[发明专利]控制流体系统中马达驱动泵的方法

说明书

本发明是有关于一种用于控制与流体系统连通的马达驱动泵的方法。该控制方法的特征在于，根据排出流体的一瞬时压力和该瞬时流量获得出口等效直径；根据该出口等效直径和排出流体的目标压力获得目标流量；根据该目标流量获取目标频率；可以非常快速地调节马达的工作频率，并确保马达在不超过设计额定电流的安全频率范围内操作。

技术领域

本发明涉及一种用于控制流体系统中马达驱动泵的方法。

背景技术

变频驱动器(Variable Frequency Drive)是一种马达控制器，其通过改变提供给马达的频率和电压来驱动的马达。频率(或赫兹)与马达的转速(RPM)直接相关。频率越高，转速越快。如果在应用上不需要马达全速运行，VFD可借由调控其电流与电压来控制马达的频率，以满足改变马达负载的要求。当应用的马达转速需要发生，VFD可以简单地调高或调低马达转速以满足要求。

变频驱动器(VFD)已广泛用于液压系统中的马达驱动泵。例如，Kidd等人的美国专利，公开号US2017/02341147，公开了一种控制泵和马达的方法。该方法利用变频驱动系统来控制由马达驱动的泵，其中泵与一个流体系统连通。该方法包含监测流体系统中的压力、监测和调节马达的工作频率以将压力保持在压力设定点，并且基于监测的工作频率，于第一时间区段内，使泵暂时增加流体系统中的压力至一个临时增压设定点。该方法还包含确定流体系统中的临时增压压力是否在一个第二时间区段内保持在压力设定点之上，并且当临时增压压力在第二时间区段内保持在压力设定点之上时，使泵进入睡眠模式。

在细节上，变频驱动系统包含一个控制器，该控制器使用压力误差作为输入控制器，该控制器使用压力误差作为输入以实现经典的比例//积分积分(PID)方法。通过从期望水压(即，压力设定点)减去实际水压来计算压力误差。接着，通过将压力误差乘以比例增益，将压力误差的积分乘以积分增益，将压力误差的导数乘以导数增益，并将结果相加以产生更新的速度控制命令。因此，控制器可以增加或减小马达的速度以维持压力在压力设定点。控制器持续确定压力是否处于编程设定点。如果压力不在编程设定点，则使用PID反馈控制来使频率斜坡上升，直到压力达到设定值。然而，在一些应用中，当瞬时改变设定压力或流量，PID控制却缓不济急地达到设定压力或流量，这可能导致泵意外关闭。

发明内容

本发明的主要目的在于，提供一种用于控制流体系统中以马达驱动泵的方法。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出一种控制流体系统中马达驱动泵的方法，其中该泵通过具有不同直径的多个出口中的一个排出流体并由马达驱动，该方法包含以下步骤：

根据该马达的监测频率获得排出流体的瞬时流量；根据排出流体的瞬时压力和该瞬时流量获得出口等效直径；根据该出口等效直径和排出流体的目标压力获得目标流量；根据该目标流量获取目标频率；以及将马达的工作频率调节到该目标频率。使该多项式与该额定电流相交以确定该最大工作频率和该最小工作频率。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

前述的控制流体系统中马达驱动泵的方法的方法，其中还包含：基于被选择排出流体的出口的直径确定该马达的最大工作频率和最小工作频率；以及确定该目标频率是否在该最大工作频率和该最小工作频率之间。

前述的控制流体系统中马达驱动泵的方法，其中该最大工作频率和该最小工作频率由以下步骤确定：动态获取该马达的工作频率和工作电流的至少三个数据组；基于该马达的工作频率和工作电流的该至少三个数据组确定多项式；获得该马达的额定电流；使该多项式与该额定电流相交以确定该最大工作频率和该最小工作频率。

前述的控制流体系统中马达驱动泵的方法，其中该多项式包含一元二次方程式、一元三次方程式、一元多次方程式、自然对数方程式，或指数方程式。

前述的控制流体系统中马达驱动泵的方法，其中通过拉格朗日插值使用该至少三个数据组获得该多项式。