CN110515320A - 驱动控制方法、驱动***、处理***及存储介质 - Google Patents

驱动控制方法、驱动***、处理***及存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种驱动控制方法，适用于包括驱动器、母线和多台电机的驱动***，其中每一台电机处于同母线直连的第一连接状态、同驱动器连接的第二连接状态或关断状态中的一种状态，驱动控制方法包括：检测运行中的电机的机械能输出，其中机械能输出是依据电机的输出功率和连续运行时间得到的参数；判断运行中的电机的机械能输出是否达到或超过一预设阈值；如果某一台运行中的电机的机械能输出达到或超过一预设阈值，则将该台运行中的电机切换至关断状态，其中，运行中的电机是指处于第一连接状态或第二连接状态的电机。此外，本发明还提供了相应的驱动***、处理***和存储介质。

Description

驱动控制方法、驱动***、处理***及存储介质
技术领域
本发明涉及工业控制领域，尤其涉及一种驱动控制方法、驱动***、处理***及存储介质。
背景技术
多泵控制广泛地应用于诸如恒压供水***等许多领域。多泵***中包含多台电机，这些电机可以连接到供电母线(即处于工频运行状态)、由驱动器/变频器驱动(即处于变频运行状态)或者处于待机状态。
图1示出多泵控制***的一个示例。在该示例中，若干电机彼此并行，驱动器1用作电机的启动器和控制器。例如，当电机M1连接于母线时，电机M2由驱动器1控制，电机M3和M4处于待机。如果M2达到最大运行速度但仍无法满足***的总需求，则电机M2将被切换至直连到母线且电机M3将被驱动器1启动。此外，如果电机M2达到了最小运行速度但仍需要减少一个电机，则将电机M2切换至待机状态并将电机M1从直连母线切换至由驱动器1控制。
现有技术中，一些电机(例如图1的示例中的电机M1)会长期以最大速度运行，而一些电机在绝大多数时间内处于待机状态(例如图1的示例中的电机M3和M4)或者以较低的速度运行(例如例如图1的示例中的电机M2)。这样，每台电机(或泵)的工作负荷和运行时间会相当不平衡，例如电机M1的运行负荷远大于电机M3和M4，从而会导致部分电机磨损更严重且更易于发生故障。
发明内容
针对现有技术的上述问题，本发明提出了一种驱动控制方法、驱动***、处理***及存储介质。本发明的技术方案可以通过对电机的输出功率和连续运行时间的监测来平衡包含多电机的驱动***中的各台电机之间的工作负荷。特别是，本发明的驱动控制方法和驱动***可以根据电机的输出功率和连续运行时间选择需要启动的电机，平衡***中的各台电机之间的负荷，提高***稳定性，降低用户的综合使用成本。此外，本发明的方法可以更新驱动器/变频器的控制逻辑或控制程序来实现，无需对既有的驱动***的架构进行改变，其应用前景广泛。
根据本发明的一个方面，提供了一种驱动控制方法，适用于包括驱动器、母线和多台电机的驱动***，其中每一台电机处于同所述母线直连的第一连接状态、同所述驱动器连接的第二连接状态或关断状态中的一种状态，所述驱动控制方法包括：
检测运行中的电机的机械能输出，其中所述机械能输出是依据电机的输出功率和连续运行时间得到的参数；
判断所述运行中的电机的机械能输出是否达到或超过一预设阈值；
如果某一台运行中的电机的机械能输出达到或超过一预设阈值，则将该台运行中的电机切换至关断状态，
其中，所述运行中的电机是指处于所述第一连接状态或第二连接状态的电机。
根据本发明的一个实施例，在上述的驱动控制方法中，所述机械能高输出是运行中的电机的输出功率和其连续运行时间的乘积。
根据本发明的一个实施例，在上述的驱动控制方法中，所述连续运行时间以电机最近一次启动为起算时间。
根据本发明的一个实施例，在上述的驱动控制方法中，上述将该台运行中的电机切换至关断状态的步骤进一步包括：
判断该台运行中的电机是处于所述第一连接状态还是第二连接状态；
如果处于第一连接状态，则在将该台运行中的电机切换至关断状态的同时，将当前处于第二连接状态的电机切换至第一连接状态，并将一台处于关断状态的电机切换至第二连接状态；
如果处于第二连接状态，则仅将该台运行中的电机切换至关断状态，并将一台处于关断状态的电机切换至第二连接状态。
因此，该实施例中的控制方式可以在保证使运行电机数量保持不变的前提下，优先将变频运行状态的电机切换至工频状态，再由驱动器将新启动的电机切换至变频状态。将电机直接接入母线会导致较大的电流冲击，因此该实施例可以使得所有相关电机的切换更加平顺、可靠，也使整个***在切换过程中所受到的冲击更小。
根据本发明的一个实施例，在上述的驱动控制方法中，进一步包括：
在检测运行中的电机的机械能输出的同时，持续累加并记录每一台电机的累计运行时间并检测驱动***的总需求；
当所述驱动***的总需求上升至大于所有运行中的电机的总功率时，将处于第二连接状态的电机切换至第一连接状态并将处于关断状态的电机中的累计运行时间最小的一台电机切换至第二连接状态。该实施例可以使得驱动***中的每一台电机的累计运行时间尽可能接近，从而使得整个***的运行可靠性获得提升。
根据本发明的一个实施例，在上述的驱动控制方法中，进一步包括：
在检测运行中的电机的机械能输出的同时，持续累加并记录每一台电机的累计运行时间并检测驱动***的总需求；
当所述驱动***的总需求下降至小于所有处于第一连接状态的电机的总功率时，将运行中的电机中的累计运行时间最大的一台电机切换至关断状态。该方案可以减少新启动的电机所受到的电流冲击。
根据本发明的一个实施例，在上述的驱动控制方法中，上述将运行中的电机中的累计运行时间最大的一台电机切换至关断状态的步骤进一步包括：
判断该台累计运行时间最大的电机是处于所述第一连接状态还是第二连接状态；
如果处于第一连接状态，则仅将该台累计运行时间最大的电机切换至关断状态。
如果处于第二连接状态，则在将该台累计运行时间最大的电机切换至关断状态的同时，将当前处于第一连接状态的电机中累计运行时间最小的一台切换至第二连接状态。
根据本发明的一个实施例，在上述的驱动控制方法中，当所述运行中的电机包含至少两台电机时，所述运行中的电机中只有一台处于第二连接状态，且其余运行中的电机均处于第一连接状态。
根据本发明的另一方面，提供了一种驱动***，包括：驱动器、母线和多台电机，其中每一台电机处于同所述母线直连的第一连接状态、同所述驱动器连接的第二连接状态或关断状态中的一种状态，
其中，所述驱动器检测运行中的电机的机械能输出，所述机械能输出是依据电机的输出功率和连续运行时间得到的参数；
其中，所述驱动器判断所述运行中的电机的机械能输出是否达到或超过一预设阈值，如果某一台运行中的电机的机械能输出达到或超过一预设阈值，则将该台运行中的电机切换至关断状态，所述运行中的电机是指处于所述第一连接状态或第二连接状态的电机。
根据本发明的又一方面，提供了一种处理***，包括：
一个或多个处理器；
存储器；以及
一个或多个程序，存储在该存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行如以上所讨论的的驱动控制方法的指令。
根据本发明的再一方面，提供了一种存储介质，存储有一个或多个程序，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由数据处理***执行时，使得所述数据处理***执行如以上所讨论的驱动控制方法。
应当理解，本发明以上的一般性描述和以下的详细描述都是示例性和说明性的，并且旨在为如权利要求所述的本发明提供进一步的解释。
附图说明
包括附图是为提供对本发明进一步的理解，它们被收录并构成本申请的一部分，附图示出了本发明的实施例，并与本说明书一起起到解释本发明原理的作用。附图中：
图1示出了多泵控制***的一个示例。
图2示出了根据本发明的驱动控制方法的一个实施例的流程图。
图3示出了根据本发明的驱动控制方法的另一实施例的流程图。
具体实施方式
现在将详细参考附图描述本发明的实施例。现在将详细参考本发明的优选实施例，其示例在附图中示出。在任何可能的情况下，在所有附图中将使用相同的标记来表示相同或相似的部分。此外，尽管本发明中所使用的术语是从公知公用的术语中选择的，但是本发明说明书中所提及的一些术语可能是申请人按他或她的判断来选择的，其详细含义在本文的描述的相关部分中说明。此外，要求不仅仅通过所使用的实际术语，而是还要通过每个术语所蕴含的意义来理解本发明。
参考附图来更详细地讨论本发明的基本原理和优选实施例。图2示出了根据本发明的驱动控制方法的一个实施例。该驱动控制方法适用于包括驱动器、母线和多台电机的驱动***，例如图1所示的驱动***，在该驱动***中每一台电机处于同所述母线直连的第一连接状态(处于工频运行)、同所述驱动器连接的第二连接状态(由驱动器驱动的变频运行)或关断状态(待机)中的一种状态。
本发明的驱动控制方法可以平衡上述驱动***中的各台电机之间的工作负荷，其主要包括以下步骤：检测运行中的电机(即处于第一连接状态或第二连接状态的电机)的机械能输出，其中机械能输出是依据电机的输出功率和连续运行时间得到的参数(步骤S1)；判断运行中的电机的机械能输出是否达到或超过一预设阈值(步骤S2)，如果某一台运行中的电机的机械能输出达到或超过一预设阈值，则将该台运行中的电机切换至关断状态(步骤S3)；如果未达到上述预设阈值，则保持当前的运行状态(步骤S4)。
上述驱动控制方法可以通过监测和利用电机的机械能输出来平衡包含多电机的驱动***中的各台电机之间的工作负荷。特别是，本发明的驱动控制方法和驱动***可以根据电机的输出功率和连续运行时间选择需要启动以及需要关断的电机，平衡***中的各台电机之间的负荷，提高***稳定性，降低用户的综合使用成本。该驱动控制方法可以更新驱动器/变频器的控制逻辑或控制程序来实现，无需对既有的驱动***的架构进行改变，因此可以应用于既有的各种多泵控制***。
上述步骤S2中的机械能高输出是运行中的电机的输出功率和其连续运行时间的乘积。为实现该步骤S2，驱动器可以持续记录每台电机的连续运行时间t和输出功率P(P＝T＊n/9550)。由于电机的扭矩T与速度的平方(n2)成比例，且输出功率P与速度的立方(n3)成比例，因此输出功率P可以依照以下公式计算：
P＝k＊n3
其中，T是电机的输出扭矩(N.m)、n是电机速度(r/min)、P是电机的输出功率(kW)、t是电机的连续运行时间(h)、k是与泵有关的系数。上述的连续运行时间以电机最近一次启动为起算时间。最后，机械能输出E(kJ)＝P＊t，可以设定机械能输出E的预设阈值。这样，可以在某一台运行中的电机的机械能输出等于或超过该预设阈值时，关断该电机。
在如图3所示的进一步的实施例中，在关断该电机的同时，还可以判断该台运行中的电机是处于第一连接状态还是第二连接状态(步骤S3-1)。如果处于第一连接状态，则在将该台运行中的电机切换至关断状态的同时，将当前处于第二连接状态的电机切换至第一连接状态，并将一台处于关断状态的电机切换至第二连接状态(步骤S3-2)；如果处于第二连接状态，则仅将该台运行中的电机切换至关断状态(步骤S3-3)。一般，在驱动***中，当运行中的电机包含至少两台电机时，运行中的电机中只有一台处于第二连接状态，且其余运行中的电机均处于第一连接状态。换言之，一般只有一台电机由驱动器驱动(变频运行)。因此，该实施例中的控制方式可以在保证使运行电机数量保持不变的前提下，优先将变频运行状态的电机切换至工频状态，再由驱动器将新启动的电机切换至变频状态。将电机直接接入母线会导致较大的电流冲击，因此该实施例可以使得所有相关电机的切换更加平顺、可靠，也使整个***在切换过程中所受到的冲击更小。
另一方面，为了更好地将负荷平均地每一台电机，本发明还可以进一步考虑每一台电机的累计运行时间，该累计运行时间例如是整个生命周期中所记录的累计运行时间。
根据一个实施例，本发明的驱动控制方法还可以在检测运行中的电机的机械能输出的同时，持续累加并记录每一台电机的累计运行时间并检测驱动***的总需求。
一方面，当驱动***的总需求上升至大于所有运行中的电机的总功率时，将处于第二连接状态的电机切换至第一连接状态并将处于关断状态的电机中的累计运行时间最小的一台电机切换至第二连接状态。
另一方面，当驱动***的总需求下降至小于所有处于第一连接状态的电机的总功率时，将运行中的电机中的累计运行时间最大的一台电机切换至关断状态。
可以理解，该实施例可以使得驱动***中的每一台电机的累计运行时间尽可能接近，从而使得整个***的运行可靠性获得提升。
进一步的，该实施例中的上述将运行中的电机中的累计运行时间最大的一台电机切换至关断状态的步骤还可以包括：
判断该台累计运行时间最大的电机是处于第一连接状态还是第二连接状态；
如果处于第一连接状态，则仅将该台累计运行时间最大的电机切换至关断状态；如果处于第二连接状态，则在将该台累计运行时间最大的电机切换至关断状态的同时，将当前处于第一连接状态的电机中累计运行时间最小的一台切换至第二连接状态。如上所述，该方案可以减少新启动的电机所受到的电流冲击。
另外，本发明的每一个实施例可以通过由处理***如计算机执行的数据处理程序来实现。显然，数据处理程序构成了本发明。此外，通常存储在一个存储介质中的数据处理程序通过直接将程序读取出存储介质或者通过将程序安装或复制到处理***的存储设备(如硬盘和或内存)中执行。因此，这样的存储介质也构成了本发明。存储介质可以使用任何类型的记录方式，例如纸张存储介质(如纸带等)、磁存储介质(如软盘、硬盘、闪存等)、光存储介质(如CD-ROM等)、磁光存储介质(如MO等)等。
因此，本发明还公开了一种非易失性存储介质，其中存储有数据处理程序，该数据处理程序用于执行本发明上述方法的任何一种实例。
另外，本发明的方法步骤除了可以用数据处理程序来实现，还可以由硬件来实现，例如，可以由逻辑门、开关、专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑控制器和嵌微控制器等来实现。因此这种可以实现本发明方法的硬件也可以构成本发明。
综上，本发明的驱动控制方法、驱动***、处理***和存储介质提高了多泵(多电机)应用场景下的***稳定性和寿命。特别是，本发明的驱动控制方法和驱动***可以根据电机的输出功率和连续运行时间选择需要启动的电机，平衡***中的各台电机之间的负荷，提高***稳定性，降低用户的综合使用成本。此外，本发明的方法可以更新驱动器/变频器的控制逻辑或控制程序来实现，无需对既有的驱动***的架构进行改变，其应用前景广泛。
本领域技术人员可显见，可对本发明的上述示例性实施例进行各种修改和变型而不偏离本发明的精神和范围。因此，旨在使本发明覆盖落在所附权利要求书及其等效技术方案范围内的对本发明的修改和变型。

Claims (11)

1.一种驱动控制方法，适用于包括驱动器、母线和多台电机的驱动***，其中每一台电机处于同所述母线直连的第一连接状态、同所述驱动器连接的第二连接状态或关断状态中的一种状态，其特征在于，所述驱动控制方法包括：
检测运行中的电机的机械能输出，其中所述机械能输出是依据电机的输出功率和连续运行时间得到的参数；
判断所述运行中的电机的机械能输出是否达到或超过一预设阈值；
如果某一台运行中的电机的机械能输出达到或超过一预设阈值，则将该台运行中的电机切换至关断状态，
其中，所述运行中的电机是指处于所述第一连接状态或第二连接状态的电机。
2.如权利要求1所述的驱动控制方法，其特征在于，所述机械能高输出是运行中的电机的输出功率和其连续运行时间的乘积。
3.如权利要求2所述的驱动控制方法，其特征在于，所述连续运行时间以电机最近一次启动为起算时间。
4.如权利要求1所述的驱动控制方法，其特征在于，上述将该台运行中的电机切换至关断状态的步骤进一步包括：
判断该台运行中的电机是处于所述第一连接状态还是第二连接状态；
如果处于第一连接状态，则在将该台运行中的电机切换至关断状态的同时，将当前处于第二连接状态的电机切换至第一连接状态，并将一台处于关断状态的电机切换至第二连接状态；
如果处于第二连接状态，则仅将该台运行中的电机切换至关断状态，并将一台处于关断状态的电机切换至第二连接状态。
5.如权利要求1所述的驱动控制方法，其特征在于，进一步包括：
在检测运行中的电机的机械能输出的同时，持续累加并记录每一台电机的累计运行时间并检测驱动***的总需求；
当所述驱动***的总需求上升至大于所有运行中的电机的总功率时，将处于第二连接状态的电机切换至第一连接状态并将处于关断状态的电机中的累计运行时间最小的一台电机切换至第二连接状态。
6.如权利要求1所述的驱动控制方法，其特征在于，进一步包括：
在检测运行中的电机的机械能输出的同时，持续累加并记录每一台电机的累计运行时间并检测驱动***的总需求；
当所述驱动***的总需求下降至小于所有处于第一连接状态的电机的总功率时，将运行中的电机中的累计运行时间最大的一台电机切换至关断状态。
7.如权利要求6所述的驱动控制方法，其特征在于，上述将运行中的电机中的累计运行时间最大的一台电机切换至关断状态的步骤进一步包括：
判断该台累计运行时间最大的电机是处于所述第一连接状态还是第二连接状态；
如果处于第一连接状态，则仅将该台累计运行时间最大的电机切换至关断状态。
如果处于第二连接状态，则在将该台累计运行时间最大的电机切换至关断状态的同时，将当前处于第一连接状态的电机中累计运行时间最小的一台切换至第二连接状态。
8.如权利要求1所述的驱动控制方法，其特征在于，当所述运行中的电机包含至少两台电机时，所述运行中的电机中只有一台处于第二连接状态，且其余运行中的电机均处于第一连接状态。
9.一种驱动***，其特征在于，包括：驱动器、母线和多台电机，其中每一台电机处于同所述母线直连的第一连接状态、同所述驱动器连接的第二连接状态或关断状态中的一种状态，
其中，所述驱动器检测运行中的电机的机械能输出，所述机械能输出是依据电机的输出功率和连续运行时间得到的参数；
其中，所述驱动器判断所述运行中的电机的机械能输出是否达到或超过一预设阈值，如果某一台运行中的电机的机械能输出达到或超过一预设阈值，则将该台运行中的电机切换至关断状态，所述运行中的电机是指处于所述第一连接状态或第二连接状态的电机。
10.一种处理***，其特征在于，包括：
一个或多个处理器；
存储器；以及
一个或多个程序，存储在该存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行权利要求1-8中任一项所述的驱动控制方法的指令。
11.一种存储介质，存储有一个或多个程序，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由数据处理***执行时，使得所述数据处理***执行如权利要求1-8中任一项所述的驱动控制方法。
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