一种磁悬浮高速离心式鼓风机防喘振控制方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种磁悬浮高速离心式鼓风机防喘振控制方法及系统，该方法包括实时采集磁悬浮高速离心式鼓风机的输出信号，所述输出信号包括出口压力信号和风机流量信号；根据所述出口压力信号和所述风机流量信号计算喘振系数k

【技术实现步骤摘要】
一种磁悬浮高速离心式鼓风机防喘振控制方法及系统


[0001]本专利技术涉及鼓风机控制
，尤其涉及一种磁悬浮高速离心式鼓风机防喘振控制方法及系统。

技术介绍

[0002]磁悬浮鼓风机运行时，由于进气压力过低、转速忽然降低、排气量忽然减小等不稳定工况，风机出口压力可能出现大幅下降的情况。当送气管道中的压力大于出口压力时，气体会倒流至风机内，直到管道的压力小于风机出口的压力。然后继续向管道送气，风机出口压力再次降低，管道气体又会倒流至风机内。如此周而复始将会产生剧烈震动，造成喘振现象的出现，继而影响磁轴承正常运行，严重的情况下会出现转子失稳故障的现象。因此，亟需一种磁悬浮高速离心式鼓风机防喘振控制方法来解决上述问题。

技术实现思路

[0003]为此，本专利技术实施例提供了一种磁悬浮高速离心式鼓风机防喘振控制方法及系统，用于解决现有技术中磁悬浮高速离心式鼓风机发生喘振现象时轴承不稳定，进而导致转子出现失稳故障的问题。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供一种磁悬浮高速离心式鼓风机防喘振控制方法，该方法包括：
[0005]S1：实时采集磁悬浮高速离心式鼓风机的输出信号，所述输出信号包括出口压力信号和风机流量信号；
[0006]S2：根据所述出口压力信号和所述风机流量信号计算喘振系数k
x
；
[0007]S3：判断所述喘振系数k
x
和提前计算得到的临界喘振线斜率k1、k2的大小，当k
x
<k1时,采用PID调节控制，当k1≤k
x
≤k2时，采用防喘振PID调节控制，当k2<k
x
时，采用防喘振PID调节控制，同时发送报警信号，对风机进行减速操作；
[0008]S4：对经过PID调节控制的输出信号进行处理，得到PWM波，实现对磁悬浮高速离心式鼓风机的防喘振控制；
[0009]所述PID调节控制的表达公式如下：
[0010][0011]其中，u(t)为输出信号，e(t)为输入信号，K
p
为比例系数，T
i
为积分时间常数，T
d
微分时间常数；
[0012]所述防喘振调节控制的表示公式如下：
[0013][0014]其中，u(t)为输出信号，e(t)为输入信号，K
p
为比例系数，T
i
为积分时间常数，T
d
微分时间常数，α、δ、β均为常数，k
x
为喘振系数。
[0015]优选地，根据所述出口压力信号和所述风机流量信号计算喘振系数k
x
的方法为：
[0016]所述喘振系数k
x
等于出口压力和风机流量的比值，其计算公式如下：
[0017][0018]其中，P表示磁悬浮高速离心式鼓风机的出口压力，Q表示磁悬浮高速离心式鼓风机的风机流量。
[0019]优选地，所述临界喘振线斜率k1、k2的计算方法为：
[0020]根据磁悬浮高速离心式鼓风机在不同转速下的风机流量和出口压力得到磁悬浮高速离心式鼓风机的喘振线的斜率k0；
[0021]根据公式k1＝k0(1
‑
6％)，k2＝k0(1+6％)计算临界喘振线斜率k1、k2。
[0022]优选地，对经过PID调节控制的输出信号进行处理，得到PWM波的方法为：
[0023]通过转子交叉解耦和自适应滤波运算对经过PID调节控制的输出信号进行处理得到PWM波。
[0024]本专利技术实施例提供一种磁悬浮高速离心式鼓风机防喘振控制系统，该系统包括：
[0025]风机系统，用于输出信号，所述输出信号包括出口压力信号和风机流量信号；
[0026]DSP芯片，用于对所述输出信号进行算法处理，输出PWM波和报警信号；
[0027]上位机，用于接收所述报警信号，向所述风机系统发送减速信号；
[0028]FPGA芯片，用于对所述PWM波进行PWM调制，输出调制后的PMW波；
[0029]功率桥，用于根据所述调制后的PMW波得到控制电流，输出控制电流；
[0030]转子系统，用于接收所述控制电流，向所述DSP芯片反馈位置信号。
[0031]优选地，所述DSP芯片用于执行上述所述的磁悬浮高速离心式鼓风机防喘振控制方法。
[0032]优选地，所述DSP芯片包括风机流量、出口压力采样模块、数据处理模块、喘振调节模块、CAN通讯模块、输出模块以及位置采样模块；
[0033]所述风机流量、出口压力采样模块，用于实时采集磁悬浮高速离心式鼓风机的输出信号，所述输出信号包括出口压力信号和风机流量信号；
[0034]所述数据处理模块，用于根据所述出口压力信号和所述风机流量信号计算喘振系数k
x
；
[0035]所述喘振调节模块，用于判断所述喘振系数k
x
和提前计算得到的临界喘振线斜率k1、k2的大小，当k
x
<k1时,采用PID调节控制，当k1≤k
x
≤k2时，采用防喘振PID调节控制，当k2<k
x
时，采用防喘振PID调节控制；
[0036]所述CAN通讯模块，用于当k2<k
x
时，向所述上位机发送报警信号；
[0037]输出模块，用于对经过PID调节控制的输出信号进行处理，得到PWM波，实现对磁悬浮高速离心式鼓风机的防喘振控制；
[0038]所述位置采样模块用于接收所述转子系统的位置信号；
[0039]所述PID调节控制的表达公式如下：
[0040][0041]其中，u(t)为输出信号，e(t)为输入信号，K
p
为比例系数，T
i
为积分时间常数，T
d
微
分时间常数；
[0042]所述防喘振调节控制的表示公式如下：
[0043][0044]其中，u(t)为输出信号，e(t)为输入信号，K
p
为比例系数，T
i
为积分时间常数，T
d
微分时间常数，α、δ、β均为常数，k
x
为喘振系数。
[0045]优选地，DSP芯片，用于对所述输入信号进行算法处理，所述算法包括PID算法、转子交叉解耦算法以及自适应滤波算法。
[0046]优选地，所述DSP芯片的型号为STM32F28335，所述FPGA芯片的型号为Altera Cyclone
ꢀⅣ
。
[0047]本专利技术实施例提供一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机软件产品，所述计算机软件产品包括的若干指令，用以使得一台计算机设备执行上述所述的方法。
[0048]从以上技术方案可以看出，本专利技术申请具有以下优本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磁悬浮高速离心式鼓风机防喘振控制方法，其特征在于，包括：S1：实时采集磁悬浮高速离心式鼓风机的输出信号，所述输出信号包括出口压力信号和风机流量信号；S2：根据所述出口压力信号和所述风机流量信号计算喘振系数k
x
；S3：判断所述喘振系数k
x
和提前计算得到的临界喘振线斜率k1、k2的大小，当k
x
<k1时,采用PID调节控制，当k1≤k
x
≤k2时，采用防喘振PID调节控制，当k2<k
x
时，采用防喘振PID调节控制，同时发送报警信号，对风机进行减速操作；S4：对经过PID调节控制的输出信号进行处理，得到PWM波，实现对磁悬浮高速离心式鼓风机的防喘振控制；所述PID调节控制的表达公式如下：其中，u(t)为输出信号，e(t)为输入信号，K
p
为比例系数，T
i
为积分时间常数，T
d
微分时间常数；所述防喘振PID调节控制的表示公式如下：其中，u(t)为输出信号，e(t)为输入信号，K
p
为比例系数，T
i
为积分时间常数，T
d
微分时间常数，α、δ、β均为常数，k
x
为喘振系数。2.根据权利要求1所述的磁悬浮高速离心式鼓风机防喘振控制方法，其特征在于，根据所述出口压力信号和所述风机流量信号计算喘振系数k
x
的方法为：所述喘振系数k
x
等于出口压力和风机流量的比值，其计算公式如下：其中，P表示磁悬浮高速离心式鼓风机的出口压力，Q表示磁悬浮高速离心式鼓风机的风机流量。3.根据权利要求1所述的磁悬浮高速离心式鼓风机防喘振控制方法，其特征在于，所述临界喘振线斜率k1、k2的计算方法为：根据磁悬浮高速离心式鼓风机在不同转速下的风机流量和出口压力得到磁悬浮高速离心式鼓风机的喘振线的斜率k0；根据公式k1＝k0(1
‑
6％)，k2＝k0(1+6％)计算临界喘振线斜率k1、k2。4.根据权利要求1所述的磁悬浮高速离心式鼓风机防喘振控制方法，其特征在于，对经过PID调节控制的输出信号进行处理，得到PWM波的方法为：通过转子交叉解耦和自适应滤波运算对经过PID调节控制的输出信号进行处理得到PWM波。5.一种磁悬浮高速离心式鼓风机防喘振控制系统，其特征在于，包括：风机系统，用于输出信号，所述输出信号包括出口压力信号和风机流量信号；DSP芯片，用于对所述输出信号进行算法处理，输出PWM波和报警信号；
上位机，用于接收所述报警信号，向所述风机系统发送减速信号；FPGA芯片，用于对所述PWM波进行P...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘杰，王帅，
申请(专利权)人：苏州瑞纳电气科技有限公司，
类型：发明
国别省市：