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基于电压扫描的变频器节能控制方法及系统

申请号 CN202410308045.9 申请日 2024-03-18 公开(公告)号 CN117955403A 公开(公告)日 2024-04-30
申请人 深圳市科沃电气技术有限公司; 发明人 刘洪; 杨珍; 刘诗敏;
摘要 本 发明 涉及 变频器 控制的技术领域,公开了一种基于 电压 扫描的变频器节能控制方法及系统,本发明通过预先收集 电机 的 训练数据 集,获取电机状态 预测模型 ,以对待控制电机进行电压扫描测试,并通过电机状态预测模型分析电压扫描测试的结果,从而获取所述待控制电机的电机状态参数,同时获取执行件的功率计算参数,根据预设标准对电机状态参数与功率计算参数进行分析处理,以得到变频器的理论输出功率,并依据理论输出功率驱动变频器进行工作,通过调节变频器的 输出电压 ,使其保持在电机的最佳供电电压 水 平,可以提高电机的运行效率,减少 能量 消耗,解决了 现有技术 中变频器的输出功率不能使电机在最佳水平工作所导致效率较低的问题。
权利要求

1.一种基于电压扫描的变频器节能控制方法,其特征在于,包括:
通过变频器对待控制电机进行电压扫描测试,以获取所述待控制电机在不同输出电压下的电机功率,并根据预先训练的电机状态预测模型对所述待控制电机在各个输出电压下的电机功率进行分析处理,以得到所述待控制电机的电机状态参数;其中,所述电机状态参数用于描述所述待控制电机在各个输出电压下的电机功率与理论状态之间的差距;
在所述变频器对所述待控制电机进行电压扫描测试时,对与所述待控制电机连接的执行件进行识别,以获取所述执行件在接收所述待控制电机驱动时的功率计算参数;其中,所述功率计算参数用于描述所述执行件的负载功率与所述待控制电机的电机功率之间的比值关系;
根据预设标准对所述电机状态参数与所述功率计算参数进行计算处理,以得到所述变频器的理论输出功率,并按照所述理论输出功率驱动所述变频器进行工作。
2.如权利要求1所述的一种基于电压扫描的变频器节能控制方法,其特征在于,通过变频器对待控制电机进行电压扫描测试,以获取所述待控制电机在不同输出电压下的电机功率的步骤,包括:
改变所述变频器对所述待控制电机的输出电压,令所述待控制电机在不同的输出电压下运行;
对所述待控制电机进行数据采集,以获取所述待控制电机在各个所述输出电压下的运行电压与运行电流,并将所述运行电压与所述运行电流相乘,作为所述待控制电机在各个所述输出电压下的电机功率。
3.如权利要求1所述的一种基于电压扫描的变频器节能控制方法,其特征在于,根据预先训练的电机状态预测模型对所述待控制电机在各个输出电压下的电机功率进行分析处理,以得到所述待控制电机的电机状态参数的步骤,包括:
预先完成所述变频器的电机状态预测模型的训练;
将所述待控制电机在不同输出电压下的电机功率代入至所述电机状态预测模型,令所述电机状态预测模型生成对应的电机状态参数。
4.如权利要求3所述的一种基于电压扫描的变频器节能控制方法,其特征在于,预先完成所述变频器的电机状态预测模型的训练的步骤,包括:
驱动所述变频器和处于不同工作状态的所述待控制电机进行多轮测试,并对测试过程中的所述变频器和处于不同工作状态的所述待控制电机进行数据采集,以得到用于训练所述电机状态预测模型的训练数据集;其中,所述训练数据集包括所述待控制电机的不同工作状态和对应所述待控制电机不同工作状态的若干组输出电压和电机功率;
构建一个具有卷积层、池化层以及全连接层的电机状态预测模型;
将所述训练数据集代入至所述电机状态预测模型中,以令所述电机状态预测模型基于各组输出电压和电机功率生成所述待控制电机的电机状态参数,并根据所述训练数据集与各组输出电压与电机功率对应的工作状态对所述电机状态预测模型进行修正。
5.如权利要求1所述的一种基于电压扫描的变频器节能控制方法,其特征在于,在所述变频器对所述待控制电机进行电压扫描测试时,对与所述待控制电机连接的执行件进行识别,以获取所述执行件在接收所述待控制电机驱动时的功率计算参数的步骤,包括:
通过转矩传感器对与所述待控制电机连接的所述执行件进行转矩的识别,以获取所述执行件在接收所述待控制电机驱动时的转矩;
通过光电传感器对与所述待控制电机连接的所述执行件进行速度的识别,以获取所述执行件在接收所述待控制电机驱动时的角速度;
对所述转矩和所述角速度进行乘积运算,得到所述执行件的负载功率,并将所述执行件的负载功率与对应的所述待控制电机的电机功率进行差值计算,以得到所述执行件的功率计算参数;其中,所述功率计算参数用于描述所述执行件的负载功率与所述待控制电机的电机功率之间的比值关系。
6.如权利要求1所述的一种基于电压扫描的变频器节能控制方法,其特征在于,根据预设标准对所述电机状态参数与所述功率计算参数进行计算处理,以得到所述变频器的理论输出功率,并按照所述理论输出功率驱动所述变频器进行工作的步骤,包括:
根据所述功率计算参数生成所述待控制电机的若干个理论电机功率,并为各个所述理论电机功率进行排序,以得到理论电机功率序列;
针对所述理论电机功率序列中的各个所述理论电机功率,根据所述电机状态参数生成对应各个所述理论电机功率的变频器理论功率序列;其中,所述变频器理论功率序列包含有若干依次排列的变频器理论功率,所述变频器理论功率为所述待控制电机的电机功率为所述理论电机功率时所述变频器的输出功率;
基于各个所述变频器理论功率序列,对各个所述变频器理论功率进行理论效果的计算,以得到各个所述变频器理论功率的理论效果,通过对各个所述变频器理论功率的理论效果进行对比分析,以确定出具有最佳的理论效果的所述变频器理论功率为所述变频器的理论输出功率。
7.如权利要求6所述的一种基于电压扫描的变频器节能控制方法,其特征在于,针对所述理论电机功率序列中的各个所述理论电机功率,根据所述电机状态参数生成对应各个所述理论电机功率的变频器理论功率序列的步骤,包括:
根据电压扫描测试的结果,调取所述变频器对应各个所述理论电机功率的输出电压;
以所述输出电压为基准进行遍历计算,生成所述输出电压的若干邻近输出电压,将所述输出电压和若干邻近输出电压共同作为所述理论电机功率的预备输出电压,并根据各个所述预备输出电压进行计算,得到对应的各个所述变频器理论功率;
根据所述电机状态参数为各个所述变频器理论功率赋予第一权重参数,并根据所述第一权重参数对各个所述变频器理论功率进行排序,以得到对应所述理论电机功率的变频器理论功率序列。
8.如权利要求7所述的一种基于电压扫描的变频器节能控制方法,其特征在于,基于各个所述变频器理论功率序列,对各个所述变频器理论功率进行理论效果的计算,以得到各个所述变频器理论功率的理论效果,通过对各个所述变频器理论功率的理论效果进行对比分析,以确定出具有最佳的理论效果的所述变频器理论功率为所述变频器的理论输出功率的步骤,包括:
根据各个所述变频器理论功率序列对应的理论电机功率的排序赋予所述变频器理论功率序列中的各个所述变频器理论功率第二权重参数;
根据各个所述变频器理论功率的第一权重参数与第二权重参数进行均值计算,以得到各个所述变频器理论功率的平均权重,并根据平均权重对各个所述变频器理论功率进行对比分析,以确定出具有最佳的理论效果的所述变频器理论功率为所述变频器的理论输出功率。
9.一种基于电压扫描的变频器节能控制系统,其特征在于,包括:
电机参数获取模,用于通过变频器对待控制电机进行电压扫描测试,以获取所述待控制电机在不同输出电压下的电机功率,并根据预先训练的电机状态预测模型对所述待控制电机在各个输出电压下的电机功率进行分析处理,以得到所述待控制电机的电机状态参数;其中,所述电机状态参数用于描述所述待控制电机在各个输出电压下的电机功率与理论状态之间的差距;
功率参数获取模块,用于在所述变频器对所述待控制电机进行电压扫描测试时,对与所述待控制电机连接的执行件进行识别,以获取所述执行件在接收所述待控制电机驱动时的功率计算参数;其中,所述功率计算参数用于描述所述执行件的负载功率与所述待控制电机的电机功率之间的比值关系;
变频功率计算模块,用于根据预设标准对所述电机状态参数与所述功率计算参数进行计算处理,以得到所述变频器的理论输出功率,并按照所述理论输出功率驱动所述变频器进行工作。

说明书全文

基于电压扫描的变频器节能控制方法及系统

技术领域

[0001] 本发明涉及变频器控制的技术领域,尤其涉及一种基于电压扫描的变频器节能控制方法及系统。

背景技术

[0002] 变频器(Variable Frequency Drive,VFD)也被称为变速器或变频调速器,是一种用于控制交流电机转速和输出功率的电调节系统。它通过调整电机的供电频率和电压,实现对电机转速和负载的精确控制。
[0003] 在变频器工作时,电压与其密切相关。变频器会将输入电源的固定频率、电压转换为可调节频率和电压的输出信号,供给给电机。通过调节输出信号的频率和电压,可以改变电机的转速和输出功率,一般来说,电机在额定电压下运行时具有最高的效率。如果供电电压高于额定电压,电机的效率会下降,造成能量浪费。相反,如果供电电压低于额定电压,电机可能无法正常运行或产生过多的热量。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于提供一种基于电压扫描的变频器节能控制方法及系统,旨在解决现有技术中变频器的输出功率不能使电机在最佳平工作所导致效率较低的问题。
[0005] 本发明是这样实现的,第一方面,本发明提供一种基于电压扫描的变频器节能控制方法,包括:通过变频器对待控制电机进行电压扫描测试,以获取所述待控制电机在不同输出电压下的电机功率,并根据预先训练的电机状态预测模型对所述待控制电机在各个输出电压下的电机功率进行分析处理,以得到所述待控制电机的电机状态参数;其中,所述电机状态参数用于描述所述待控制电机在各个输出电压下的电机功率与理论状态之间的差距;
在所述变频器对所述待控制电机进行电压扫描测试时,对与所述待控制电机连接的执行件进行识别,以获取所述执行件在接收所述待控制电机驱动时的功率计算参数;其中,所述功率计算参数用于描述所述执行件的负载功率与所述待控制电机的电机功率之间的比值关系;
根据预设标准对所述电机状态参数与所述功率计算参数进行计算处理,以得到所述变频器的理论输出功率,并按照所述理论输出功率驱动所述变频器进行工作。
[0006] 优选地,通过变频器对待控制电机进行电压扫描测试,以获取所述待控制电机在不同输出电压下的电机功率的步骤,包括:改变所述变频器对所述待控制电机的输出电压,令所述待控制电机在不同的输出电压下运行;
对所述待控制电机进行数据采集,以获取所述待控制电机在各个所述输出电压下的运行电压与运行电流,并将所述运行电压与所述运行电流相乘,作为所述待控制电机在各个所述输出电压下的电机功率。
[0007] 优选地,根据预先训练的电机状态预测模型对所述待控制电机在各个输出电压下的电机功率进行分析处理,以得到所述待控制电机的电机状态参数的步骤,包括:预先完成所述变频器的电机状态预测模型的训练;
将所述待控制电机在不同输出电压下的电机功率代入至所述电机状态预测模型,令所述电机状态预测模型生成对应的电机状态参数。
[0008] 优选地,预先完成所述变频器的电机状态预测模型的训练的步骤,包括:驱动所述变频器和处于不同工作状态的所述待控制电机进行多轮测试,并对测试过程中的所述变频器和处于不同工作状态的所述待控制电机进行数据采集,以得到用于训练所述电机状态预测模型的训练数据集;其中,所述训练数据集包括所述待控制电机的不同工作状态和对应所述待控制电机不同工作状态的若干组输出电压和电机功率;
构建一个具有卷积层、池化层以及全连接层的电机状态预测模型;
将所述训练数据集代入至所述电机状态预测模型中,以令所述电机状态预测模型基于各组输出电压和电机功率生成所述待控制电机的电机状态参数,并根据所述训练数据集与各组输出电压与电机功率对应的工作状态对所述电机状态预测模型进行修正。
[0009] 优选地,在所述变频器对所述待控制电机进行电压扫描测试时,对与所述待控制电机连接的执行件进行识别,以获取所述执行件在接收所述待控制电机驱动时的功率计算参数的步骤,包括:通过转矩传感器对与所述待控制电机连接的所述执行件进行转矩的识别,以获取所述执行件在接收所述待控制电机驱动时的转矩;
通过光电传感器对与所述待控制电机连接的所述执行件进行速度的识别,以获取所述执行件在接收所述待控制电机驱动时的角速度;
对所述转矩和所述角速度进行乘积运算,得到所述执行件的负载功率,并将所述执行件的负载功率与对应的所述待控制电机的电机功率进行差值计算,以得到所述执行件的功率计算参数;其中,所述功率计算参数用于描述所述执行件的负载功率与所述待控制电机的电机功率之间的比值关系。
[0010] 优选地,根据预设标准对所述电机状态参数与所述功率计算参数进行计算处理,以得到所述变频器的理论输出功率,并按照所述理论输出功率驱动所述变频器进行工作的步骤,包括:根据所述功率计算参数生成所述待控制电机的若干个理论电机功率,并为各个所述理论电机功率进行排序,以得到理论电机功率序列;
针对所述理论电机功率序列中的各个所述理论电机功率,根据所述电机状态参数生成对应各个所述理论电机功率的变频器理论功率序列;其中,所述变频器理论功率序列包含有若干依次排列的变频器理论功率,所述变频器理论功率为所述待控制电机的电机功率为所述理论电机功率时所述变频器的输出功率;
基于各个所述变频器理论功率序列,对各个所述变频器理论功率进行理论效果的计算,以得到各个所述变频器理论功率的理论效果,通过对各个所述变频器理论功率的理论效果进行对比分析,以确定出具有最佳的理论效果的所述变频器理论功率为所述变频器的理论输出功率。
[0011] 优选地,针对所述理论电机功率序列中的各个所述理论电机功率,根据所述电机状态参数生成对应各个所述理论电机功率的变频器理论功率序列的步骤,包括:根据电压扫描测试的结果,调取所述变频器对应各个所述理论电机功率的输出电压;
以所述输出电压为基准进行遍历计算,生成所述输出电压的若干邻近输出电压,将所述输出电压和若干邻近输出电压共同作为所述理论电机功率的预备输出电压,并根据各个所述预备输出电压进行计算,得到对应的各个所述变频器理论功率;
根据所述电机状态参数为各个所述变频器理论功率赋予第一权重参数,并根据所述第一权重参数对各个所述变频器理论功率进行排序,以得到对应所述理论电机功率的变频器理论功率序列。
[0012] 优选地,基于各个所述变频器理论功率序列,对各个所述变频器理论功率进行理论效果的计算,以得到各个所述变频器理论功率的理论效果,通过对各个所述变频器理论功率的理论效果进行对比分析,以确定出具有最佳的理论效果的所述变频器理论功率为所述变频器的理论输出功率的步骤,包括:根据各个所述变频器理论功率序列对应的理论电机功率的排序赋予所述变频器理论功率序列中的各个所述变频器理论功率第二权重参数;
根据各个所述变频器理论功率的第一权重参数与第二权重参数进行均值计算,以得到各个所述变频器理论功率的平均权重,并根据平均权重对各个所述变频器理论功率进行对比分析,以确定出具有最佳的理论效果的所述变频器理论功率为所述变频器的理论输出功率。
[0013] 第二方面,本发明提供一种基于电压扫描的变频器节能控制系统,包括:电机参数获取模,用于通过变频器对待控制电机进行电压扫描测试,以获取所述待控制电机在不同输出电压下的电机功率,并根据预先训练的电机状态预测模型对所述待控制电机在各个输出电压下的电机功率进行分析处理,以得到所述待控制电机的电机状态参数;其中,所述电机状态参数用于描述所述待控制电机在各个输出电压下的电机功率与理论状态之间的差距;
功率参数获取模块,用于在所述变频器对所述待控制电机进行电压扫描测试时,对与所述待控制电机连接的执行件进行识别,以获取所述执行件在接收所述待控制电机驱动时的功率计算参数;其中,所述功率计算参数用于描述所述执行件的负载功率与所述待控制电机的电机功率之间的比值关系;
变频功率计算模块,用于根据预设标准对所述电机状态参数与所述功率计算参数进行计算处理,以得到所述变频器的理论输出功率,并按照所述理论输出功率驱动所述变频器进行工作。
[0014] 本发明提供了一种基于电压扫描的变频器节能控制方法,具有以下有益效果:本发明通过预先收集电机的训练数据集,获取电机状态预测模型,以对待控制电机进行电压扫描测试,并通过电机状态预测模型分析电压扫描测试的结果,从而获取所述待控制电机的电机状态参数,同时获取执行件的功率计算参数,根据预设标准对电机状态参数与功率计算参数进行分析处理,以得到变频器的理论输出功率,并依据理论输出功率驱动变频器进行工作,通过调节变频器的输出电压,使其保持在电机的最佳供电电压水平,可以提高电机的运行效率,减少能量消耗,解决了现有技术中变频器的输出功率不能使电机在最佳水平工作所导致效率较低的问题。
附图说明
[0015] 图1是本发明实施例提供的一种基于电压扫描的变频器节能控制方法的步骤示意图;图2是本发明实施例提供的一种基于电压扫描的变频器节能控制系统的结构示意图。

具体实施方式

[0016] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
[0017] 以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细的描述。
[0018] 参照图1、图2所示,为本发明提供较佳实施例。
[0019] 第一方面,本发明提供一种基于电压扫描的变频器节能控制方法,包括:S1:通过变频器对待控制电机进行电压扫描测试,以获取所述待控制电机在不同输出电压下的电机功率,并根据预先训练的电机状态预测模型对所述待控制电机在各个输出电压下的电机功率进行分析处理,以得到所述待控制电机的电机状态参数;其中,所述电机状态参数用于描述所述待控制电机在各个输出电压下的电机功率与理论状态之间的差距;
S2:在所述变频器对所述待控制电机进行电压扫描测试时,对与所述待控制电机连接的执行件进行识别,以获取所述执行件在接收所述待控制电机驱动时的功率计算参数;其中,所述功率计算参数用于描述所述执行件的负载功率与所述待控制电机的电机功率之间的比值关系;
S3:根据预设标准对所述电机状态参数与所述功率计算参数进行计算处理,以得到所述变频器的理论输出功率,并按照所述理论输出功率驱动所述变频器进行工作。
[0020] 具体地,变频器是一种能够调整电机供电频率和电压的电气设备,通过改变供电频率和电压,可以实现对电机运行速度和输出功率的精确控制,电机的执行件是指与电机相连的用于完成特定工作任务的装置或设备,它们将电机的输出动力转化为有用的机械能或其他形式的能量,也就是说,变频器接收外部的电压并进行电压变频,以对电机进行控制,从而控制电机的工作状态,电机带动执行件进行转动。
[0021] 更具体地,待控制电机的电机功率是电机本身消耗的能量大小,而负载功率是指电机的执行件消耗的能量大小,可以理解的是,电机功率和负载功率是相互关联的,调整其中一个会对另一个产生影响,因此通过对变频器的输出频率的控制,可以实现对电机的电机功率和负载功率的控制。
[0022] 在本发明提供的实施例的步骤S1中,通过变频器对待控制电机进行电压扫描测试,以获取所述待控制电机在不同输出电压下的电机功率,并根据预先训练的电机状态预测模型对所述待控制电机在各个输出电压下的电机功率进行分析处理,以得到所述待控制电机的电机状态参数。
[0023] 需要说明的是,电机功率是指电机在运行过程中将输入的电能转化为有用的机械功率的能力,电机功率具有多种计算方式,在本实施例中采用的计算方式是利用电机状态预测模型来根据变频器的输出功率进行预测。
[0024] 更具体地,电压扫描技术可以应用于变频器节能控制中,通过扫描电机的电压‑电流响应曲线来优化电机的工作效率,从而实现节能控制,电压扫描技术可以用于确定电机运行的最佳电压值,以实现最高的效率。在电压扫描过程中,可以测量不同电压下电机的电流和功率,然后确定电机的最佳电压值,以获得最大的功率因数和效率。这样就可以通过调整变频器的输出电压来控制电机的运行,从而实现节能控制。
[0025] 更具体地,通过采集待控制电机在不同输出电压下的电机功率,并根据预先训练的电机状态预测模型对待控制电机在各个输出电压下的电机功率进行分析处理,以得到待控制电机的电机状态参数,电机状态参数用于描述待控制电机在各个输出电压下的电机功率与理论状态之间的差距。
[0026] 需要说明的是,当电机的工作状态不同时,变频器输出功率和电机功率之间的关系不同,因此通过电压扫描技术获取若干组变频器输出功率和电机功率并进行分析处理,以判断待控制电机的工作状态。
[0027] 更具体地,在本实施例中对待控制电机的工作状态的判断方式是通过电机状态预测模型进行判断,而电机状态预测模型是预先根据大量的各个工作状态下的待控制电机的变频器输出功率与对应的电机功率进行训练的。
[0028] 在本发明提供的实施例的步骤S2中,在变频器对待控制电机进行电压扫描测试时,对与待控制电机连接的执行件进行识别,以获取执行件在接收待控制电机驱动时的功率计算参数,其中,功率计算参数用于描述执行件的负载功率与待控制电机的电机功率之间的比值关系。
[0029] 需要说明的是,负载功率是指执行件从电机获得的有用功率,用于完成特定任务或驱动负载的能力,负载功率表示待控制电机输出给负载的功率大小,即用于驱动执行件进行运动的功率大小。
[0030] 可以理解的是,负载功率和电机功率之间存在着差距,这个差距是电机自身的损耗,当负载功率与电机功率越接近时,代表电机的能量损耗越低,越接近理想的工作状态。
[0031] 不难看出,功率计算参数的作用就是描述负载功率与电机功率之间的差距,来反馈出电机与执行件之间的能量转换是否高效。
[0032] 具体地,在本发明提供的实施例的步骤S3中,根据预设标准对待控制电机的电机状态参数与功率计算参数进行计算处理,以得到变频器的理论输出功率,并按照理论输出功率驱动变频器进行工作。
[0033] 更具体地,电机状态参数用于描述待控制电机在各个输出电压下的电机功率与理论状态之间的差距,功率计算参数用于描述执行件的负载功率与待控制电机的电机功率之间的比值关系,可以看出,电机状态参数描述的是待控制电机对变频器输出功率的转化状况,功率计算参数描述的是执行件与电机之间的功率转化状况,通过对电机状态参数与功率计算参数进行分析处理,以得到变频器的理论输出功率。
[0034] 本发明提供了一种基于电压扫描的变频器节能控制方法,具有以下有益效果:本发明通过预先收集电机的训练数据集,获取电机状态预测模型,以对待控制电机进行电压扫描测试,并通过电机状态预测模型分析电压扫描测试的结果,从而获取所述待控制电机的电机状态参数,同时获取执行件的功率计算参数,根据预设标准对电机状态参数与功率计算参数进行分析处理,以得到变频器的理论输出功率,并依据理论输出功率驱动变频器进行工作,通过调节变频器的输出电压,使其保持在电机的最佳供电电压水平,可以提高电机的运行效率,减少能量消耗,解决了现有技术中变频器的输出功率不能使电机在最佳水平工作所导致效率较低的问题。
[0035] 优选地,通过变频器对待控制电机进行电压扫描测试,以获取所述待控制电机在不同输出电压下的电机功率的步骤,包括:S11:改变所述变频器对所述待控制电机的输出电压,令所述待控制电机在不同的输出电压下运行;
S12:对所述待控制电机进行数据采集,以获取所述待控制电机在各个所述输出电压下的运行电压与运行电流,并将所述运行电压与所述运行电流相乘,作为所述待控制电机在各个所述输出电压下的电机功率。
[0036] 具体地,改变变频器对待控制电机的输出电压,使待控制电机在不同的输出电压下运行,并进行数据采集以获取待控制电机在各个输出电压下的运行电压与运行电流,然后将运行电压与运行电流相乘,得到待控制电机在各个输出电压下的电机功率。
[0037] 更具体地,根据需要,通过调整变频器的参数或使用变压器等设备,改变变频器对待控制电机的输出电压。可以逐渐增加或减小输出电压,以产生不同的电压工作点,在每个设定的输出电压下,使用合适的传感器和测量设备对待控制电机的运行电压和运行电流进行实时采集。这些数据可以通过电流互感器、电压传感器等设备来获取,将采集到的待控制电机的运行电压与运行电流进行相乘运算,得到待控制电机在各个输出电压下的电机功率。
[0038] 通过上述步骤,可以改变变频器的输出电压,使待控制电机在不同的输出电压下运行。通过数据采集,可以获取待控制电机在各个输出电压下的运行电压和运行电流。最后,通过计算运行电压与运行电流的乘积,得到待控制电机在各个输出电压下的电机功率。这样可以了解不同输出电压下电机的工作状态和性能表现,为调整变频器的输出电压和优化电机工作提供参考依据。
[0039] 优选地,根据预先训练的电机状态预测模型对所述待控制电机在各个输出电压下的电机功率进行分析处理,以得到所述待控制电机的电机状态参数的步骤,包括:S13:预先完成所述变频器的电机状态预测模型的训练;
S14:将所述待控制电机在不同输出电压下的电机功率代入至所述电机状态预测模型,令所述电机状态预测模型生成对应的电机状态参数。
[0040] 具体地,收集变频器在待控制电机不同工作状态工作时的输出电压和待控制电机的电机功率,之后将预处理后的数据集划分为训练集和测试集,根据训练集数据,使用机器学习算法(如神经网络、回归分析等)构建电机状态预测模型,并对模型进行训练和优化,以提高其预测精度,使用测试集数据对训练好的模型进行验证和评估,以确定其准确性和可靠性。
[0041] 优选地,预先完成所述变频器的电机状态预测模型的训练的步骤包括:S131:驱动所述变频器和处于不同工作状态的所述待控制电机进行多轮测试,并对测试过程中的所述变频器和处于不同工作状态的所述待控制电机进行数据采集,以得到用于训练所述电机状态预测模型的训练数据集;其中,所述训练数据集包括所述待控制电机的不同工作状态和对应所述待控制电机不同工作状态的若干组输出电压和电机功率;
S132:构建一个具有卷积层、池化层以及全连接层的电机状态预测模型;
S133:将所述训练数据集代入至所述电机状态预测模型中,以令所述电机状态预测模型基于各组输出电压和电机功率生成所述待控制电机的电机状态参数,并根据所述训练数据集与各组输出电压与电机功率对应的工作状态对所述电机状态预测模型进行修正。
[0042] 具体地,驱动变频器和待控制电机进行多轮测试,同时进行数据采集。在每一轮测试中,记录待控制电机的工作状态,以及在该工作状态下变频器的输出功率和待控制电机的电机功率,根据采集到的数据,整理和组织训练数据集。每个样本包含一组变频器的输出功率和对应的待控制电机的电机功率。
[0043] 更具体地,构建一个具有卷积层、池化层以及全连接层的电机状态预测模型,该模型可以使用深度学习框架(如TensorFlow、PyTorch等)进行搭建,卷积层用于提取输入数据的特征,池化层用于降低特征维度,全连接层用于进行最终的预测,其中,预测的目标是待控制电机的工作状态,预测的数据来源是变频器的输出功率和待控制电机的电机功率。
[0044] 更具体地,使用训练数据集进行模型训练和修正,将训练数据集代入电机状态预测模型中,进行模型训练,通过反向传播算法和优化器对模型参数进行调整,使模型能够准确地预测待控制电机的工作状态,在训练过程中,模型会基于变频器的输出功率和待控制电机的电机功率预测电机的工作状态,使用训练数据集中与变频器输出功率同组的待控制电机的电机功率和电机功率的工作状态对模型进行修正。通过比较实际工作状态和预测工作状态之间的差异,调整模型的参数和结构,以提高预测的准确性和可靠性。
[0045] 可以理解的是,通过多轮测试和数据采集,收集了用于训练的数据集,包含变频器输出功率和待控制电机的电机功率,构建了具有卷积层、池化层和全连接层的电机状态预测模型,可以有效地提取特征并进行预测,使用训练数据集进行模型训练和修正,使模型能够根据变频器的输出功率生成准确的预测电机状态。
[0046] 优选地,在所述变频器对所述待控制电机进行电压扫描测试时,对与待控制电机连接的执行件进行识别,以获取所述执行件在接收所述待控制电机驱动时的功率计算参数,并根据所述功率计算参数计算所述待控制电机的负载功率的步骤包括:S21:通过转矩传感器对与所述待控制电机连接的所述执行件进行转矩的识别,以获取所述执行件在接收所述待控制电机驱动时的转矩;
S22:通过光电传感器对与所述待控制电机连接的所述执行件进行角速度的识别,以获取所述执行件在接收所述待控制电机驱动时的角速度;
S23:对所述转矩和所述角速度进行乘积运算,得到所述执行件的负载功率,并将所述执行件的负载功率与对应的所述待控制电机的电机功率进行差值计算,以得到所述执行件的功率计算参数;其中,所述功率计算参数用于描述所述执行件的负载功率与所述待控制电机的电机功率之间的比值关系。
[0047] 具体地,将转矩传感器连接到待控制电机和执行件之间。转矩传感器可以通过测量力矩或应变来识别与待控制电机连接的执行件的转矩,转矩传感器将实时监测执行件在接收待控制电机驱动时的转矩,并输出相应的转矩数值。
[0048] 更具体地,将光电传感器安装在待控制电机和执行件之间,光电传感器可以通过测量光线的变化来识别与待控制电机连接的执行件的角速度,光电传感器将实时监测执行件在接收待控制电机驱动时的角速度,并输出相应的角速度数值。
[0049] 更具体地,将转矩传感器输出的转矩数值和光电传感器输出的角速度数值进行乘积运算,得到负载功率,并将执行件的负载功率与对应的待控制电机的电机功率进行差值计算,将差值计算的结果表示执行件在接收待控制电机驱动时的功率计算参数。
[0050] 优选地,根据预设标准对所述电机状态参数与所述功率计算参数进行计算处理,以得到所述变频器的理论输出功率,并按照所述理论输出功率驱动所述变频器进行工作的步骤包括:S31:根据所述功率计算参数生成所述待控制电机的若干个理论电机功率,并为各个所述理论电机功率进行排序,以得到理论电机功率序列;
S32:针对所述理论电机功率序列中的各个所述理论电机功率,根据所述电机状态参数生成对应各个所述理论电机功率的变频器理论功率序列;其中,所述变频器理论功率序列包含有若干依次排列的变频器理论功率,所述变频器理论功率为所述待控制电机的电机功率为所述理论电机功率时所述变频器的输出功率;
S33:基于各个所述变频器理论功率序列,对各个所述变频器理论功率进行理论效果的计算,以得到各个所述变频器理论功率的理论效果,通过对各个所述变频器理论功率的理论效果进行对比分析,以确定出具有最佳的理论效果的所述变频器理论功率为所述变频器的理论输出功率。
[0051] 具体地,根据所述功率计算参数生成理论电机功率。根据给定的功率计算参数,结合待控制电机的电机状态参数,计算出对应的若干个理论电机功率。
[0052] 更具体地,对生成的理论电机功率进行排序,以得到理论电机功率序列,按照从小到大的顺序排列。
[0053] 更具体地,针对每个理论电机功率,根据电机状态参数生成对应的变频器理论功率,即在该理论电机功率下,变频器的输出功率。
[0054] 更具体地,基于各个变频器理论功率序列,对每个变频器理论功率进行理论效果的计算,以得到各个变频器理论功率的理论效果。理论效果可以根据实际需求定义,例如电机效率、能耗等指标。
[0055] 更具体地,对比分析并确定最佳理论输出功率。通过对比分析各个变频器理论功率的理论效果,确定具有最佳理论效果的变频器理论功率作为变频器的理论输出功率。
[0056] 通过上述步骤,可以根据给定的功率计算参数和待控制电机的电机状态参数,生成若干个理论电机功率,并按照从小到大的顺序进行排序。同时,根据电机状态参数计算出每个理论电机功率对应的变频器理论功率。通过对各个变频器理论功率的理论效果进行计算和对比分析,可以确定具有最佳理论效果的变频器理论功率作为变频器的理论输出功率。这样可以帮助优化变频器的工作状态,提高电机的效率和能耗,实现更加精确和高效的电机控制。
[0057] 优选地,针对所述理论电机功率序列中的各个所述理论电机功率,根据所述电机状态参数生成对应各个所述理论电机功率的变频器理论功率序列的步骤,包括:S321:根据电压扫描测试的结果,调取所述变频器对应各个所述理论电机功率的输出电压;
S322:以所述输出电压为基准进行遍历计算,生成所述输出电压的若干邻近输出电压,将所述输出电压和若干邻近输出电压共同作为所述理论电机功率的预备输出电压,并根据各个所述预备输出电压进行计算,得到对应的各个所述变频器理论功率;
S323:根据所述电机状态参数为各个所述变频器理论功率赋予第一权重参数,并根据所述第一权重参数对各个所述变频器理论功率进行排序,以得到对应所述理论电机功率的变频器理论功率序列。
[0058] 具体地,根据输入的电压扫描测试结果,可以得到变频器对应不同理论电机功率的输出电压。然后,以输出电压为基准进行遍历计算,生成输出电压的若干邻近输出电压。这些输出电压和邻近输出电压一起作为理论电机功率的预备输出电压。
[0059] 更具体地,根据各个预备输出电压进行计算,得到对应的变频器理论功率。根据电机状态参数,给予各个变频器理论功率第一权重参数,并根据第一权重参数对变频器理论功率进行排序。通过这个排序过程,可以得到对应理论电机功率的变频器理论功率序列。
[0060] 可以理解的是,通过电压扫描测试和遍历计算,得到了变频器在不同理论电机功率下的输出电压和理论功率;并且通过考虑电机状态参数和权重参数,对变频器理论功率进行了排序,从而得到了与理论电机功率相对应的变频器理论功率序列。这个算法可以用于进一步分析和优化电机系统的性能。
[0061] 优选地,基于各个所述变频器理论功率序列,对各个所述变频器理论功率进行理论效果的计算,以得到各个所述变频器理论功率的理论效果,通过对各个所述变频器理论功率的理论效果进行对比分析,以确定出具有最佳的理论效果的所述变频器理论功率为所述变频器的理论输出功率的步骤,包括:S331:根据各个所述变频器理论功率序列对应的理论电机功率的排序赋予所述变频器理论功率序列中的各个所述变频器理论功率第二权重参数;
S332:根据各个所述变频器理论功率的第一权重参数与第二权重参数进行均值计算,以得到各个所述变频器理论功率的平均权重,并根据平均权重对各个所述变频器理论功率进行对比分析,以确定出具有最佳的理论效果的所述变频器理论功率为所述变频器的理论输出功率。
[0062] 具体地,将各个变频器理论功率序列对应的理论电机功率进行排序,并为每个变频器理论功率赋予第二权重参数。然后,根据每个变频器理论功率的第一权重参数和第二权重参数进行均值计算,得到各个变频器理论功率的平均权重。
[0063] 更具体地,通过对比分析各个变频器理论功率的平均权重,确定具有最佳理论效果的变频器理论功率作为变频器的理论输出功率。
[0064] 可以理解的是,通过两个权重参数的赋予和均值计算,综合考虑了变频器理论功率序列对应的理论电机功率的排序和权重分配。通过比较各个变频器理论功率的平均权重,可以确定出具有最佳理论效果的变频器理论功率,从而作为变频器的理论输出功率。
[0065] 参照图2所示,第二方面,本发明提供一种基于电压扫描的变频器节能控制系统,包括:电机参数获取模块,用于通过变频器对待控制电机进行电压扫描测试,以获取所述待控制电机在不同输出电压下的电机功率,并根据预先训练的电机状态预测模型对所述待控制电机在各个输出电压下的电机功率进行分析处理,以得到所述待控制电机的电机状态参数;其中,所述电机状态参数用于描述所述待控制电机在各个输出电压下的电机功率与理论状态之间的差距;
功率参数获取模块,用于在所述变频器对所述待控制电机进行电压扫描测试时,对与所述待控制电机连接的执行件进行识别,以获取所述执行件在接收所述待控制电机驱动时的功率计算参数;其中,所述功率计算参数用于描述所述执行件的负载功率与所述待控制电机的电机功率之间的比值关系;
变频功率计算模块,用于根据预设标准对所述电机状态参数与所述功率计算参数进行计算处理,以得到所述变频器的理论输出功率,并按照所述理论输出功率驱动所述变频器进行工作。
[0066] 在本实施例中,上述系统实施例中的各个模块的具体实现,请参照上述方法实施例中所述,在此不再进行赘述。
[0067] 以上所述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、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
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