一种变频器节电控制方法和装置转让专利
申请号 : CN200710304090.3
文献号 : CN100590964C
文献日 : 2010-02-17
发明人 : 毛文剑
申请人 : 北京乐普四方方圆科技股份有限公司
摘要 :
本发明涉及一种变频器节电控制方法和装置，是对电机调速变频器的优化控制并实现节电的方法和装置。本发明所述方法的步骤是：接受变速调频指令步骤；采集信息步骤；提取特性参数步骤；比较步骤；分析运行周期的步骤；实现调频过程的步骤。本发明由于存储了大量电机、变频调速器和载荷的工作数据并使用了模糊算法优化了三者组成系统的工作状态，使整个电机、变频调速器和载荷组成的系统工作在最佳状态提高了系统的工作效率，有效的解决了系统不稳定的问题，电机工作效率明显提高，发热量明显减小。可以节电10%-30%。由于采用了平滑的频率变化曲线，使谐波量明显减少，减少了对电网的干扰，使功率因数达到0.95以上。
权利要求 :
1.一种变频器节电控制方法，所使用的硬件包括：供给装置能源的电源单 元、与电源单元连接的保持供电电源稳定的滤波器单元、与滤波器单元连接的 进行信息处理和运算的中央处理单元、与中央处理单元连接的存储信息的存储 器单元，与中央处理单元连接的两个模拟量输入光电隔离单元，分别与两个模 拟量输入光电隔离单元连接的两个模拟量输入接口，与中央处理单元连接的两 个模拟量输出光电隔离单元，分别与两个模拟量输出光电隔离单元连接的两个 模拟量输出接口，与中央处理单元连接的两个运行信号输出光电隔离单元，分 别与两个运行信号输出光电隔离单元连接的四个运行信号输出接口，与中央处 理单元连接的通讯接口，与中央处理单元连接的开关量输入接口，其特征在于 所述方法的步骤：接受变速调频指令步骤，这个指令可以是由人工发出，或者由自动化系统 的某个传感器发出的；
采集信息步骤，通过信息源采集电机、变频调速器和负载的工作状态参数；
提取特性参数步骤，根据所获得的工作状态参数和要达到的目标频率值， 在数据库中提取相对应的电机、变频调速器和负载的最佳特性状态参数，所述 的最佳特性状态参数包括电机、变频调速器和载荷的各种参数，这些参数都是 在手册、技术标准或出厂时厂家在说明书中标明的，并事先存储存储器单元中；
比较步骤，比较现行工作状态参数和要达到的目标频率值，以及最佳特性 状态参数，优化选取各参数，所述的优化选取各参数是通过对电机、变频调速 器和载荷效率曲线的分析，寻找一个与目标频率最接近的电机、变频调速器和 载荷效率最高的频率值；
分析运行周期的步骤，运用电机、变频调速器和载荷所组成的系统的运行 周期特性，寻找在当前频率值和目标频率值的转换过程中所述电机、变频调速 器和载荷所组成的系统的滞后性；
实现调频过程的步骤，按照选定的目标频率值调整频率。
2.根据权利要求1所述的一种变频器节电控制方法，其特征在于所述的采 集信息步骤中的信息源包括变频调速器和比例微积分控制器PID。
3.根据权利要求1所述的一种变频器节电控制方法，其特征在于所述的采 集信息步骤中的信息源包括不通过变频调速器而直接获得参数的外部传感器。
4.根据权利要求1所述的一种变频器节电控制方法，其特征在于所述的实 现调频过程的步骤中的子步骤：缓慢频率值的子步骤，开始用较小的频率变化率改变频率，同时不断的检 测是否接近目标频率值；
快速增加频率值的子步骤，接着逐渐加大变化率，使频率变化的曲线陡起 来，同时不断的检测是否接近目标频率值；
末端缓慢减少频率值的子步骤，当接近目标频率时，减小频率变化率，再 次使频率变化的曲线平缓。
说明书 :
技术领域
本发明涉及一种变频器节电控制方法和装置，是一种对电机调速变频器的 调控方法和装置，是对电机调速变频器的优化控制并实现节电的方法和装置。
背景技术
采用变频调速进行动力节电已被广泛接受为有效节电方法，其原因是动力 用大功率变频调速器作为一种成熟的产品，其价格已经低廉到几乎所有供电设 备可以接受的程度，其节电的效果十分明显。但是，传统的变频调速器只是简 单的将电机的转速调节到设定的转速，即没有考虑到电机、载荷及变频器三者 之间的关系，也没有考虑快速变频过程对整个供电-用电系统的影响。在实际运 行过程中就电机而言，其工作状态在不同的频率条件下，其输出功率、效率、 扭矩、功率因数等工作参数都是不同的。变频调速器和载荷也有类似的情况。 例如风机和制冷机就是两种完全不同的载荷，其工作参数也不尽相同。由于没 有考虑电机、载荷及变频器三者之间的关系，以及三者对供电系统的影响，使 变频调速这样的供电-用电系统的运行不够稳定，易于发生故障。由于没有考虑 电机、载荷及变频器三者之间的关系使电机经常工作在效率较低的状态，使被 控电机由于低效率运转而发热，造成不必要的浪费并且减少电机的寿命。由于 没有考虑电机、载荷及变频器三者之间的关系使变频器及其电机的载荷也经常 工作在低效率的状态，三者之间不能协调的工作会使变频调速器和电机的运行 造成大量的谐波，同时变频调速器阶跃式的改变频率也会产生大量的谐波。这 些谐波对电源系统的干扰是十分严重的，其谐波含量可达到30％-70％，这样的 严重干扰对供电电网十分不利。由于传统的变频调速器仅考虑调速问题，没有 考虑电机的工作状态，电机-载荷的运转系统常发生滞后，造成系统的功率因数 较低，电源效率下降，电能浪费严重。
发明内容
本发明提出一种变频器节电控制方法和装置，所述方法和装置对运行中的 变频调速器进行检测并储存了电机、变频调速器和载荷的各种工作参数，一旦 需要变频调速，则进行运算找到三者的最佳工作状态，即对工作过程进行优化， 找到最佳工作点之后分析系统运行周期，制定调频过程计划。使整个电机、变 频调速器和载荷在匀速运转和调频变速过程中都处于最佳、最有效的工作状态。
本发明的目的是这样实现的：一种变频器节电控制方法，所使用的硬件包 括：包括供给装置能源的电源单元、与电源单元连接的保持供电电源稳定的滤 波器单元、与滤波器单元连接的进行信息处理和运算的中央处理单元、与中央 处理单元连接的存储信息的存储器单元，与中央处理单元连接的两个模拟量输 入光电隔离单元，分别与两个模拟量输入光电隔离单元连接的两个模拟量输入 接口，与中央处理单元连接的两个模拟量输出光电隔离单元，分别与两个模拟 量输出光电隔离单元连接的两个模拟量输出接口，与中央处理单元连接的两个 运行信号输出光电隔离单元，分别与两个运行信号输出光电隔离单元连接的四 个运行信号输出接口，与中央处理单元连接的通讯接口，与中央处理单元连接 的开关量输入接口，所述方法的步骤如下：
接受变速调频指令步骤，这个指令可以是由人工发出，或者由自动化系统 的某个传感器发出的；
采集信息步骤，通过信息源采集电机、变频调速器和负载的工作状态参数；
提取特性参数步骤，根据所获得的工作状态参数和要达到的目标频率值， 在数据库中提取相对应的电机、变频调速器和负载的最佳特性状态参数，所述 的最佳特性状态参数包括电机、变频调速器和载荷的各种参数，这些参数都是 在手册、技术标准或出厂时厂家在说明书中标明的，并事先存储存储器单元中；
比较步骤，比较现行工作状态参数和要达到的目标频率值，以及最佳特性 状态参数，优化选取各参数，所述的优化选取各参数是通过对电机、变频调速 器和载荷效率曲线的分析，寻找一个与目标频率最接近的电机、变频调速器和 载荷效率最高的频率值；
分析运行周期的步骤，运用电机、变频调速器和载荷所组成的系统的运行 周期特性，寻找在当前频率值和目标频率值的转换过程中所述电机、变频调速 器和载荷所组成的系统的滞后性；
实现调频过程的步骤，按照选定的目标频率值调整频率。
一种变频器节电控制装置，包括供给所述装置能源的电源单元、与电源单 元连接的保持供电电源稳定的滤波器单元、与滤波器单元连接的进行信息处理 和运算的中央处理单元、与中央处理单元连接的存储信息的存储单元，与中央 处理单元连接的两个模拟量输入光电隔离单元，分别与两个模拟量输入光电隔 离单元连接的两个模拟量输入接口，与中央处理单元连接的两个模拟量输出光 电隔离单元，分别与两个模拟量输出光电隔离单元连接的两个模拟量输出接口， 与中央处理单元连接的两个运行信号输出光电隔离单元，分别与两个运行信号 输出光电隔离单元连接的四个运行信号输出接口，与中央处理单元连接的通讯 接口，与中央处理单元连接的开关量输入接口。
本发明产生的有益效果是：由于存储了大量电机、变频调速器和载荷的工 作数据并使用了模糊算法优化了三者组成系统的工作状态，使整个电机、变频 调速器和载荷组成的系统工作在最佳状态提高了系统的工作效率，有效的解决 了系统不稳定的问题，电机工作效率明显提高，发热量明显减小。由于解决了 系统滞后性，仅此一项，在同等运行工况下就可以提高节电率10％-30％。由于 采用了平滑的频率变化曲线，使谐波量明显减少，减少了对电网的干扰。由于 工作状态的优化，使功率因数达到0.95以上，提高了电源利用率。本发明的应 用其节电率最低不低于40％，最高可达80％。
本发明的目的是这样实现的：一种变频器节电控制方法，所使用的硬件包 括：包括供给装置能源的电源单元、与电源单元连接的保持供电电源稳定的滤 波器单元、与滤波器单元连接的进行信息处理和运算的中央处理单元、与中央 处理单元连接的存储信息的存储器单元，与中央处理单元连接的两个模拟量输 入光电隔离单元，分别与两个模拟量输入光电隔离单元连接的两个模拟量输入 接口，与中央处理单元连接的两个模拟量输出光电隔离单元，分别与两个模拟 量输出光电隔离单元连接的两个模拟量输出接口，与中央处理单元连接的两个 运行信号输出光电隔离单元，分别与两个运行信号输出光电隔离单元连接的四 个运行信号输出接口，与中央处理单元连接的通讯接口，与中央处理单元连接 的开关量输入接口，所述方法的步骤如下：
接受变速调频指令步骤，这个指令可以是由人工发出，或者由自动化系统 的某个传感器发出的；
采集信息步骤，通过信息源采集电机、变频调速器和负载的工作状态参数；
提取特性参数步骤，根据所获得的工作状态参数和要达到的目标频率值， 在数据库中提取相对应的电机、变频调速器和负载的最佳特性状态参数，所述 的最佳特性状态参数包括电机、变频调速器和载荷的各种参数，这些参数都是 在手册、技术标准或出厂时厂家在说明书中标明的，并事先存储存储器单元中；
比较步骤，比较现行工作状态参数和要达到的目标频率值，以及最佳特性 状态参数，优化选取各参数，所述的优化选取各参数是通过对电机、变频调速 器和载荷效率曲线的分析，寻找一个与目标频率最接近的电机、变频调速器和 载荷效率最高的频率值；
分析运行周期的步骤，运用电机、变频调速器和载荷所组成的系统的运行 周期特性，寻找在当前频率值和目标频率值的转换过程中所述电机、变频调速 器和载荷所组成的系统的滞后性；
实现调频过程的步骤，按照选定的目标频率值调整频率。
一种变频器节电控制装置，包括供给所述装置能源的电源单元、与电源单 元连接的保持供电电源稳定的滤波器单元、与滤波器单元连接的进行信息处理 和运算的中央处理单元、与中央处理单元连接的存储信息的存储单元，与中央 处理单元连接的两个模拟量输入光电隔离单元，分别与两个模拟量输入光电隔 离单元连接的两个模拟量输入接口，与中央处理单元连接的两个模拟量输出光 电隔离单元，分别与两个模拟量输出光电隔离单元连接的两个模拟量输出接口， 与中央处理单元连接的两个运行信号输出光电隔离单元，分别与两个运行信号 输出光电隔离单元连接的四个运行信号输出接口，与中央处理单元连接的通讯 接口，与中央处理单元连接的开关量输入接口。
本发明产生的有益效果是：由于存储了大量电机、变频调速器和载荷的工 作数据并使用了模糊算法优化了三者组成系统的工作状态，使整个电机、变频 调速器和载荷组成的系统工作在最佳状态提高了系统的工作效率，有效的解决 了系统不稳定的问题，电机工作效率明显提高，发热量明显减小。由于解决了 系统滞后性，仅此一项，在同等运行工况下就可以提高节电率10％-30％。由于 采用了平滑的频率变化曲线，使谐波量明显减少，减少了对电网的干扰。由于 工作状态的优化，使功率因数达到0.95以上，提高了电源利用率。本发明的应 用其节电率最低不低于40％，最高可达80％。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是本发明实施例一、实施例五所述方法使用的装置示意图；
图2是本发明实施例一所述方法的流程示意图；
图3是本发明实施例一所述选定电机、变频调速器和载荷效率最高的频率 值范围的曲线图；
图4是传统的变频调速器的频率变化示意图；
图5是本发明实施例四所述的频率变化示意图。
图1是本发明实施例一、实施例五所述方法使用的装置示意图；
图2是本发明实施例一所述方法的流程示意图；
图3是本发明实施例一所述选定电机、变频调速器和载荷效率最高的频率 值范围的曲线图；
图4是传统的变频调速器的频率变化示意图；
图5是本发明实施例四所述的频率变化示意图。
具体实施方式
实施例一：
本实施例是一种变频器节电控制方法，所使用的硬件系统如图1所示，包 括：带有CPU和存储元件的变频器节电控制装置。所述方法的流程见图2所示， 其步骤包括：
接受变速调频指令步骤，这个指令可以是由人工发出，或者由自动化系统 的某个传感器发出的。例如在制冷空调系统的，可以是人工设定的一个温度， 而这个温度与现有的室温有差别，这样就需要改变温度，加大或减小电机的转 速，以实现制冷量的改变。也可以是室内的温度传感器达到某个设定的温度阈 值需要加大或减小电机的转速，以维持室内的温度。在通常情况下这个变频调 速指令包括要达到的目标频率值。
采集信息步骤，通过信息源采集电机、变频调速器和负载的工作状态参数。 这些工作参数包括当前的电机转速，载荷的大小，变频调速器的工作状态等等 一系列的参数，当然还包括当前的频率值。对于不同的系统所采集的参数是不 同的。例如，载荷是风机，则采集的是空气的流量、流速，风机电机的转速、 扭矩。而对于一个空调系统则需要采集当前的温度等参数。
提取特性参数步骤，根据所获得的工作状态参数和要达到的目标频率值， 在数据库中提取相对应的电机、变频调速器和负载的最佳特性状态参数。所提 取的最佳特性状态参数包括电机、变频调速器和载荷的各种参数。这些参数都 是在手册、技术标准或出厂时厂家在说明书中标明的，并事先存储在本实施例 所使用的装置的存储器中。
比较步骤，比较现行工作状态参数和要达到的目标频率值，以及最佳特性 状态参数，优化选取各参数。主要是通过对电机、变频调速器和载荷效率曲线 的分析，寻找一个与目标频率最接近的电机、变频调速器和载荷效率最高的频 率值，如图3所示。这个频率值可能与原设定的目标频率值有一些差别，但却 是最高效率的频率值。
分析运行周期的步骤，运用电机、变频调速器和载荷所组成的系统的运行 周期特性，寻找在当前频率值和目标频率值的转换过程中所述系统的滞后性。 电机带动载荷是一个机械系统，变频调速器和电机组成电器系统，这两个系统 都有一定的滞后性，特别是机械系统反应的速度通常要比电器系统慢一些。而 电器系统由于运算的速度，存储量，硬件的应用等等都会有一些滞后，这些滞 后的特性曲线都事先存储在本实施例所述装置的存储器中，当需要某个变化频 段时就可以选择这些特性曲线中有用的点或区域进行使用。
实现调频过程的步骤，按照选定的目标频率值调整频率。
本实施例的关键是优化过程。所述的优化是将本已确定的目标频率值，不 是简单的直接的改变频率，而是经过优化，考虑电机、变频调速器和载荷的特 性，寻找最优的工作频率点，使电机、变频调速器和载荷所组成系统工作在最 佳点，效率最高。效率最高意味着最节省能源，意味着节电。
实施例二：
本实施例是实施例一的优化方案，是对实施例一所述采集信息步骤中的信 息源的优化。所述的信息原包括变频调速器和微积分比例控制器PID。
变频调速器本身可以通过其中的一些传感器获得电机和载荷的一些参数， 例如通过测量电机的电压、电流变动就可以间接的测量电机所带动的载荷的情 况，同样测量电机的电压、电流的情况也可以测出电机的工作状态。总之，变 频调速器本身就是一个电器系统，可以通过这个电器系统可以获得许多电机-载 荷方面的参数。
微积分比例控制器PID是一种广泛应用的控制器，几乎所有的工业控制系 统中都有使用这种控制器例子。通常是设定一个给定值，与原有值进行比较即 可得出控制方向。简单的例子是室内空调温度的设置，如果室内当前是30°， 而希望室内温度是20°，则只需要在PID上设定温度为20°即可。空调系统可 以通过断续开机或变频连续开机来达到从30°至20°的温度变化。而使用者根 本无需监控也无需知道这一过程是如何进行的。本实施例可以像通常使用PID 控制器调节那样，PID转换出4-20mA信号给变频器，控制变频器的输出频率， 使变频器在一定频率范围内进行调节。PID也可以将信号直接传输到本实施例所 使用的装置上进行调节。
实施例三：
本实施例是实施例一的优化方案，是对实施例一所述采集信息步骤中的信 息源的优化。采集信息步骤中的信息源包括不通过变频调速器而直接获得参数 的外部传感器。
所述的外部传感器是直接测量电流、电压、流量、速度等等的传感器。这 些传感器的设置，主要取决于动力系统的最终输出是什么系统。例如是空调系 统，则传感器可以是直接测量室内温度传感器，也可以是测量制冷电机电流、 电压的传感器，也可以测量制冷剂流量或流速的传感器。总之，是一种直接测 量相关系统参数的传感器。外部传感器的设置使整个电机、变频调速器和载荷 系统成为闭环控制系统。如实施例二所述的系统是一个开环系统，因为实施例 二所述系统的所有参数的来源都是通过变频调速器获得的，没有获得最终的控 制参数信息。而本实施例设置外部传感器的作用就是改变这一状况，使系统获 得信息的通道增加了一个，电机、变频调速器和载荷所组成系统工作得更可靠， 控制更加精确。
实施例四：
本实施例是实施例一的优化方案，是对实施例一所述实现调频过程的优化。 传统变频调速器变频调速的频率变化运行曲线如图4所示，近似正弦方波。其 频率变化是阶跃型，即当检测信号高于设定值时，变频器就输出高频率，当检 测信号低于设定值时，变频器就输出低频率。如前所述这样的变化曲线有诸多 缺点。本实施例提出一种完全不同的方式，使调频曲线的变化十分平滑，如图5 所示。
本实施例实现调频步骤中的子步骤包括：
缓慢频率值的子步骤，开始用较小的频率变化率改变频率，同时不断的检 测是否接近目标频率值，如图5中所示的a段。
快速增加频率值的子步骤，接着逐渐加大变化率，使频率变化的曲线陡起 来，同时不断的检测是否接近目标频率值，图5中所示的b段。
末端缓慢减少频率值的子步骤，当接近目标频率时，减小频率变化率，再 次使频率变化的曲线平缓，图5中所示的c段。
本实施例所述的频率变化速率进程同时考虑了整个电机、调速变频器和载 荷系统的滞后性。在同等运行工况下提高节电率10％-30％；电机功率因数在 0.95以上，谐波含量低于国家标准。
实施例五：
本实施例是一种变频器节电控制装置，如图1所示，包括供给所述装置能 源的电源单元1、与电源单元连接的保持供电电源稳定的滤波器单元2、与滤波 器单元连接的进行信息处理和运算的中央处理单元5、与中央处理单元连接的存 储信息的存储单元3，与中央处理单元连接的两个模拟量输入光电隔离单元4a、 4b，分别与两个模拟量输入光电隔离单元连接的两个模拟量输入接口5a、5b， 与中央处理单元连接的两个模拟量输出光电隔离单元9a、9b，分别与两个模拟 量输出光电隔离单元连接的两个模拟量输出接口8a、8b，与中央处理单元连接 的两个运行信号输出光电隔离单元11a、11b，分别与两个运行信号输出光电隔 离单元连接的四个运行信号输出接口10a、10b、10c、10d，与中央处理单元连 接的通讯接口6a、6b，与中央处理单元连接的数字量输入接口7a、7b。
本实施例包括十分稳定的电源单元，本实施例使用的是BSCV3-220S05型 电源，为提高抗干扰能力使用的滤波单元是HT401-1-P21-P2，所使用的CPU是 ATMEGA48AU0729，存储器是LS151。
所述的模拟量输入接口可以连接以模拟量输出的外部传感器。所述的模拟 量输出接口可以连接变频器模拟量输入接口。所述的运行信号输出接口可以与 变频调速器运行接口连接，输出调速变频信号。所述的通讯接口可以与变频调 速器的通讯接口连接，输入输出与变频调速器各种数据参数。或在调整阶段与 工作站、电脑等宿主机连接。所述的数字量输入接口可以直接输入各种数据信 号，例如以数字量输出的外部传感器也可以连接变频器运行的数字量接口等。
实施例六：
本实施例是实施例五的优选方案，是实施例五中关于通讯接口的细化方案， 所述的通讯接口是RS485/232接口或以太网接口，这两种接口都是各种变频调 速器常用的接口。本实施例支持的通讯协议是MODBUS、CANOPEN协议。
本实施例是一种变频器节电控制方法，所使用的硬件系统如图1所示，包 括：带有CPU和存储元件的变频器节电控制装置。所述方法的流程见图2所示， 其步骤包括：
接受变速调频指令步骤，这个指令可以是由人工发出，或者由自动化系统 的某个传感器发出的。例如在制冷空调系统的，可以是人工设定的一个温度， 而这个温度与现有的室温有差别，这样就需要改变温度，加大或减小电机的转 速，以实现制冷量的改变。也可以是室内的温度传感器达到某个设定的温度阈 值需要加大或减小电机的转速，以维持室内的温度。在通常情况下这个变频调 速指令包括要达到的目标频率值。
采集信息步骤，通过信息源采集电机、变频调速器和负载的工作状态参数。 这些工作参数包括当前的电机转速，载荷的大小，变频调速器的工作状态等等 一系列的参数，当然还包括当前的频率值。对于不同的系统所采集的参数是不 同的。例如，载荷是风机，则采集的是空气的流量、流速，风机电机的转速、 扭矩。而对于一个空调系统则需要采集当前的温度等参数。
提取特性参数步骤，根据所获得的工作状态参数和要达到的目标频率值， 在数据库中提取相对应的电机、变频调速器和负载的最佳特性状态参数。所提 取的最佳特性状态参数包括电机、变频调速器和载荷的各种参数。这些参数都 是在手册、技术标准或出厂时厂家在说明书中标明的，并事先存储在本实施例 所使用的装置的存储器中。
比较步骤，比较现行工作状态参数和要达到的目标频率值，以及最佳特性 状态参数，优化选取各参数。主要是通过对电机、变频调速器和载荷效率曲线 的分析，寻找一个与目标频率最接近的电机、变频调速器和载荷效率最高的频 率值，如图3所示。这个频率值可能与原设定的目标频率值有一些差别，但却 是最高效率的频率值。
分析运行周期的步骤，运用电机、变频调速器和载荷所组成的系统的运行 周期特性，寻找在当前频率值和目标频率值的转换过程中所述系统的滞后性。 电机带动载荷是一个机械系统，变频调速器和电机组成电器系统，这两个系统 都有一定的滞后性，特别是机械系统反应的速度通常要比电器系统慢一些。而 电器系统由于运算的速度，存储量，硬件的应用等等都会有一些滞后，这些滞 后的特性曲线都事先存储在本实施例所述装置的存储器中，当需要某个变化频 段时就可以选择这些特性曲线中有用的点或区域进行使用。
实现调频过程的步骤，按照选定的目标频率值调整频率。
本实施例的关键是优化过程。所述的优化是将本已确定的目标频率值，不 是简单的直接的改变频率，而是经过优化，考虑电机、变频调速器和载荷的特 性，寻找最优的工作频率点，使电机、变频调速器和载荷所组成系统工作在最 佳点，效率最高。效率最高意味着最节省能源，意味着节电。
实施例二：
本实施例是实施例一的优化方案，是对实施例一所述采集信息步骤中的信 息源的优化。所述的信息原包括变频调速器和微积分比例控制器PID。
变频调速器本身可以通过其中的一些传感器获得电机和载荷的一些参数， 例如通过测量电机的电压、电流变动就可以间接的测量电机所带动的载荷的情 况，同样测量电机的电压、电流的情况也可以测出电机的工作状态。总之，变 频调速器本身就是一个电器系统，可以通过这个电器系统可以获得许多电机-载 荷方面的参数。
微积分比例控制器PID是一种广泛应用的控制器，几乎所有的工业控制系 统中都有使用这种控制器例子。通常是设定一个给定值，与原有值进行比较即 可得出控制方向。简单的例子是室内空调温度的设置，如果室内当前是30°， 而希望室内温度是20°，则只需要在PID上设定温度为20°即可。空调系统可 以通过断续开机或变频连续开机来达到从30°至20°的温度变化。而使用者根 本无需监控也无需知道这一过程是如何进行的。本实施例可以像通常使用PID 控制器调节那样，PID转换出4-20mA信号给变频器，控制变频器的输出频率， 使变频器在一定频率范围内进行调节。PID也可以将信号直接传输到本实施例所 使用的装置上进行调节。
实施例三：
本实施例是实施例一的优化方案，是对实施例一所述采集信息步骤中的信 息源的优化。采集信息步骤中的信息源包括不通过变频调速器而直接获得参数 的外部传感器。
所述的外部传感器是直接测量电流、电压、流量、速度等等的传感器。这 些传感器的设置，主要取决于动力系统的最终输出是什么系统。例如是空调系 统，则传感器可以是直接测量室内温度传感器，也可以是测量制冷电机电流、 电压的传感器，也可以测量制冷剂流量或流速的传感器。总之，是一种直接测 量相关系统参数的传感器。外部传感器的设置使整个电机、变频调速器和载荷 系统成为闭环控制系统。如实施例二所述的系统是一个开环系统，因为实施例 二所述系统的所有参数的来源都是通过变频调速器获得的，没有获得最终的控 制参数信息。而本实施例设置外部传感器的作用就是改变这一状况，使系统获 得信息的通道增加了一个，电机、变频调速器和载荷所组成系统工作得更可靠， 控制更加精确。
实施例四：
本实施例是实施例一的优化方案，是对实施例一所述实现调频过程的优化。 传统变频调速器变频调速的频率变化运行曲线如图4所示，近似正弦方波。其 频率变化是阶跃型，即当检测信号高于设定值时，变频器就输出高频率，当检 测信号低于设定值时，变频器就输出低频率。如前所述这样的变化曲线有诸多 缺点。本实施例提出一种完全不同的方式，使调频曲线的变化十分平滑，如图5 所示。
本实施例实现调频步骤中的子步骤包括：
缓慢频率值的子步骤，开始用较小的频率变化率改变频率，同时不断的检 测是否接近目标频率值，如图5中所示的a段。
快速增加频率值的子步骤，接着逐渐加大变化率，使频率变化的曲线陡起 来，同时不断的检测是否接近目标频率值，图5中所示的b段。
末端缓慢减少频率值的子步骤，当接近目标频率时，减小频率变化率，再 次使频率变化的曲线平缓，图5中所示的c段。
本实施例所述的频率变化速率进程同时考虑了整个电机、调速变频器和载 荷系统的滞后性。在同等运行工况下提高节电率10％-30％；电机功率因数在 0.95以上，谐波含量低于国家标准。
实施例五：
本实施例是一种变频器节电控制装置，如图1所示，包括供给所述装置能 源的电源单元1、与电源单元连接的保持供电电源稳定的滤波器单元2、与滤波 器单元连接的进行信息处理和运算的中央处理单元5、与中央处理单元连接的存 储信息的存储单元3，与中央处理单元连接的两个模拟量输入光电隔离单元4a、 4b，分别与两个模拟量输入光电隔离单元连接的两个模拟量输入接口5a、5b， 与中央处理单元连接的两个模拟量输出光电隔离单元9a、9b，分别与两个模拟 量输出光电隔离单元连接的两个模拟量输出接口8a、8b，与中央处理单元连接 的两个运行信号输出光电隔离单元11a、11b，分别与两个运行信号输出光电隔 离单元连接的四个运行信号输出接口10a、10b、10c、10d，与中央处理单元连 接的通讯接口6a、6b，与中央处理单元连接的数字量输入接口7a、7b。
本实施例包括十分稳定的电源单元，本实施例使用的是BSCV3-220S05型 电源，为提高抗干扰能力使用的滤波单元是HT401-1-P21-P2，所使用的CPU是 ATMEGA48AU0729，存储器是LS151。
所述的模拟量输入接口可以连接以模拟量输出的外部传感器。所述的模拟 量输出接口可以连接变频器模拟量输入接口。所述的运行信号输出接口可以与 变频调速器运行接口连接，输出调速变频信号。所述的通讯接口可以与变频调 速器的通讯接口连接，输入输出与变频调速器各种数据参数。或在调整阶段与 工作站、电脑等宿主机连接。所述的数字量输入接口可以直接输入各种数据信 号，例如以数字量输出的外部传感器也可以连接变频器运行的数字量接口等。
实施例六：
本实施例是实施例五的优选方案，是实施例五中关于通讯接口的细化方案， 所述的通讯接口是RS485/232接口或以太网接口，这两种接口都是各种变频调 速器常用的接口。本实施例支持的通讯协议是MODBUS、CANOPEN协议。