述从机包括：
频率接收模块，用于接收主机发送的运行频率；
频率同步模块，用户控制自身的频率与接收的运行频率同步。
在本发明所述的变频器的断电同步运行***中，所述时间调整模块包括：
输入参数更新单元，用于在被启动模块触发后，检测母线的实时电压V，根据所述实时电压V和预设的目标电压Vtarget计算得到电压差值ΔV，并将所述ΔV作为PID控制器的输入；
时间调整单元，用于将所述PID控制器的输出作为减速时间变化量ΔT，并基于所述减速时间变化量ΔT以及预设的初始减速时间T0确定或更新实际减速时间T*。
在本发明所述的变频器的断电同步运行***中，
所述T*基于以下公式确定或更新：T*＝T0-ΔT；
所述PID控制器的模型为：
u(t)＝kp[e(t)+1/Ti∫e(t)dt+Td*de(t)/dt]；
e(t)＝ΔV＝Vtarget-V；
ΔT＝u(t)；
其中，e(t)为PID控制器的输入，u(t)为控制器的输出；kp为比例系数，当选用电压作为输入且时间作为输出时，则kp的单位为s/v；Ti为积分时间常数；Td为微分时间常数。
在本发明所述的变频器的断电同步运行***中，所述的调整运行频率包括：若某个时刻tn，主机的运行频率是f1且此时更新得到的实际减速时间T*为Tn *，步骤S1中的预设时间为ts，则在下个时刻tn+ts，主机频率为f1-f1*ts/Tn *。
在本发明所述的变频器的断电同步运行***中，所述频率发送模块通过总线通讯或无线通讯的方式，将自身的运行频率发给从机的频率接收模块。
实施本发明的变频器的断电同步运行方法以及***，具有以下有益效果：本发明可以根据实时电压更新实际减速时间T*，进而再调整运行频率，相当于调整频率降低的速率，从而实现断电后自动提升母线电压并实时维持母线电压在目标电压Vtarget，保证电机的正常运行，自动适配各种负载惯量的***，调试简便；且主机把自身的运行频率发给从机，保证从机的同步性。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是母线断电后基于本发明变频器的断电同步运行方法所产生的母线电压以及电机运行频率随时间的变化示意图；
图2是本发明变频器的断电同步运行方法的流程图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
参考图1，是母线断电后基于本发明变频器的断电同步运行方法所产生的母线电压以及电机运行频率随时间的变化示意图；
如图中所示，在起始阶段，电压供应正常，母线电压一直处于一个平稳的电压。在某个时刻t1突然断电，则母线电压掉下去了。为了使得母线电压维持在一个目标水平，本发明是基于电机减速很快时可以发电的原理，通过断电同步程序实时改变电机的减速速度，以保证母线电压达到所需要的目标电压Vllimit(该Vllimit略大于母线正常电压)，也就是说自动根据当前母线电压规划频率运行曲线。
为了避免误启动断电同步程序，本申请提供一个低于母线正常电压的值作为启动断电同步程序的标识，如图中的t2时刻对应的Vllimit所示。也就是说虽然是在t1时刻断电，但是真正启动断电同步程序是在t2时刻，该程序一直执行直到t3时刻电机停机。
由于在t2时刻启动了断电同步程序，所以母线电压回升。断电同步程序主要是通过实时调整频率变化来调整母线电压，使得母线电压维持在一个合适的目标电压Vtarget，如图中t2-t3所示。
下面具体介绍本发明的实现过程。
参考图2是本发明变频器的断电同步运行方法的流程图。
本发明的变频器的断电同步运行方法包括：
S1、主机变频器实时监测母线电压，并在母线电压小于预设的断电同步值Vllimit时，进入步骤S2；其中，Vllimit略小于母线的正常电压；
S2、检测母线的实时电压V，根据所述实时电压V以及预设的目标电压Vtarget计算实际减速时间T*；其中，Vtarget略大于母线的正常电压；
S3、根据当前的运行频率以及所述S2中计算的实际减速时间T*调整主机变频器的运行频率，使母线电压稳定在预设的目标电压Vtarget；
S4、主机变频器在运行频率大于零时将该运行频率输出至从机变频器，从机变频器控制自身的运行频率与接收的运行频率同步，跳转至步骤S2。
调整运行频率包括：假如某个时刻tn，主机的运行频率是f1且此时更新得到的实际减速时间T*为Tn *，若步骤S1中的预设时间为ts，则在下个时刻tn+ts，主机频率为f1-f1*ts/Tn *。实际上预设时间ts是非常短的，所以呈现出来的是一个连续的频率变化过程，如图1所示。
其中，所述步骤S2包括：
S21、检测母线的实时电压V，根据所述实时电压V和预设的目标电压Vtarget计算得到电压差值ΔV，并将所述ΔV作为PID控制器的输入；
S22、将所述PID控制器的输出作为减速时间变化量ΔT，并基于所述减速时间变化量ΔT以及预设的初始减速时间T0确定或更新实际减速时间T*。
所述步骤S21和S22中的所述PID控制器的模型为：
u(t)＝kp[e(t)+1/Ti∫e(t)dt+Td*de(t)/dt]；
e(t)＝ΔV＝Vtarget-V；
ΔT＝u(t)；
其中，e(t)为PID控制器的输入，u(t)为控制器的输出；kp为比例系数，当选用电压作为输入且时间作为输出时，则kp的单位为s/v；Ti为积分时间常数；Td为微分时间常数。需要注意的是，当将ΔV作为输入时其单位是v，得到的ΔT的单位是s。
优选的，kp、Ti、Td可以在执行步骤S2之前根据情况进行设置。
其中，所述步骤S22中的T*基于以下公式确定或更新：T*＝T0-ΔT。也就是说，当ΔV大于零时，表示实时电压V小于目标电压Vtarget，于是根据输出的减速时间的变化量ΔT调整降低实际减速时间T*，相当于降低了减速速度，所以实时电压V会降低；当ΔV小于零时，表示实时电压V大于目标电压Vtarget，于是根据输出的减速时间的变化量ΔT调整增加实际减速时间T*，相当于提升了减速速度，所以实时电压V会提升。
其中，所述步骤S4中主机通过总线通讯或无线通讯的方式，将自身的运行频率发给从机，从机根据接收的运行频率转换自身的运行频率以实现与主机同频率运行。
例如，主机和从机可以通过modbus、can通讯，当然也可以采用蓝牙、WiFi等无线连接方式通讯。
实质上，主机通过运行断电同步程序实现上述步骤时，在步骤S1中母线电压小于预设的断电同步值Vllimit时，一般是建立断电停车标志flag，再执行步骤S2-S3根据减速时间变化量ΔT来实时调整变频器运行频率；再同时将断电停车标志flag及当前的运行频率发给从机；从机接收到断电停车标志falg后，将频率转换为自己的运行频率跟随主机运行，直到停机(因为每个变频器可以主动控制频率减小的速率，所以主机变频器根据T*调整运行频率，实际上就是调整了频率减小的速率，调整频率减小的速率是本领域常识，从机只要接收到主机告知的运行频率，再结合自身当前的运行频率，就可以确定自身的频率应该减小还是增加，以及减小的速率或增加的速率)。因此本发明实现了在断电时主机自动根据当前母线电压规划频率运行曲线，使母线维持在一定电压，并给从机传输主机的运行频率，保证同步运行，同步停止。
相应的，本发明还公开了一种变频器的断电同步运行***，用于实现共母线的主机变频器和从机变频器断电同步停机。其中：
所述主机变频器包括：
启动模块，用于实时监测母线电压，并在母线电压小于预设的断电同步值Vllimit时，触发时间调整模块；
时间调整模块，用于在被启动模块触发后，检测母线的实时电压V，根据所述实时电压V以及预设的目标电压Vtarget计算实际减速时间T*；
频率调整模块，用于根据当前的运行频率以及所述S2中计算的实际减速时间T*调整主机变频器的运行频率，使母线电压稳定在预设的目标电压Vtarget；
频率发送模块，用于在所述运行频率大于零时将该运行频率输出至从机变频器；
所述从机包括：
频率接收模块，用于接收主机发送的运行频率；
频率同步模块，用户控制自身的频率与接收的运行频率同步。
具体的，所述时间调整模块包括：
条件单元，用于在被启动模块触发后，检测母线的实时电压V，在实时电压V大于预设值时，发送触发信号；
输入参数更新单元，用于在被启动模块触发后，检测母线的实时电压V，根据所述实时电压V和预设的目标电压Vtarget计算得到电压差值ΔV，并将所述ΔV作为PID控制器的输入；
时间调整单元，用于将所述PID控制器的输出作为减速时间变化量ΔT，并基于所述减速时间变化量ΔT以及预设的初始减速时间T0确定或更新实际减速时间T*。
其中，所述T*基于以下公式确定或更新：T*＝T0-ΔT；所述PID控制器的模型为：
u(t)＝kp[e(t)+1/Ti∫e(t)dt+Td*de(t)/dt]；
e(t)＝ΔV＝Vtarget-V；
ΔT＝u(t)；
其中，e(t)为PID控制器的输入，u(t)为控制器的输出；kp为比例系数，当选用电压作为输入且时间作为输出时，则kp的单位为s/v；Ti为积分时间常数；Td为微分时间常数。
具体的，所述的调整运行频率包括：若某个时刻tn，主机的运行频率是f1且此时更新得到的实际减速时间T*为Tn *，步骤S1中的预设时间为ts，则在下个时刻tn+ts，主机频率为f1-f1*ts/Tn *。
优选的，所述频率发送模块通过总线通讯或无线通讯的方式，将自身的运行频率发给从机的频率接收模块。
综上所述，实施本发明的变频器的断电同步运行方法以及***，具有以下有益效果：本发明可以根据实时电压更新实际减速时间T*，进而再调整运行频率，相当于调整频率降低的速率，从而实现断电后自动提升母线电压并实时维持母线电压在目标电压Vtarget，保证电机的正常运行，自动适配各种负载惯量的***，调试简便；且主机把自身的运行频率发给从机，保证从机的同步性。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。
Claims (10)
1.一种变频器的断电同步运行方法，用于实现共母线的主机变频器和从机变频器断电同步停机，其特征在于，所述方法包括：
S1、主机变频器实时监测母线电压，并在母线电压小于预设的断电同步值Vllimit时，进入步骤S2；
S2、检测母线的实时电压V，根据所述实时电压V以及预设的目标电压Vtarget计算实际减速时间T*；
S3、根据当前的运行频率以及所述S2中计算的实际减速时间T*调整主机变频器的运行频率，使母线电压稳定在预设的目标电压Vtarget；
S4、主机变频器在运行频率大于零时将该运行频率输出至从机变频器，从机变频器控制自身的运行频率与接收的运行频率同步，跳转至步骤S2。
2.根据权利要求1所述的变频器的断电同步运行方法，其特征在于，所述步骤S2包括：
S21、检测母线的实时电压V，根据所述实时电压V和预设的目标电压Vtarget计算得到电压差值ΔV，并将所述ΔV作为PID控制器的输入；
S22、将所述PID控制器的输出作为减速时间变化量ΔT，并基于所述减速时间变化量ΔT以及预设的初始减速时间T0确定或更新实际减速时间T*。
3.根据权利要求2所述的变频器的断电同步运行方法，其特征在于，
所述步骤S22中的T*基于以下公式确定或更新：T*＝T0-ΔT，
所述步骤S21和S22中的所述PID控制器的模型为：
u(t)＝kp[e(t)+1/Ti∫e(t)dt+Td*de(t)/dt]；
e(t)＝ΔV＝Vtarget-V；
ΔT＝u(t)；
其中，e(t)为PID控制器的输入，u(t)为控制器的输出；kp为比例系数，当选用电压作为输入且时间作为输出时，则kp的单位为s/v；Ti为积分时间常数；Td为微分时间常数。
4.根据权利要求1所述的变频器的断电同步运行方法，其特征在于，所述步骤S3中所述的调整运行频率包括：若某个时刻tn，主机的运行频率是f1且此时更新得到的实际减速时间T*为Tn *，步骤S1中的预设时间为ts，则在下个时刻tn+ts，主机频率为f1-f1*ts/Tn *。
5.根据权利要求1所述的变频器的断电同步运行方法，其特征在于，所述步骤S4中主机通过总线通讯或无线通讯的方式，将自身的运行频率发给从机，从机根据接收的运行频率转换自身的运行频率以实现与主机同频率运行。
6.一种变频器的断电同步运行***，用于实现共母线的主机变频器和从机变频器断电同步停机，其特征在于，
所述主机变频器包括：
启动模块，用于实时监测母线电压，并在母线电压小于预设的断电同步值Vllimit时，触发时间调整模块；
时间调整模块，用于在被启动模块触发后，检测母线的实时电压V，根据所述实时电压V以及预设的目标电压Vtarget计算实际减速时间T*；
频率调整模块，用于根据当前的运行频率以及所述S2中计算的实际减速时间T*调整主机变频器的运行频率，使母线电压稳定在预设的目标电压Vtarget；
频率发送模块，用于在所述运行频率大于零时将该运行频率输出至从机变频器；
所述从机包括：
频率接收模块，用于接收主机发送的运行频率；
频率同步模块，用户控制自身的频率与接收的运行频率同步。
7.根据权利要求6所述的变频器的断电同步运行***，其特征在于，所述时间调整模块包括：
输入参数更新单元，用于在被启动模块触发后，检测母线的实时电压V，根据所述实时电压V和预设的目标电压Vtarget计算得到电压差值ΔV，并将所述ΔV作为PID控制器的输入；
时间调整单元，用于将所述PID控制器的输出作为减速时间变化量ΔT，并基于所述减速时间变化量ΔT以及预设的初始减速时间T0确定或更新实际减速时间T*。
8.根据权利要求7所述的变频器的断电同步运行***，其特征在于，
所述T*基于以下公式确定或更新：T*＝T0-ΔT；
所述PID控制器的模型为：
u(t)＝kp[e(t)+1/Ti∫e(t)dt+Td*de(t)/dt]；
e(t)＝ΔV＝Vtarget-V；
ΔT＝u(t)；
其中，e(t)为PID控制器的输入，u(t)为控制器的输出；kp为比例系数，当选用电压作为输入且时间作为输出时，则kp的单位为s/v；Ti为积分时间常数；Td为微分时间常数。
9.根据权利要求6所述的变频器的断电同步运行***，其特征在于，所述的调整运行频率包括：若某个时刻tn，主机的运行频率是f1且此时更新得到的实际减速时间T*为Tn *，步骤S1中的预设时间为ts，则在下个时刻tn+ts，主机频率为f1-f1*ts/Tn *。
10.根据权利要求6所述的变频器的断电同步运行***，其特征在于，所述频率发送模块通过总线通讯或无线通讯的方式，将自身的运行频率发给从机的频率接收模块。
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