一种智能高速离心机的控制方法技术

本发明专利技术涉及一种智能高速离心机的控制方法，包括如下步骤：(1)将高速离心机设定目标转速和运行时间；(2)检测并实时反馈高速离心机的电机的实时转速，电机转速在预定转速以下时采用开环控制，电机转速到达预定转速后采用闭环控制；(3)电机达到目标转速后，开始计算运行的时间；(4)当计算的电机运行时间到达设定的运行时间后控制电机降速，当检测的电机的实时转速降至预定的转速时，停止制动电流输出，电机开始自由降速至转速为0。本发明专利技术实现了离心机零速至不同目标转速的快速平稳到达，及目标转速降至零速的快速平稳实现，降速全程电机无明显抖动，有效避免出现二次悬浮现象。有效避免出现二次悬浮现象。有效避免出现二次悬浮现象。

【技术实现步骤摘要】
一种智能高速离心机的控制方法


[0001]本专利技术属于离心机
，具体涉及一种智能高速离心机的控制方法。

技术介绍

[0002]离心机主要用于将悬浮液中的液体和固体颗粒分离开，现有的离心机控制存在着较多缺陷，例如工作时噪音较大，目标转速控制精度不够高，离心效果不佳；升速与降速时间过长，导致物质分离效率较低；降速过程不够平稳，电机抖动厉害，容易导致分离后的物质出现二次悬浮的现象，这是离心作业中须尽量避免的。
[0003]综上所述，亟需提供一种实现了离心机零速至不同目标转速的快速平稳到达，及目标转速降至零速的快速平稳实现，降速全程电机无明显抖动，有效避免出现二次悬浮现象的智能高速离心机的控制方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种实现了离心机零速至不同目标转速的快速平稳到达，及目标转速降至零速的快速平稳实现，降速全程电机无明显抖动，有效避免出现二次悬浮现象的智能高速离心机的控制方法。
[0005]上述目的是通过如下技术方案实现：一种智能高速离心机的控制方法，包括如下步骤：
[0006](1)将高速离心机设定目标转速和运行时间；
[0007](2)检测并实时反馈高速离心机的电机的实时转速，电机转速在800～1100rpm以下时采用开环控制，电机转速到达800～1100rpm后采用闭环控制；
[0008](3)电机达到目标转速后，开始计算运行的时间；
[0009](4)当计算的电机运行时间到达设定的运行时间后控制电机降速，当检测的电机的实时转速降至预定的转速时，停止制动电流输出，电机开始自由降速至转速为0。
[0010]本专利技术用于高速离心机的电机的转速控制，电机实时转速在800～1100rpm以下时采用开环控制，在电机起步阶段设定合适的起步加速参数，即起步时的电机的定子磁场旋转加速度，此加速度一般较小，能输出较大的电磁转矩，足以大于转子正常启动转矩，即使在最大负载情况下，转子也能正常启动，当电机实时转速在800～1100rpm以上时，电机启动后所需的加速力矩则通过实时测速闭环控制，配合预设好的加速参数，通过实时速度反馈来匹配好电磁输出转矩与电机带载转动时的不同加速阶段所需力矩，使电机快速达到目标转速。
[0011]进一步的技术方案是，电机转速在1000rpm以下时采用开环控制，电机转速到达1000rpm后采用闭环控制。经试验发现，电机实时转速在1000rpm以下时采用开环控制启动效果较好，启动更为平稳。
[0012]进一步的技术方案是，所述步骤(2)中电机启动后分为多个加速阶段加速至800～1100rpm，开环控制下的各加速阶段的加速度先增加后减小，当加速至800～1100rpm后再次
分为多个加速阶段加速至目标转速，闭环控制下的各加速阶段的加速度依次减小。如此设置，通过多段加速参数结合控制器内部算法，可实现电机转速的快速平稳上升直至目标转速。在到达设定的目标转速之前，可按需修改目标转速，修改后参数立即生效。
[0013]进一步的技术方案是，所述步骤(1)中还包括预设每个加速阶段的加速度和末速度的步骤，每个加速阶段到达末速度后控制切换加速度直至加速至目标转速。
[0014]进一步的技术方案是，所述步骤(3)中当电机实测转速超出目标转速
±
20rpm范围时，运行计时停止并暂存运行时间值，通过实时转速反馈并控制电机转速到达
±
20rpm内时，在暂存的运行时间值基础上继续累加运行计时，直至到达设定的运行时间。如此，运行计时采用速度有效累加计时方式。
[0015]进一步的技术方案是，所述步骤(4)中当运行计时到设定的运行时间后运行计时清零，自动控制电机开始降速，降速过程分为多个减速阶段用于匹配不同转动惯量的负载制动减速的平稳可控性，多个所述减速阶段的加速度相同，所述步骤(1)中还包括预设每个减速阶段的加速度和末速度的步骤，每个减速阶段到达末速度后控制切换加速度，当电机减速至180rpm～220rpm后控制停止制动电流输出，电机自由降速至0。到达预设的运行时间后，电机降速开始，按照控制器内部预先设定好的的降速曲线参数，控制器控制IGBT输出制动电机降速，电机转速开始实现快速平稳下降，当实测速度降至180rpm～220rpm时，优选为220rpm时，停止制动电流输出，电机转子开始自由降速至零速，当需要再次启动离心机作业时，即重复上述步骤(1)～(3)动作。如此可实现电机的快速平稳下降，既能快速下降，又避免下降过程中出现抖动。
[0016]进一步的技术方案是，采用控制器实现智能高速离心机的控制方法，所述控制器至少包括控制板、驱动板和功率板，所述控制板包括微控制单元，所述驱动板包括驱动模块，所述功率板包括高频开关模组，所述高速离心机的电机采用光电式码盘测速传感器进行实时监测并将测速信号传递至所述微控制单元，所述微控制单元用于接收测速信号并发送至信号至所述驱动板，所述驱动模块用于接收所述控制信号并实现所述控制信号的电压转换与功率放大并将其发送至所述功率板，所述功率板接收来自所述驱动板的功率放大信号后驱动高频开关模组的运行，所述驱动高频开关模组用于控制高速离心机的电机的运转。
[0017]进一步的技术方案是，所述控制板包括ARM和FPGA，所述ARM和FPGA通过接口进行通信，所述ARM用于负责整体算法设计与数据处理，所述FPGA负责高速离心机的电机的控制时序分配并执行所述ARM的控制算法，所述驱动模块为IGBT驱动模块，所述高频开关模组包括IGBT功率开关元件，所述IGBT功率开关元件与所述电机电连接，所述微控制单元控制IGBT功率开关元件的开关频率和占空比控制所述电机的转速。
[0018]本专利技术采用ARM+FPGA+IGBT的全新控制架构，ARM负责整体算法设计与数据处理，可实现软件安全功能保护(慢保护)，FPGA负责电机控制时序分配，执行ARM控制算法，可实现逻辑电路快速安全保护(快保护)。控制板的主要元器件为ARM与FPGA主芯片及附属元件。IGBT功率开关元件的开关频率可达50K，载波频率可达20K，用其控制电机运转可有效改善噪声与振动。
[0019]进一步的技术方案是，所述步骤(1)中通过人机交互设备输入控制参数，所述步骤(3)中在运行计时值未累加到设定的运行时间前时，可通过人机交互设备实时修改设置运
行时间，修改后参数立即生效。
[0020]进一步的技术方案是，所述控制器还包括散热板，所述控制板与驱动板、驱动板与功率板之间通过支撑铜柱间隔预定间距，所述散热板与所述功率板的高频开关模组的散热面紧密贴合。控制板与驱动板、驱动板与功率板之间通过支撑铜柱物理隔开一定间距，有效避免各电路板的电气元件之间的电磁干扰，信号抗干扰能力强，实现模块化组装，且功能分明，便于组装及后期维护，控制电机减速时制动功率消耗由IGBT承担，产生的热功率由定制的紧挨着IGBT散热面的散热板快速导出，不会对IGBT产生热损耗。
[0021]相比于现有技术，本专利技术具有以下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种智能高速离心机的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将高速离心机设定目标转速和运行时间；(2)检测并实时反馈高速离心机的电机的实时转速，电机转速在800～1100rpm以下时采用开环控制，电机转速到达800～1100rpm后采用闭环控制；(3)电机达到目标转速后，开始计算运行的时间；(4)当计算的电机运行时间到达设定的运行时间后控制电机降速，当检测的电机的实时转速降至预定的转速时，停止制动电流输出，电机开始自由降速至转速为0。2.根据权利要求1所述的智能高速离心机的控制方法，其特征在于，电机转速在1000rpm以下时采用开环控制，电机转速到达1000rpm后采用闭环控制。3.根据权利要求2所述的智能高速离心机的控制方法，其特征在于，所述步骤(2)中电机启动后分为多个加速阶段加速至800～1100rpm，开环控制下的各加速阶段的加速度先增加后减小，当加速至800～1100rpm后再次分为多个加速阶段加速至目标转速，闭环控制下的各加速阶段的加速度依次减小。4.根据权利要求3所述的智能高速离心机的控制方法，其特征在于，所述步骤(1)中还包括预设每个加速阶段的加速度和末速度的步骤，每个加速阶段到达末速度后控制切换加速度直至加速至目标转速。5.根据权利要求1～4任意一项所述的智能高速离心机的控制方法，其特征在于，所述步骤(3)中当电机实测转速超出目标转速
±
20rpm范围时，运行计时停止并暂存运行时间值，通过实时转速反馈并控制电机转速到达
±
20rpm内时，在暂存的运行时间值基础上继续累加运行计时，直至到达设定的运行时间。6.根据权利要求5所述的智能高速离心机的控制方法，其特征在于，所述步骤(4)中当运行计时到设定的运行时间后运行计时清零，自动控制电机开始降速，降速过程分为多个减速阶段用于匹配不同转动惯量的负载制动减速的平稳可控性，多个所述减速阶段的加速度相同，所述步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：林江波，胡暄，吴强，
申请(专利权)人：长沙金泰时仪器有限公司，
类型：发明
国别省市：