一种基于动态负载跟踪的变频器节能控制方法及系统与流程

本发明涉及变频器控制，尤其涉及一种基于动态负载跟踪的变频器节能控制方法及系统。

背景技术：

1、在当今的工业生产中，电动机作为一种广泛应用的动力源，扮演着至关重要的角色。变频器用于控制电动机运行，实现节能降耗的关键设备，其应用日益广泛，它通过调节供电电压的频率和幅值来控制电机的速度和功率，从而达到节能和提高工作效率的目的。然而，随着技术的发展和应用需求的不断提升，传统变频器在面对复杂工况和动态负载变化时，显示出了明显的局限性。

2、现有技术中的变频器的调节方式主要依赖于预设的固定参数和简单的反馈控制，这在负载相对稳定和预测性强的应用场景中能够取得不错的效果；但当面对复杂、多变的工作环境，尤其是在负载频繁波动的情况下，这种调节方式往往无法做到精准响应，其根本原因在于缺乏对实时负载变化的快速识别和适应能力，导致变频器无法实时调整输出，以匹配电机的实际需要；结果不仅仅是能效降低，还可能因为频繁的不必要调整引起电动机及变频设备的过度磨损，缩短使用寿命，增加维护成本。

3、鉴于此，需要对现有技术中电机变频器调控方式加以改进，以解决缺乏对动态负载的实时调节能力的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于动态负载跟踪的变频器节能控制方法及系统，解决以上的技术问题。

2、为达到此目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种基于动态负载跟踪的变频器节能控制方法，包括：

4、通过综合传感单元实时采集被测电机的转速和工作电流数据，并将采集到的转速和工作电流数据传输至数据处理中心进行预处理；

5、调用高级动态负载识别模型，以对预处理后的转速和工作电流数据快速识别电机当前的负载特性，并根据识别出的负载特性，生成一级调节信号；

6、根据所述一级调节信号，结合信号同步调整模块对一级调节信号进行二次处理，通过预设的信号处理算法将一级调节信号分割并按需加载实时调整信号的频率和幅度，以适应电机负载的动态变化，以生成二级调节信号；

7、将所述二级调节信号通过信号同步发送模块发送至变频器，所述变频器根据所述二级调节信号动态调整输出电压与频率，以控制电机运行。

8、可选的，所述通过综合传感单元实时采集被测电机的转速和工作电流数据，并将采集到的转速和工作电流数据传输至数据处理中心进行预处理；具体包括：

9、根据被测电机转速和工作电流的变化情况，设定综合传感单元的采集频率；

10、通过综合传感单元实时采集被测电机的转速和工作电流数据，并将采集到的转速和工作电流数据传输至数据处理中心；

11、数据处理中心对接收到的转速和工作电流数据进行初步筛选，排除明显的错误或异常值，并筛选出连续稳定的数据段；

12、应用数字滤波技术对初步筛选后的转速和工作电流数据进行去噪处理；其中，滤波过程需要根据电动机的工作特性和场景需求，选择合适的滤波参数；

13、对去噪处理后的转速和工作电流数据进行归一化处理；其中，归一化处理过程依次包括量纲的同化处理，时间戳同步和空间位置对齐；

14、根据变频器的控制需求和电动机的性能特点，对归一化处理后的转速和工作电流数据进行特征提取，并确定提取的特征与电机负载特性之间的关联性。

15、可选的，所述调用高级动态负载识别模型，以对预处理后的转速和工作电流数据快速识别电机当前的负载特性，并根据识别出的负载特性，生成一级调节信号；具体包括：

16、调用高级动态负载识别模型，并对所述高级动态负载识别模型进行训练；

17、将预处理后的转速和工作电流数据输入到高级动态负载识别模型中，所述高级动态负载识别模型通过对输入数据的深度学习与模式匹配，识别出电机当前的负载特性；

18、根据识别的电机当前的负载特性，分析电机当前的运行效率和节能潜力，评估电机的实际负载状态与理想节能运行状态之间的差距，确定需要进行调节的方向和程度，并汇总成第一分析信息；

19、根据所述第一分析信息设定一级调节信号的调节参数；所述调节参数包括调节目标、调节幅度和调节速率。

20、可选的，所述根据所述第一分析信息设定一级调节信号的调节参数；之后还包括：

21、根据设定的调节参数进行转换为具体的一级调节信号；

22、选择在生成一级调节信号的过程中引入反馈环节，根据之前的调节结果来微调一级调节信号的生成策略；

23、通过历史数据分析评估一级调节信号的预期效果，并进行一级调节信号的策略调整和优化。

24、可选的，根据所述一级调节信号，结合信号同步调整模块对一级调节信号进行二次处理，通过预设的信号处理算法将一级调节信号分割并按需加载实时调整信号的频率和幅度，以适应电机负载的动态变化，以生成二级调节信号；具体包括：

25、接收所述一级调节信号，提取所述一级调节信号的调节参数，根据所述调节参数分析一级调节信号指示的调节目标和策略，确定需要对电机进行的主要调节措施；

26、根据所述一级调节信号的内容，初始化信号同步调整模块，配置所述信号同步调整模块的模块参数；

27、根据电机负载的动态变化特征，对一级调节信号进行分割处理，按照时序将一级调节信号划分为若干个对应于负载变化的信号段，且对每个信号段均赋予预设的调节策略。

28、可选的，对每个信号段均赋予预设的调节策略；之后还包括：

29、对于每个分割的信号段，根据其赋予的调节策略，通过预设的信号处理算法，实时调整对应信号段的频率和幅度；

30、根据电机动态变化的负载需求，调整每个信号段的加载时序，使信号的变化与电机负载的实际变化同步；

31、将所有经过加载时序调整的信号段重新整合，生成连贯的二级调节信号；

32、对生成的二级调节信号进行检验和优化。

33、可选的，所述将所述二级调节信号通过信号同步发送模块发送至变频器，所述变频器根据所述二级调节信号动态调整输出电压与频率，以控制电机运行；具体包括：

34、对生成的二级调节信号进行格式化处理，确保其符合变频器输入信号的规范；

35、对信号同步发送模块进行配置，配置过程包括设置适当的通信参数，以及调整信号传输路径的优先级和冗余机制；

36、通过配置好的信号同步发送模块，将二级调节信号同步发送至变频器，在发送过程中，实时监控信号的传输状态和变频器的反馈信息；

37、变频器接收到所述二级调节信号，并根据二级调节信号的具体参数，动态调整所述变频器的输出功率，在功率调整过程中，所述变频器实时监控电机的响应和工作状态；

38、通过集成的监控系统，实时跟踪变频器调节后电机的运行状态，将调节后的实际效果与预期目标进行比较；若存在偏差，则反馈偏差信息至控制系统中，以制定对应的电机调整策略。

39、本发明提供了一种变频器节能控制系统，用于实现如上所述的基于动态负载跟踪的变频器节能控制方法；所述变频器节能控制系统包括：

40、综合传感单元，用于实时采集被测电机的转速和工作电流数据；

41、数据处理中心，用于对采集到的转速和工作电流数据进行预处理；

42、高级动态负载识别模型，用于对预处理后的转速和工作电流数据快速识别电机当前的负载特性；

43、信号同步调整模块，用于对一级调节信号进行二次处理，以生成二级调节信号；

44、信号同步发送模块，用于将二级调节信号发送至变频器；

45、变频器，用于根据接收到的二级调节信号动态调整输出功率；

46、监控系统，用于对变频器调节后的电机运行状态进行实时跟踪，并与预期目标进行比较。

47、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：工作时，通过综合传感单元实时监测被测电机的转速和工作电流，并将这些数据传输至数据处理中心进行预处理；之后，利用高级动态负载识别模型对预处理后的数据进行分析，快速识别电机当前的负载特性，基于这些特性，系统生成一级调节信号，初步确定变频器的调节策略；然后，通过信号同步调整模块对一级调节信号进行精细调整，生成适应电机负载动态变化的二级调节信号，二级调节信号通过信号同步发送模块送至变频器，指导变频器动态调整输出电压与频率，以精确控制电机运行；相较于现有技术中变频器调控方式，本控制方法通过高级动态负载识别模型，快速准确地识别出电机负载的即时变化，并通过信号同步调整机制，生成与负载变化同步的调节信号；不仅提高了能效，降低了能源消耗，还能减少电动机和变频器的过度磨损，延长设备的使用寿命；还具有对动态负载的实时调节能力，优化工作效率，降低维护成本。