[发明专利]一种基于牛顿迭代的并联变频恒压控制系统控制方法

说明书

本发明涉及一种基于牛顿迭代的并联变频恒压控制系统控制方法，首先，建立了并联变频恒压控制系统输出流量在线检测的数学模型，并依据流量模型计算出泵的输出流量，进而确定泵的工作点；其次，依据高效区间稳定裕度最大原则，求解相同扬程情况下高效区间内切圆面积最大的工作点对应的流量Qsubgt;op/subgt;，进而求出泵的最优运行台数Nsubgt;op/subgt;；最后，动态调节泵的台数，使每台运行泵的输出流量等于或最接近Qsubgt;op/subgt;，确保并联变频恒压控制系统每台泵高效运行稳定裕度和效率指标最优。

技术领域

本发明属于机电控制领域，具体涉及一种基于牛顿迭代的并联变频恒压控制系统控制方法。

背景技术

流体的恒压控制在石油、化工、食品、医药、给排水、城市供水等领域具有广泛的应用，在保障工农业生产和日常生活正常运行起到重要的作用。泵是恒压控制系统的核心部件，其运行性能直接关系到整个控制系统的性能指标，尤其是能耗指标。泵作为一种高耗能通用机械，每年消耗在泵机组上的电能占全国总电耗的21％以上，在供水企业中占生产成本的30％～60％。恒压控制系统中泵的运行效率哪怕仅仅提高1％，都会对我国的节能和环保带来了巨大的利益，而泵消耗的电能的30％～50％都是可以节约。通过采用变频控制技术能有效地降低泵的能耗，每年可节电282亿kWh，实现节能减排目标。然而，变频恒压控制系统实现高效、节能需确保泵运行于高效率区间。由于在石油、化工、食品、医药等过程控制领域及供水场合，流体的需求量在时间上具有随机性和不确定性。高峰期时需要增加并联运行泵的数量以增加供应量来满足生产生活需求；低谷时则需要减少并联运行泵的数量以达到节能的目的。特别是在低谷时间段，由于流量很小，变频器和泵工作于低频状态。此时，电机热损耗和低频振动严重，整个变频恒压控制系统能耗急剧增大，系统效率低下。这种工况下不但不能实现节能减排，而且电机因为长期低频运行导致机械振动和电机定子绕组发热严重，降低系统的安全可靠性和使用寿命，对恒压控制系统的安全可靠性和生产成本产生不利影响，更为严重的甚至导致安全事故的发生。

变频恒压控制系统高效运行是实现节能减排、安全可靠需重点解决的共性技术问题。为实现变频恒压控制系统的高效运行，需要实时获取并联恒压控制系统工作的每台泵的运行状态，进而优化控制并联恒压控制系统泵的运行数量，确保并联恒压控制系统的高效运行稳定裕度和效率指标最优。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种基于牛顿迭代的并联变频恒压控制系统控制方法。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种基于牛顿迭代的并联变频恒压控制系统控制方法，其包括以下步骤：

步骤一、以采样周期T_sⁱ为间隔采集压力值p_i(k)，同时获取变频器i的输出频率f_i(k)，并建立由N个元素构成的变频器i的输出频率数组{f_i(j)}，并获取{f_i(j)}的平均值和标准差S_i，其中k为当前采样次数，i＝1，2，…，U，U为运行的变频器及泵的台数，满足1≤U≤n，j＝k-N+1，k-N+2，...k，N为预先设定的大于1的正整数；

步骤二、集中控制单元以周期T_c为间隔采样输出压力值P，并且获取所有变频器的和S_i，并根据获取的数据得到和均频率调节量为变频器i对应的进口的压力平均值，F为变频器输出频率的平均值；

步骤三、判断是否成立，若其不成立，则增加运行水泵的数量，并重新进行采样，直至判定条件满足，P_set为设定的扬程；

步骤四、在步骤三条件成立时，判断系统是否处于稳定状态，若不稳定，集中控制单元则给U台变频器发送均频率调节量σ_i，i＝1，2，…，U，驱使系统处于稳定；