启动转矩自适应的方法和装置
文献发布时间:2023-06-19 10:38:35
技术领域
本发明涉及变频器控制领域,特别是一种实现变频器启动转矩自适应的方法和装置。
背景技术
变频器在提升设备、小车以及其它机械负载上有着广泛的应用。在这些应用中,当重新启动时,由于受到重力作用,负载或者小车可能会出现先下滑一段距离再向设定方向运行的情况,俗称“溜钩”。目前解决该问题的方法通常为给变频器设置一个“抱闸打开转矩”的参数,当重新启动时,变频器输出该设定的“抱闸打开转矩”来防止出现“溜钩”;该方法设定的转矩值为一个固定数值,只能适用于某一种特定的情况,当固定数值相对于负载较小,重新启动时负载会“溜钩”的情况;当固定数值相对于负载较大,重新启动时负载会“前冲”;还例如变频器应用到小车时,小车在上坡路段坡起和下坡路段坡起所需的“抱闸打开转矩”方向是不一样的,需要将“抱闸打开转矩”的参数设置为正数或负数;或者如果几节车厢处于不同路段,例如两节处于上坡,最后一节处于平路,每节车厢需要的“抱闸打开转矩”也不一样。
发明内容
有鉴于此,本发明提出了一种实现变频器启动转矩自适应的装置和方法,用以解决以上问题,实现变频器启动转矩的自适应。
根据本发明的一个实施例,提供一种启动转矩自适应方法,适用于包含自由功能块的变频器,其特征在于,包括以下步骤:
步骤S1:停车指令发出前,自由功能模块的积分器模块的第一输出量随着速度控制器模块的积分输出量同步变化;
步骤S2:停车指令发出瞬间,将积分器模块的第一输出量锁定为稳态转矩比例值,其中,稳态转矩比例值是与停车指令发出瞬间的积分输出量相关的一个数值,停车指令发出瞬间的积分输出量为稳态转矩值;
步骤S3:重新启动后的第一时间段内,将积分器模块的第一输出量保持在稳态转矩比例值并输出至速度控制器模块,且速度控制器模块以与稳态转矩比例值相关的稳态转矩值作为积分调节量控制电机,其中,第一时间段起始于重新启动时刻。
进一步的,停车指令发出前,积分器模块的第一输出量等于积分器模块的第一输入量,积分器模块的第一输入量与速度控制器模块的积分输出量相关联。
进一步的,积分器模块的第一输入量等于积分输出量的函数。
进一步的,重新启动后的第一时间段内,将积分器模块的第一输出量保持在稳态转矩比例值的步骤,进一步包括:通过自由功能模块的导通延迟模块控制积分器模块的第一输出量保持在稳态转矩比例值。
进一步的,重新启动后的第一时间段内,将稳态转矩比例值输出至速度控制器模块,且速度控制器以与稳态转矩比例值相关的稳态转矩值作为积分调节量控制电机的步骤,进一步包括:通过自由功能模块的脉冲生成模块控制速度控制器模块输出与稳态转矩比例值相关的稳态转矩值作为积分调节量控制电机。
进一步的,还包括与步骤S3同时开始的步骤S4:重新启动后的第二时间段内,将积分器模块的第一输出量保持在稳态转矩比例值,其中,第二时间段包括第一时间段,以使得在第一时间段结束后的第二时间段内,积分器模块仍可输出稳态转矩比例值至速度控制器模块。
进一步的,在上述步骤之前还包括以下的自由功能块判断激活步骤S0:
判断变频器是否在线,
如果变频器离线,提示手动激活自由功能块,并在手动激活了自由功能块后依次执行步骤S1-S3;
如果变频器在线,判断变频器的控制单元是否为自动激活自由功能块的控制单元;
如果不是自动激活自由功能块的控制单元,则进一步判断变频器的自由功能块是否已经激活;
如果自由功能块未激活,在线激活自由功能块,依次执行步骤S1-S3;
如果自由功能块已激活,依次执行步骤S1-S3;
如果是自动激活自由功能块的控制单元,则依次执行步骤S1-S3。
根据本发明的另一方面,还提供一种启动转矩自适应装置,适用于包含自由功能块的变频器,包括:
积分器模块,包含于自由功能块;
速度控制器模块,与自由功能块的积分器模块连接,输出用作变频器积分调节的积分输出量;
其中,在停车指令发出前,积分器模块的第一输出量随着速度控制器模块的积分输出量同步变化;在停车指令发出时瞬间,积分器模块的第一输出量被锁定在稳态转矩比例值,其中,稳态转矩比例值是与停车指令发出瞬间的积分输出量相关的一个数值,停车指令发出瞬间的积分输出量为稳态转矩值;在重新启动后的第一时间段内,积分器模块的第一输出量保持在稳态转矩比例值,并被输出至速度控制器模块,且速度控制器模块输出稳态转矩值作为积分调节量控制电机,其中,第一时间段起始于重新启动时刻。
进一步的,在停车指令发出前,积分器模块的第一输出量等于积分器模块的第一输入量,积分器模块的第一输入量与速度控制器模块的积分输出量相关联。
进一步的,还包括自由功能块的导通延迟模块,导通延迟模块与积分器模块连接,重新启动后的第一段时间内,控制积分器模块的第一输出量保持在稳态转矩比例值。
进一步的,还包括自由功能块的脉冲生成模块,脉冲生成模块与速度控制器模块连接,在重新启动后的第一时间段内,脉冲生成模块控制速度控制器模块输出与稳态转矩比例值相关的稳态转矩值作为积分调节量控制电机。
进一步的,积分器模块的第一输入量等于积分输出量的函数。
进一步的,积分器模块的第一输出量在重新启动后的第二时间段内保持在稳态转矩比例值,其中,第二时间段包括第一时间段,以使得在第一时间段结束后的第二时间段内,积分器模块仍可输出稳态转矩比例值至速度控制器模块。
根据本发明提供的启动转矩自适应方法和装置,可以通过积分器模块记录下与稳态转矩值相关的稳态转矩比例值,并在重新启动时,将记录的稳态转矩比例值输出至速度控制器模块,使得速度控制器模块输出稳态转矩值来控制电机,真正实现启动转矩的自适应。同时,该方法和装置利用变频器的自由功能块功能,简单易操作、适用场景广泛。
附图说明
下面将通过参照附图详细描述本发明的优选实施例,使本领域的普通技术人员更清楚本发明的上述及其它特征和优点,附图中:
图1为根据一个示范性实施例的启动转矩自适应方法的步骤流程图
图2为根据一个示范性实施例的实现变频器启动转矩自适应的装置结构图
图3为根据一个示范性实施例的停车指令发出前的脉冲图
图4为根据一个示范性实施例的重新启动前后的脉冲图
图5为根据一个示范性实施例的实现变频器启动转矩自适应的方法的自由功能块判断激活步骤的流程图
其中,附图标记如下:
2 积分器模块 4 速度控制器模块
6 导通延迟模块 8 脉冲生成模块
A 积分器模块第一输出量 B 积分器模块第一输入量
C 速度控制器模块积分输出量 D 稳态转矩比例值
E 稳态转矩值 G 速度控制器模块积分输入量
X 启停信号 Y 导通延迟模块的输出端信号
t1 重新启动后的第一时间段 t2 重新启动后的第二时间段
100 变频器 200 电机
300 自由功能块
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,以下举实施例对本发明进一步详细说明。
图1为根据一个示范性实施例的启动转矩自适应方法的步骤,该启动转矩自适应方法适用于包括自由功能块300的变频器100,该变频器100用于对电机200进行控制;如图1所示,启动转矩自适应方法包括步骤S1-S3:
其中,步骤S1:停车指令发出前,自由功能模块300的积分器模块2的第一输出量A随着速度控制器模块4的积分输出量C同步变化。
具体的,自由功能块300为本发明的方法所适用的变频器里自带的用于实现一些特定功能的功能模块的集合。当自由功能块300处于激活状态时,就可以灵活的使用自由功能块里包含的各种子模块实现对于变频器的运算及控制功能。如,本发明中使用到的积分器模块、导通延迟模块、脉冲生成模块都是自由功能块的子模块。
速度控制器模块4是变频器100用作比例积分调节的单元,其中的比例调节对应加速度的调节,积分调节对应输出转矩的调节,根据本发明的目的,本发明中只涉及其中的积分调节部分。速度控制器模块4输出的积分输出量C即是用于积分调节部分的积分调节量。
积分器模块2作为自由功能块300的子模块,输出第一输出量A。停车指令发出前,积分器模块2的第一输出量A随着速度控制器模块4的积分输出量C同步变化,即可利用积分器模块2的第一输出量A实时记录停车指令发出前的积分输出量C。
根据本发明的一个实施例,停车指令发出前,积分器模块2的第一输出量A等于积分器模块2的第一输入量B,积分器模块2的第一输入量B与速度控制器模块4的积分输出量C相关联。具体实现如下:积分器模块2具有“直接设定值”功能,当“直接设定值”功能开启时,能够实现积分器模块2的直接设定值输出量等于直接设定值输入量。停车指令发出前,启动积分器模块2的“直接设定值”功能,将积分器模块2的直接设定值输出量设定为第一输出量A,直接设定值输入量设定为第一输入量B,因此第一输出量A等于第一输入量B;同时使得积分器模块2的第一输入量B与速度控制器模块4的积分输出C相关联,因此积分器模块2的第一输入量B与速度控制器模块4的积分输出量C相关联。
根据一个实施例,通过将说明书后面将会提到的导通延迟模块6的输出作为开启或关闭积分器控制模块2的“直接设定值”功能的开关量,使得停车指令发出前积分器模块2的“直接设定值”功能开启。
S2:停车指令发出瞬间,将积分器模块2的第一输出量A锁定为稳态转矩比例值D,其中稳态转矩比例值D是与停车指令发出瞬间的积分输出量C相关的一个数值,停车指令发出瞬间的积分输出量C为稳态转矩值E。
具体的,停车指令发出前,电机处于匀速运行状态,速度控制器模块4输出的积分输出量C为稳态转矩值E,即使得负载保持匀速直线运动所需得转矩。对于提升负载来说,稳态转矩即是克服负载自身重力所需转矩;对于平动负载来说,稳态转矩即是克服摩擦阻力所需转矩。积分器模块2的第一输出量A与积分输出量C相关联,因此停车指令发出瞬间,积分器模块2输出的第一输出量A被锁定为与此时的积分输出量C,即稳态转矩值E相关联的值,即稳态转矩比例值D。积分器模块2通过自身的锁存功能将该稳态转矩比例值D进行锁存,用于重新启动后作为输入量输入给速度控制器模块4。
进一步的,停车指令发出前,积分器模块2的第一输入量B等于积分输出量C的函数。具体的,本发明通过数学统计分析的方式建立采集到的积分输出量C和第一输入量B之间的关联函数。该关联函数优选取决于该第一输出量A对负载设备的溜钩状态所需做出的补偿大小。
根据本发明的一个优选实施例,可以预先训练变频器100:采集运行过程中的变频器数据参数和溜钩数据参数,该变频器数据参数至少包括三相电流数据、三相电压数据、转速数据、转矩数据,形成数据池;为上述数据建立关联关系,建立相应的数据生成模型,该数据生成模型中包含变频器数据参数和溜钩数据参数之间的关联函数;利用随机梯度下降法对该关联函数进行训练;在该关联函数收敛后,结束训练,生成训练后的关联函数,并将其用作上述的积分输出量C和第一输入量B之间的转换。相应的,以上第一输入量B和积分输出量C之间的转换关系也即是稳态转矩比例值D和稳态转矩值E之间的转换关系。
优选的,积分器模块2的第一输入量B等于积分输出量C除以电机额定转矩,相应的,稳态转矩比例值D等于稳态转矩值E除以电机额定转矩。
S3:重新启动后的第一时间段t1内,将积分器模块2的第一输出量A保持在稳态转矩比例值D并输出至速度控制器模块4,且速度控制器模块4以与稳态转矩比例值D相关的稳态转矩值E作为积分调节量控制电机200,其中,第一时间段t1起始于重新启动时刻。
具体的,在重新启动后的第一时间段t1内,速度控制器模块4接收积分器模块2输出的稳态转矩比例值D,并将与稳态转矩比例值D相关的稳态转矩值E输出作为积分调节量来控制电机200,从而实现负载在启动时不“溜钩”,不“前冲”。
根据本发明的另一个实施例,通过自由功能模块300的导通延迟模块6控制积分器模块2的第一输出量A保持在稳态转矩比例值D;导通延迟模块6为带BOOL类型的用作接通延迟的限时元件。其原理为根据输入端上的脉冲的上升沿和设定的脉冲延迟时间,设置输出端的输出值;如果输入端不在上升沿,则输出端为0;如果输入端处于上升沿的持续时间小于设定的脉冲延迟时间,则输出端为0;如果输入端处于上升沿的持续时间大于设定的脉冲延迟时间,则输出端为1。
具体的,将导通延迟模块6输入端接收代表停车或启动的启停信号X,输出端连接到积分器模块2,使得导通延迟模块6的输出作为开启或关闭积分器模块2的“直接设定值”功能的开关量,当导通延迟模块6的输出为1时,开启积分器模块2的“直接设定值”功能,当导通延迟模块6的输出为0时,积分器模块2的“直接设定值”功能不开启。
将脉冲延迟时间设定为第一时间段t1,因此重新启动的第一时间段t1内,启停信号X处于上升沿,但是导通延迟模块6的输出为0,因此积分器模块2的“直接设定值”的功能未开启,因此此时积分器模块2的第一输出量A不等于第一输入量B,积分器模块2的第一输出量A不随速度控制器模块4的积分输出量C同步变化,而是仍然保持为停车指令发出瞬间的稳态转矩比例值D。
根据本发明的另一个实施例,在重新启动后的第一时间段t1内,通过自由功能模块300的脉冲生成模块8控制速度控制器模块4输出与稳态转矩比例值D相关的稳态转矩值E作为积分调节量控制电机200。
具体实现如下:速度控制器模块4自带“直接设定值”功能,当该“直接设定值”功能开启时,其直接设定值输出量等于直接设定值输入量;将速度控制器模块4的直接设定值输出量设定为积分输出量C,将其直接设定值输入量设定其积分输入量G,将其积分输入量G与积分器模块2的第一输出量A相关联;因此当“直接设定值”功能开启时,其直接设定值输出量等于其直接设定值输入量,即积分输出量C等于积分输入量G,即与第一输出量A相关联。
通过脉冲生成模块8控制速度控制器模块4“直接设定值”功能的开启和关闭。具体的,脉冲生成模块8为限时元件,用于产生持续时间的脉冲,在其设定的脉冲持续时间内输入端脉冲为上升沿,则输出端为1。将脉冲生成模块8输入端接收启停信号X,输出端连接到速度控制器模块4作为开启或给关闭速度控制器模块4的“直接设定值”功能的开关量,当脉冲生成模块8的输出为1时,速度控制器模块4的“直接设定值”功能开启,当脉冲生成模块8的输出为0时,关闭速度控制器模块4的“直接设定值”功能。因此,将脉冲持续时间设定为第一时间段t1,在重新启动的第一时间段t1内,启停信号处于上升沿,脉冲生成模块8输出为1,从而开启速度控制器模块4的“直接设定值”功能,而此时积分器模块2的第一输出量A为稳态转矩比例值D,因此速度控制器模块4的积分输出量C为与第一输出量A的稳态转矩比例值D相关的稳态转矩值E,并以该稳态转矩值E作为积分调节量控制电机200。
进一步的,还包括与步骤S3同时开始的步骤S4:重新启动后的第二时间段t2内,将积分器模块2的第一输出量A保持在稳态转矩比例值D,第二时间段t2包括第一时间段t1,以此使得在第一时间段t1结束直至第二时间段t2结束的时间内,积分器模块2仍可输出稳态转矩比例值D至速度控制器模块4。
通过该特征,可以使得与稳态转矩值E相关的稳态转矩比例值D的锁定时间更长,即使在第一时间段t1内,由于如电机未能成功启动等原因而未能实现控制速度控制器模块4输出稳态转矩值E作为积分调节量控制电机200的效果,也可以在第一时间段t1之后的第二时间段t2内,在以上问题得到解决时,再将锁定的稳态转矩比例值D输入至速度控制器模块4,从而达到发明目的。
优选的,设定导通延迟模块6的脉冲延迟时间为t2,设定脉冲生成模块8的脉冲持续时间为t1,t2大于t1。
进一步的,根据上述的实现变频器100启动转矩自适应的方法,在上述步骤S1、S2、S3之前,还包括自由功能块判断激活步骤S0,如图5所示,步骤S0具体为:
步骤S01:判断变频器100是否在线;
如果变频器100处于离线,则执行步骤S02:提示用户手动激活自由功能块300,并手动激活自由功能块300,在执行了步骤S02后执行S03:依次执行步骤S1-S3;
如果变频器100在线,则执行S04:判断变频器100是否为自由功能块300已自动激活的控制单元;
具体的,自由功能块功能在部分变频器上默认处于激活状态,而在部分变频器上默认是未激活的;例如,对于西门子G120系列的变频器,在控制单元为CU250S-2的变频器中自由功能块是默认未被激活的,而在控制单元为CU240B-2和CU240E-2的变频器中自由功能块是默认被激活的。
如果判断出不是自由功能块300已自动激活的控制单元,如西门子G120系列变频器的CU250S-2控制单元,则执行步骤S05:判断自由功能块是否已经激活;
如果自由功能块未自动激活,则执行S06:在线激活自由功能块,并在执行了S06后执行S03:依次执行步骤S1-S3;
如果自由功能块已经激活,则直接执行S03:依次执行步骤S1-S3。
如果判断出是自由功能块300已自动激活的控制单元,例如是西门子G120系列变频器的CU240B-2和CU240E-2控制单元,则直接执行S03:依次执行步骤S1-S3。
通过上述步骤S0,可自动执行启动转矩自适应方法,对于调试人员来说更为方便、高效。
图3所示为根据本发明的一个实施例的停车指令发出前的脉冲图,图4为根据本发明的一个实施例的重新启动前后的脉冲图。图3和图4左侧两个标尺,外侧的表示牛米,内侧的表示比例。以下结合图3和图4介绍实现变频器100启动转矩自适应的方法的步骤和原理:
如图3中所示,X表示启停信号,A为积分器模块2的第一输出量,C为速度控制器4的积分输出量C,A为比例值,C的单位为牛米。
当时间为0-约1200ms时,启停信号X等于1,此时处于停车指令发出前的状态,可以看到,积分器模块2的第一输出量A随着积分输出量C同步变化。
当时间为大约1200ms时,启停信号X由1变为0,此时为停车指令发出瞬间,此时的积分输出量C为稳态转矩值E,等于65牛米,停车指令发出瞬间的第一输出量A为稳态转矩比例值D,约为0.27。
如图4所示,X表示启停信号,A为积分器模块2的第一输出量,C为速度控制器4的积分输出量,Y为导通延迟模块4的输出端信号。
该波形图中前0-600ms时间内,启停信号X的输出为0,处于停车状态。在600ms处,启停信号X由0变为1,为重新启动瞬间。可以看到在重新启动瞬间,积分器模块2的第一输出量A为图3中停车指令发出时锁存的稳态转矩比例值0.27。
在重新启动后的600ms-800ms时间内对应于第一时间段t1,积分器模块2的第一输出量A保持在图3中停车指令发出时锁存的稳态转矩比例值0.27,速度控制器模块4的积分输出量C也保持为与稳态转矩比例值0.27对应的稳态转矩值65牛米。而在800ms之后,速度控制器模块4的积分输出量C不再为与稳态转矩比例值0.27对应的稳态转矩值65牛米,而是又开始实时变化。
同时可以看到,在600-2600ms的时间对应于第二时间段t2内,启停信号X等于1,导通延迟模块4的输出端信号Y为0,积分器模块2的第一输出量A不随积分输出量C变化,而是保持在关闭瞬间锁存的稳态转矩比例值0.27;而在2600ms之后,导通延迟模块4的输出端信号Y由0变为1,此时,积分器模块2的第一输出量A不再保持在稳态转矩比例值0.27,而是又开始随着速度控制器模块4的积分输出量C同步变化。
综合图3和图4可以看出,本发明实现了在停车指令发出前实时记录速度控制器的积分输出量,在停车指令发出瞬间锁存再次开启后的第一时间段t1内将稳态转矩值E作为变频器100的“抱闸打开力矩”控制电机,从而实现本发明的发明目的。
根据本发明的另一个方面,本发明还提供一种启动转矩自适应的装置,如图2所示为根据一个示范性实施例的启动转矩自适应装置,包括积分器模块2和速度控制器模块4;积分器模块2包含于自由功能块300,速度控制器模块4与积分器模块2连接,输出用作变频器100积分调节的积分输出量C至积分器模块2;其中,在停车指令发出前,积分器模块2的第一输出量A随着速度控制器模块4的积分输出量C同步变化;在停车指令发出时瞬间,积分器模块2的第一输出量A被锁定在稳态转矩比例值D,其中,稳态转矩比例值D是与停车指令发出瞬间的积分输出量C相关的一个数值,停车指令发出瞬间的积分输出量C为稳态转矩值E;需要说明的是,在停车指令发出前的1100ms-1200ms,积分器模块2的第一输出量A出现了一小段的延迟是由于自由功能块的执行周期较长,以及采样较长造成。在重新启动后的第一时间段t1内,积分器模块的第一输出量保持在稳态转矩比例值D,并被输出至速度控制器模块4,且速度控制器模块4输出稳态转矩值E作为积分调节量控制电机200,其中,第一时间段t1起始于重新启动时刻。
具体的,自由功能块300为本发明的装置所适用的变频器里自带的用于实现一些特定功能的功能模块的集合。当自由功能块300处于激活状态时,就可以灵活的使用自由功能块里包含的各种子模块实现对于变频器的运算及控制功能。如,本发明中使用到的积分器模块、导通延迟模块、脉冲生成模块都是自由功能块的子模块。
速度控制器模块4是变频器100用作比例积分调节的单元,其中的比例调节对应加速度的调节,积分调节对应输出转矩的调节,根据本发明的目的,本发明中只涉及其中的积分调节部分。速度控制器模块4输出的积分输出量C即是用于积分调节部分的积分调节量。
积分器模块2作为自由功能块300的子模块输出第一输出量A。停车指令发出前,积分器模块2的第一输出量A随着速度控制器模块4的积分输出量C同步变化,即可利用积分器模块2的第一输出量A实时记录停车指令发出前的积分输出量C。
根据本发明的一个实施例,停车指令发出前,积分器模块2的第一输出量A等于积分器模块2的第一输入量B,积分器模块2的第一输入量B与速度控制器模块4的积分输出量C相关联。具体实现如下:积分器模块2具有“直接设定值”功能,当“直接设定值”功能开启时,能够实现积分器模块2的直接设定值输出量等于直接设定值输入量。停车指令发出前,启动积分器模块2的“直接设定值”功能,将积分器模块2的直接设定值输出量设定为第一输出量A,直接设定值输入量设定为第一输入量B,因此第一输出量A等于第一输入量B;同时使得积分器模块2的第一输入量与速度控制器模块4的积分出数量相关联,因此积分器模块2的第一输入量B与速度控制器模块4的积分输出量C相关联。
根据一个实施例,通过将说明书后面将会提到的导通延迟模块6的输出作为开启或关闭积分器控制模块2的“直接设定值”功能的开关量,以使停车指令发出前,积分器模块2的“直接设定值”功能开启。
停车指令发出时瞬间,速度控制器模块4输出的积分输出量C为稳态转矩值E,积分器模块2的第一输出量A与积分输出量C相关联,因此停车指令发出瞬间,积分器模块2输出的第一输出量A被锁定为与稳态转矩值E相关联的值,即稳态转矩比例值D。积分器模块2通过自身的锁存功能将该稳态转矩比例值D进行锁存,用于重新启动后作为输入量输入给速度控制器模块4。
进一步的,积分器模块的第一输入量B等于积分输出量C的函数。具体的,本发明通过数学统计分析的方式建立采集到的积分输出量C和第一输入量B之间的关联函数。该关联函数优选取决于该第一输出量A对负载设备的溜钩状态所需做出的补偿大小。
根据本发明的一个优选实施例,可以预先训练变频器100:采集运行过程中的变频器数据参数和溜钩数据参数,该变频器数据参数至少包括三相电流数据、三相电压数据、转速数据、转矩数据,形成数据池;为上述数据建立关联关系,建立相应的数据生成模型,该数据生成模型中包含变频器数据参数和溜钩数据参数之间的关联函数;利用随机梯度下降法对该关联函数进行训练;在该关联函数收敛后,结束训练,生成训练后的关联函数,并将其用作上述的积分输出量C和第一输入量B之间的转换。相应的,以上第一输入量B和积分输出量C之间的转换关系也即是稳态转矩比例值D和稳态转矩值E之间的转换关系。
优选的,积分器模块2的第一输入量B等于积分输出量C除以电机额定转矩,相应的,稳态转矩比例值D等于稳态转矩值E除以电机额定转矩。
重新启动后的第一时间段t1内,速度控制器模块4接收积分器模块2输出的稳态转矩比例值D,并将与稳态转矩比例值D相关的稳态转矩值E输出作为积分调节量来控制电机200,从而实现负载在启动时不“溜钩”,不“前冲”。
根据本发明的另一个实施例,启动转矩自适应装置还包括自由功能模块300的导通延迟模块6,导通延迟模块6与积分器模块2连接,在重新启动后的第一段时间t1内控制积分器模块2的第一输出量A保持在稳态转矩比例值D。
具体的,导通延迟模块6为带BOOL类型的用作接通延迟的限时元件。其原理为根据输入端上的脉冲的上升沿和设定的脉冲延迟时间,设置输出端的输出值;如果输入端不在上升沿,则输出端为0;如果输入端处于上升沿的持续时间小于设定的脉冲延迟时间,则输出端为0;如果输入端处于上升沿的持续时间大于设定的脉冲延迟时间,则输出端为1。
将导通延迟模块6输入端接收代表停车或启动的启停信号X,输出端连接到积分器模块2,使得导通延迟模块6的输出作为开启或关闭积分器模块2的“直接设定值”功能的开关量,当导通延迟模块6的输出为1时,开启积分器模块2的“直接设定值”功能,当导通延迟模块6的输出为0时,积分器模块2的“直接设定值”功能不开启。
将脉冲延迟时间设定为第一时间段t1,因此重新启动的第一时间段t1内,启停信号X处于上升沿,但是导通延迟模块6的输出为0,因此积分器模块2的“直接设定值”的功能未开启,因此此时积分器模块2的第一输出量A不等于第一输入量B,积分器模块2的第一输出量A不随速度控制器模块4的积分输出量C同步变化,而是仍然保持为停车指令发出瞬间的稳态转矩比例值D。
根据本发明的另一个实施例,启动转矩自适应装置还包括自由功能模块300的脉冲生成模块8,脉冲生成模块8与速度控制器模块4连接,并在重新启动后的第一时间段t1内,控制速度控制器模块4输出与稳态转矩比例值D相关的稳态转矩值E作为积分调节量控制电机200。
具体实现如下:速度控制器模块4具有“直接设定值”功能,当该“直接设定值”功能开启时,其直接设定值输出量等于直接设定值输入量;将速度控制器模块4的直接设定值输出量设定为积分输出量C,将其直接设定值输入量设定其积分输入量G,将其积分输入量G与积分器模块2的第一输出量A相关联;因此当“直接设定值”功能开启时,其直接设定值输出量等于其直接设定值输入量,即积分输出量C等于积分输入量G,即与第一输出量A相关联。
通过脉冲生成模块8控制速度控制器模块4“直接设定值”功能的开启和关闭。具体的,脉冲生成模块8为限时元件,用于产生持续时间的脉冲,在其设定的脉冲持续时间内输入端脉冲为上升沿,则输出端为1。将脉冲生成模块8输入端接收启停信号X,输出端连接到速度控制器模块4作为开启或给关闭速度控制器模块4的“直接设定值”功能的开关量,当脉冲生成模块8的输出为1时,速度控制器模块4的“直接设定值”功能开启,当脉冲生成模块8的输出为0时,关闭速度控制器模块4的“直接设定值”功能。因此,将脉冲持续时间设定为第一时间段t1,则在重新启动的第一时间段t1内,启停信号处于上升沿,脉冲生成模块8输出为1,从而开启速度控制器模块4的“直接设定值”功能,而此时积分器模块2的第一输出量A为稳态转矩比例值D,因此速度控制器模块4的积分输出量C为与第一输出量A的稳态转矩比例值D相关的稳态转矩值E,并以该稳态转矩值E作为积分调节量控制电机200。
进一步的,积分器模块2的第一输出量A在重新启动后的第二时间段t2内保持在稳态转矩比例值D,其中,第二时间段t2包括第一时间段t1,以此使得在第一时间段t1结束后的第二时间段t2内,积分器模块2仍可输出稳态转矩比例值D至速度控制器模块4。
通过该特征,可以使得与稳态转矩值E相关的稳态转矩比例值D的锁定时间更长,即使在第一时间段t1内,由于如电机未能成功启动等原因而未能实现控制速度控制器模块4输出稳态转矩值E作为积分调节量控制电机200的效果,也可以在第一时间段t1之后的第二时间段t2以内以上问题得到解决时,再将锁定的稳态转矩比例值D输入至速度控制器模块4,从而达到发明目的。
优选的,设定导通延迟模块6的脉冲延迟时间为t2,设定脉冲生成模块8的脉冲持续时间为t1,t2大于t1。
需要说明的是,还可以使用PLC编程方式实现本发明中使用到的自由功能块的功能。进而实现本发明的目的和效果。
根据本发明提供的启动转矩自适应方法和装置,具有以下优点:
1可以灵活记录稳态转矩,并以稳态转矩作为重新启动时的输出转矩,从而实现灵活的重新启动时的转矩控制;该方案适用范围广,应用灵活。
2利用变频器自带的自由功能块功能,简单易操作;还能通过设置自由功能块判断激活模块实现上述方法和装置的自动运行。
以上仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
- 启动转矩自适应的方法和装置
- 电机启动转矩的测量方法、装置和电机控制系统