应用占空比控制的压缩机电动入口导叶控制方法

技术领域

本发明涉及电机控制技术领域，具体地，涉及一种应用占空比控制的压缩机电动入口导叶控制方法。

背景技术

大部分压缩机控制系统可以实现压缩机性能自动控制，但是当压缩机入口导叶的动作执行是通过正、反两个电机控制控制时，常规的压缩机性能控制方法无法实现压缩性能的自动控制和精确控制，只能通过人工频繁操作入口导叶的开关控制，致使压缩机性能控制效果的优劣高度依赖于操作人的技术水平。

(1)压缩机性能控制无法实现自动控制，会极大增加操作人员工作强度：由于压缩机性能制动控制多采用PID控制的方式，而PID的输出结果为模拟量的信号，无法简单转化成数字量的脉冲信号，不能直接作用于入口导叶的控制电机，从而无法实现自动控制。只能通过操作人员控制入口导叶的正、反电机动作实现压缩机的性能满足工艺生产的要求，增加了操作人员的工作难度和工作强度。

(2)压缩机性能无法实现精确控制，无法保证工艺稳定运行：由于上述(1)中的原因，只能人工操作压缩机入口导叶开度。人工操作一般存在较大的滞后特性和超调特性。能难实现实时高效的将压缩机性能控制在精确的范围之内的要求。由于压缩机性能的波动，容易造成工艺参数的波动，无法保证工艺稳定运行，从而影响生产的效率和良品率。

(3)压缩机性能高度依赖操作人员的技术水平，影响产能提升：由于上述(1)和(2)中的原因，压缩机的操作高度依赖操作人员的技术水平，而操作人员的技术水平很难短时间快速提升，并且技术人员的培养需要大量的时间和精力，会对企业产能的提升有一定影响。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种应用占空比控制的压缩机电动入口导叶控制方法。

第一方面，本申请实施例提供一种应用占空比控制的压缩机电动入口导叶控制方法，应用在通过正转电机和反转电机控制压缩机入口导叶的系统中，所述方法包括：

实时采集压缩机出口压力数据；

当压缩机出口的压力偏离设定值时，通过压缩机性能控制增量PID计算出当前周期的入口导叶开度增量DMV；

根据当前周期的入口导叶开度增量DMV控制入口导叶的开度，以使得压缩机的出口压力回归到设定值。

可选地，所述通过压缩机性能控制增量PID计算出当前周期的入口导叶开度增量DMV，包括：

将压缩机性能自动控制的PID增量输出进行离散化处理，以使得所述PID增量从模拟量信号转化为数字量的脉冲信号。

可选地，所述根据当前周期的入口导叶开度增量DMV控制入口导叶的开度，包括：

根据数字量的脉冲信号的占空比来控制正转电机、反转电机的运行，其中，所述正转电机和反转电机用于控制入口导叶的开度。

可选地，所述将压缩机性能自动控制的PID增量输出进行离散化处理，包括：

将压缩机控制器执行周期定义为T_C，将入口导叶从0％开度到100％开度的全行程执行时间定义为T_toatal_OPEN，将全开行程脉冲数量定义为N_pulse_O，将入口导叶从100％开度到0％开度的全行程执行时间定义为T_toatal_CLOSE，将全关行程脉冲数量定义为N_pulse_C，其中：

N_pulse_O＝T_toatal_OPEN/T_C，

N_pulse_C＝T_toatal_CLOSE/T_C。

可选地，所述根据数字量的脉冲信号的占空比来控制正转电机、反转电机运行，包括：

定义ActCount1为正转电机开阀连续动作次数，ActCount2为反转电机关阀连续动作次数；

若DMV>0，则ActCount1＝DMV/100*T_toatal_OPEN/T_C，通过控制系统的DO通道给正转电机控制回路发送ActCount1个脉冲信号；

若DMV<0，则ActCount2＝DMV/100*T_toatal_CLOSE/T_C，通过控制系统的DO通道给反转电机控制回路发送ActCount2个脉冲信号；

若DMV＝0，正转电机和反转电机都不再动作。

可选地，还包括：

当接收到电机过力矩信号、导叶开到位信号，以及ActCount1≥N_pulse_O中任一种情况出现时，将增量DMV强制赋值为0，且控制系统的DO不输出脉冲；

当接收到电机过力矩信号、阀门关到位信号，以及ActCount2≥N_pulse_C中任一种情况出现时，将增量DMV强制赋值为0，且控制系统的DO不输出脉冲。

第二方面，本申请实施例提供一种应用占空比控制的压缩机电动入口导叶控制装置，应用在通过正转电机和反转电机控制压缩机入口导叶的系统中，所述装置包括：

采集模块，用于实时采集压缩机出口压力数据；

入口导叶开度增量计算模块，用于在压缩机出口的压力偏离设定值时，通过压缩机性能控制增量PID计算出当前周期的入口导叶开度增量DMV；

调节控制模块，用于根据当前周期的入口导叶开度增量DMV控制入口导叶的开度，以使得压缩机的出口压力回归到设定值。

可选地，所述入口导叶开度增量计算模块，具体用于：

将压缩机性能自动控制的PID增量输出进行离散化处理，以使得所述PID增量从模拟量信号转化为数字量的脉冲信号。

可选地，所述调节控制模块，具体用于：

根据数字量的脉冲信号的占空比来控制正转电机、反转电机的运行，其中，所述正转电机和反转电机用于控制入口导叶的开度。

可选地，所述入口导叶开度增量计算模块，具体用于：

将压缩机控制器执行周期定义为T_C，将入口导叶从0％开度到100％开度的全行程执行时间定义为T_toatal_OPEN，将全开行程脉冲数量定义为N_pulse_O，将入口导叶从100％开度到0％开度的全行程执行时间定义为T_toatal_CLOSE，将全关行程脉冲数量定义为N_pulse_C，其中：

N_pulse_O＝T_toatal_OPEN/T_C，

N_pulse_C＝T_toatal_CLOSE/T_C。

可选地，所述调节控制模块，具体用于：

定义ActCount1为正转电机开阀连续动作次数，ActCount2为反转电机关阀连续动作次数；

若DMV>0，则ActCount1＝DMV/100*T_toatal_OPEN/T_C，通过控制系统的DO通道给正转电机控制回路发送ActCount1个脉冲信号；

若DMV<0，则ActCount2＝DMV/100*T_toatal_CLOSE/T_C，通过控制系统的DO通道给反转电机控制回路发送ActCount2个脉冲信号；

若DMV＝0，正转电机和反转电机都不再动作。

可选地，还包括：电机保护模块，用于在接收到电机过力矩信号、导叶开到位信号，以及ActCount1≥N_pulse_O中任一种情况出现时，将增量DMV强制赋值为0，且控制系统的DO不输出脉冲；

在接收到电机过力矩信号、阀门关到位信号，以及ActCount2≥N_pulse_C中任一种情况出现时，将增量DMV强制赋值为0，且控制系统的DO不输出脉冲。

第三方面，本申请实施例提供一种应用占空比控制的压缩机电动入口导叶控制设备，包括：处理器和存储器，所述存储器中存储有可执行的程序指令，所述处理器调用所述存储器中的程序指令时，所述处理器用于：

执行如第一方面中任一项所述的应用占空比控制的压缩机电动入口导叶控制方法的步骤。

第四方面，本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，用于存储程序，所述程序被执行时实现如第一方面中任一项所述的应用占空比控制的压缩机电动入口导叶控制方法的步骤。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本申请提供的应用占空比控制的压缩机电动入口导叶控制方法，可以实现压缩机性能的自动控制，减少操作人员工作强度，降低了压缩机性能控制对操作人员技术水平的依赖，并且使得压缩机性能的控制更加精确，保证工艺稳定运行。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本申请实施例提供的正、反电机控制入口导叶开度的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种应用占空比控制的压缩机电动入口导叶控制方法的流程图；

图3为本申请实施例提供的压缩机气路示意图；

图4为本申请实施例提供的压缩机性能控制增量式PID控制原理示意图；

图5为本申请实施例提供的压缩机入口导叶占空比控制原理示意图；

图6为本申请实施例提供的压缩机性能控制极端工况下的电机过力矩保护原理示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

下面以具体地实施例对本发明的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。

为了便于理解本申请实施例中的技术方案，现对本申请实施例中出现的专业术语进行解释说明。

1)压缩机性能控制：压缩工作需要满足工艺生产过程中对介质的压力或者流量等参数的特定需求。通过调节压缩机入口导叶开度，实现这些工艺参数维持在设计的范围之内的控制称为压缩机性能控制。

2)压缩机负荷：压缩机负荷是指压缩机做功的多少。负荷越大，压缩机工作流量越大，出口压力越高；反之，负荷越小，压缩机工作流量越小，出口压力越低。

3)入口导叶：入口导叶是压缩机性能控制的一类执行机构，通过增加入口导叶开度，可以提升压缩机负荷；降低入口导叶开度，可以减少压缩机负荷。

4)占空比控制：是通过控制一个脉冲周期内，高电平的时间与整个周期时间的比例，来控制电机执行动作的控制方法。

下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本申请实施例提供一种应用占空比控制的压缩机电动入口导叶控制方法，其应用范围为正、反电机控制入口导叶开度实现压缩机性能控制的领域。也就是压缩机的入口导叶的打开和关闭分别通过一个正转电机和一个反转电机的动作来实现。

图1为本申请实施例提供的正、反电机控制入口导叶开度的结构示意图，如图1所示，1#电机为正转电机，负责入口导叶的开动作。2#电机为反转电机，负责入口导叶的关动作。需要实现将压缩机性能控制的增量式PID的模拟量输出信号通过转化为1#电机和2#电机的数量脉冲控制信号，从而确保入口导叶实时高效的执行到特定开度，达到满足工艺生产的需求的目的。

图2为本申请实施例提供的一种应用占空比控制的压缩机电动入口导叶控制方法的流程图，如图2所示，本实施例中的方法可以包括：

步骤S201、实时采集压缩机出口压力数据。

步骤S202、当压缩机出口的压力偏离设定值时，通过压缩机性能控制增量PID计算出当前周期的入口导叶开度增量DMV。

示例性的，图3为本申请实施例提供的压缩机气路示意图，如图3所示，压缩机需要满足通过调节入口导叶的开度大小来调节压缩机的出口压力。压缩机的出口压力需要满足用气装置的需求。

示例性的，当出口压力偏低时，开大入口导叶，提升压缩机进气量，提升负荷，提高出口压力。当出口压力偏高时，关小入口导叶，降低压缩机进气量，降低负荷，降低出口压力。最终确保压缩机出口压力满足用气装置的需求。

步骤S203、根据当前周期的入口导叶开度增量DMV控制入口导叶的开度，以使得压缩机的出口压力回归到设定值。

图4为本申请实施例提供的压缩机性能控制增量式PID控制原理示意图，如图4所示，当压缩机出口压力大于压力设定值时，压缩机性能控制增量PID计算出当前周期的入口导叶开度增量(该增量定义为DMV)。随后压缩机出口压力由升转降，经过一定的波动，最终回到出口压力设定值，实现压缩机的性能自动控制过程。

需要说明的是，常规的压缩机性能自动控制PID为位置式PID，最终输出结果为入口导叶最终开度(％)，而本申请实施例中的压缩机性能自动控制PID为增量式PID，最终输出结果为当前入口导叶开度的基础上的增量。

本实施例中，通过将压缩机性能自动控制的PID增量输出进行离散化处理，将模拟量信号转化为数字量的脉冲信号。同时将增量换算成对应特定的脉冲数量，进而控制正转和反转电机动作，通过占空比控制技术，实现了压缩机性能的自动控制。

图5为本申请实施例提供的压缩机入口导叶占空比控制原理示意图，结合图4、图5，在图4中的增量DMV为模拟量信号，需要将该模拟量信号离散化为开关量信号，才能用于入口导叶的电机执行相应开关动作。

示例性的，为了实现该离散化过程，将控制器执行周期定义为T_C，将入口导叶从0％开度到100％开度的全行程执行时间定义为T_toatal_OPEN，将全开行程脉冲数量定义为N_pulse_O，将入口导叶从100％开度到0％开度的全行程执行时间定义为T_toatal_CLOSE。将全关行程脉冲数量定义为N_pulse_C。其中：

N_pulse_O＝T_toatal_OPEN/T_C，N_pulse_C＝T_toatal_CLOSE/T_C。

示例性的，定义ActCount1为开阀连续动作次数，ActCount2为关阀连续动作次数。

如果DMV>0，则ActCount1＝DMV/100*T_toatal_OPEN/T_C，即只要通过控制系统的DO通道给正转电机控制回路发送ActCount1个脉冲信号。

如果DMV<0，则ActCount2＝DMV/100*T_toatal_CLOSE/T_C，即只要通过控制系统的DO通道给反转电机控制回路发送ActCount2个脉冲信号。

由于在压缩机性能自动控制过程中PID的计算增量每个周期都会发生变化，所以控制电机动作的脉冲也在每个周期实时调整。最终压缩机出口压力实测值等于压缩机出口压力设定值时，PID的计算增量结果DMV＝0，正转电机和反转电机都不再动作，整个控制过程完成。

图6为本申请实施例提供的压缩机性能控制极端工况下的电机过力矩保护原理示意图，如图6所示，当用气设备用气量大于压缩机的供气能力时，压缩机入口导叶全开时，压缩机出口压力实测值依然小于压缩机出口压力设定值。

示例性的，当PID的计算增量DMV>0时，如果没有相应的保护措施，正转电机一直收到开脉冲，如果长时间处于这种状态下，电机会过力矩，甚至烧坏。同理，当用气设备不用气，压缩机入口导叶全关时，压缩机出口压力实测值依然大于压缩机出口压力设定值。此时，PID的计算增量DMV<0，如果没有相应的保护措施，反转电机一直收到关脉冲，如果长时间处于这种状态下，电机会过力矩，甚至烧坏。

因此为了保护电机不长期处于上述两种状态。需要对电机动作时间进行一定的限制。

示例性的，当电机过力矩信号，导叶开到位信号，ActCount1≥N_pulse_O，这三个条件任何一个条件成立，则将增量DMV强制赋值为0，且将DO不输出脉冲，确保正转电机不再得电。

示例性的，当电机过力矩信号，阀门关到位信号，ActCount2≥N_pulse_C，这三个条件任何一个条件成立，则将增量DMV强制赋值为0，且将DO不输出脉冲，确保反转电机不再得电。

本申请实施例中的控制方法，可以实现压缩机性能的自动控制，减少操作人员工作强度，降低了压缩机性能控制对操作人员技术水平的依赖，并且使得压缩机性能的控制更加精确，保证工艺稳定运行。

本申请实施例提供一种应用占空比控制的压缩机电动入口导叶控制装置，包括：采集模块，用于实时采集压缩机出口压力数据；入口导叶开度增量计算模块，用于在压缩机出口的压力偏离设定值时，通过压缩机性能控制增量PID计算出当前周期的入口导叶开度增量DMV；调节控制模块，用于根据当前周期的入口导叶开度增量DMV控制入口导叶的开度，以使得压缩机的出口压力回归到设定值。

示例性的，所述入口导叶开度增量计算模块，具体用于：将压缩机性能自动控制的PID增量输出进行离散化处理，以使得所述PID增量从模拟量信号转化为数字量的脉冲信号。

示例性的，所述调节控制模块，具体用于：根据数字量的脉冲信号的占空比来控制正转电机、反转电机的运行，其中，所述正转电机和反转电机用于控制入口导叶的开度。

示例性的，所述入口导叶开度增量计算模块，具体用于：将压缩机控制器执行周期定义为T_C，将入口导叶从0％开度到100％开度的全行程执行时间定义为T_toatal_OPEN，将全开行程脉冲数量定义为N_pulse_O，将入口导叶从100％开度到0％开度的全行程执行时间定义为T_toatal_CLOSE，将全关行程脉冲数量定义为N_pulse_C，其中：

N_pulse_O＝T_toatal_OPEN/T_C，

N_pulse_C＝T_toatal_CLOSE/T_C。

示例性的，所述调节控制模块，具体用于：定义ActCount1为正转电机开阀连续动作次数，ActCount2为反转电机关阀连续动作次数；

若DMV>0，则ActCount1＝DMV/100*T_toatal_OPEN/T_C，通过控制系统的DO通道给正转电机控制回路发送ActCount1个脉冲信号；

若DMV<0，则ActCount2＝DMV/100*T_toatal_CLOSE/T_C，通过控制系统的DO通道给反转电机控制回路发送ActCount2个脉冲信号；

若DMV＝0，正转电机和反转电机都不再动作。

示例性的，还包括：电机保护模块，用于在接收到电机过力矩信号、导叶开到位信号，以及ActCount1≥N_pulse_O中任一种情况出现时，将增量DMV强制赋值为0，且控制系统的DO不输出脉冲；在接收到电机过力矩信号、阀门关到位信号，以及ActCount2≥N_pulse_C中任一种情况出现时，将增量DMV强制赋值为0，且控制系统的DO不输出脉冲。

本申请实施例提供一种应用占空比控制的压缩机电动入口导叶控制设备，包括：处理器和存储器，所述存储器中存储有可执行的程序指令，所述处理器调用所述存储器中的程序指令时，所述处理器用于：执行上述的应用占空比控制的压缩机电动入口导叶控制方法的步骤。

本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，用于存储程序，所述程序被执行时实现如上述的应用占空比控制的压缩机电动入口导叶控制方法的步骤。

需要说明的是，所属技术领域的技术人员能够理解，本发明的各个方面可以实现为系统、方法或程序产品。因此，本发明的各个方面可以具体实现为以下形式，即：完全的硬件实施方式、完全的软件实施方式(包括固件、微代码等)，或硬件和软件方面结合的实施方式，这里可以统称为“电路”、“模块”或“平台”。

此外，本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，当用户设备的至少一个处理器执行该计算机执行指令时，用户设备执行上述各种可能的方法。其中，计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，其中通信介质包括便于从一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何介质。存储介质可以是通用或专用计算机能够存取的任何可用介质。一种示例性的存储介质耦合至处理器，从而使处理器能够从该存储介质读取信息，且可向该存储介质写入信息。当然，存储介质也可以是处理器的组成部分。处理器和存储介质可以位于ASIC中。另外，该ASIC可以位于用户设备中。当然，处理器和存储介质也可以作为分立组件存在于通信设备中。

本申请还提供一种程序产品，程序产品包括计算机程序，计算机程序存储在可读存储介质中，服务器的至少一个处理器可以从可读存储介质读取计算机程序，至少一个处理器执行计算机程序使得服务器实施上述本发明实施例任一的方法。

程序产品可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以为但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。