本發(fā)明涉及織造，特別是涉及基于共直流母線的織造電機(jī)電能管理方法和裝置。

背景技術(shù)：

1、開(kāi)口機(jī)構(gòu)是織造設(shè)備的關(guān)鍵組件之一，其通過(guò)綜框升降，從而控制經(jīng)紗的分離，以形成梭口，便于緯紗的插入。隨著織造技術(shù)的進(jìn)步和市場(chǎng)對(duì)織物多樣性需求的增加，開(kāi)口機(jī)構(gòu)通過(guò)為每個(gè)綜框設(shè)置獨(dú)立的電機(jī)，取代傳統(tǒng)機(jī)械凸輪、多臂機(jī)構(gòu)等，以便獨(dú)立操控綜框，提高了開(kāi)口過(guò)程的靈活性。

2、盡管通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電子開(kāi)口機(jī)構(gòu)具有許多優(yōu)勢(shì)，但其在實(shí)際應(yīng)用中也面臨若干挑戰(zhàn)，其中能耗問(wèn)題尤為突出。由于開(kāi)口機(jī)構(gòu)中的綜框數(shù)量眾多，相應(yīng)的，電機(jī)同樣數(shù)量眾多，能耗大。為了改善能耗問(wèn)題，技術(shù)人員參考了非織造領(lǐng)域中的共直流母線技術(shù)。共直流母線技術(shù)通過(guò)設(shè)置直流母線，將其分別連接儲(chǔ)能器和多個(gè)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)能量的回收與共享，以實(shí)現(xiàn)節(jié)能的效果。

3、但是，共直流母線技術(shù)在織造領(lǐng)域還并未得到大規(guī)模應(yīng)用。技術(shù)人員嘗試將共直流母線技術(shù)應(yīng)用在織造電機(jī)上時(shí)，發(fā)現(xiàn)由于織造設(shè)備中，織造電機(jī)存在高速、頻繁加減速的特點(diǎn)，其典型運(yùn)動(dòng)節(jié)拍周期小于100ms，因此連接織造電機(jī)的共直流母線系統(tǒng)中相應(yīng)的物理量會(huì)產(chǎn)生頻繁劇烈變化，母線上多余電能往往無(wú)法及時(shí)轉(zhuǎn)移。這就導(dǎo)致母線易出現(xiàn)瞬時(shí)過(guò)壓、過(guò)載。這不僅容易降低織造質(zhì)量，還會(huì)降低設(shè)備的使用壽命，且存在安全隱患。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明實(shí)施例提供的基于共直流母線的織造電機(jī)電能管理方法和裝置，至少解決了因織造設(shè)備電機(jī)高速、頻繁的加減速而導(dǎo)致母線易瞬時(shí)過(guò)壓、過(guò)載的問(wèn)題，便于將直流母線引入織造設(shè)備以節(jié)省能耗，同時(shí)提高了織造設(shè)備的可靠性和安全性，有助于生產(chǎn)復(fù)雜、高質(zhì)量的花型織物。

2、第一方面，本發(fā)明提供了一種基于共直流母線的織造電機(jī)電能管理方法，包括以下步驟：獲取直流母線的電壓狀態(tài)；其中，所述直流母線與多個(gè)電機(jī)電連接；所述電壓狀態(tài)包括正常狀態(tài)、瞬時(shí)過(guò)壓狀態(tài)和過(guò)載狀態(tài)；在所述直流母線處于所述瞬時(shí)過(guò)壓狀態(tài)的情況下，根據(jù)預(yù)設(shè)的第一調(diào)控策略控制所述電機(jī)的加速度，以降低所述電機(jī)的瞬時(shí)功率，直至所述直流母線由所述瞬時(shí)過(guò)壓狀態(tài)切換為所述正常狀態(tài)或者所述過(guò)載狀態(tài)；在所述直流母線處于所述過(guò)載狀態(tài)的情況下，根據(jù)預(yù)設(shè)的第二調(diào)控策略動(dòng)態(tài)調(diào)配所述直流母線的電能，以存儲(chǔ)或釋放電能，直至所述直流母線由所述過(guò)載狀態(tài)切換為所述正常狀態(tài)。

3、在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，獲取所述直流母線的電壓狀態(tài)，包括：獲取所述直流母線的實(shí)時(shí)電壓和電壓抬升速度；判斷電壓閾值和所述實(shí)時(shí)電壓的大小，以及速度閾值和所述電壓抬升速度的大?。辉谒鰧?shí)時(shí)電壓不超出所述電壓閾值，且所述電壓抬升速度不超出所述速度閾值的情況下，則確定所述直流母線處于所述正常狀態(tài)；在所述實(shí)時(shí)電壓不超出所述電壓閾值，且所述電壓抬升速度超出所述速度閾值的情況下，則確定所述直流母線處于瞬時(shí)過(guò)壓狀態(tài)；在所述實(shí)時(shí)電壓超出所述電壓閾值的情況下，判斷時(shí)長(zhǎng)閾值和升壓時(shí)長(zhǎng)的大小；所述升壓時(shí)長(zhǎng)為所述實(shí)時(shí)電壓超出所述電壓閾值的時(shí)長(zhǎng)；在所述升壓時(shí)長(zhǎng)不超出所述時(shí)長(zhǎng)閾值的情況下，則確定所述直流母線處于瞬時(shí)過(guò)壓狀態(tài)；在所述升壓時(shí)長(zhǎng)超出所述時(shí)長(zhǎng)閾值的情況下，則確定所述直流母線處于過(guò)載狀態(tài)。

4、在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)預(yù)設(shè)的第一調(diào)控策略控制所述電機(jī)的加速度，以降低所述電機(jī)的瞬時(shí)功率，包括：根據(jù)預(yù)設(shè)方式減小所述電機(jī)的目標(biāo)加速度，得到實(shí)際加速度；根據(jù)所述實(shí)際加速度，控制所述電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，以降低所述電機(jī)的瞬時(shí)功率。

5、在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)預(yù)設(shè)方式減小所述電機(jī)的目標(biāo)加速度，得到實(shí)際加速度，包括：根據(jù)調(diào)節(jié)函數(shù)減小所述目標(biāo)加速度，得到實(shí)際加速度，滿足以下公式：，其中，為所述實(shí)際加速度，為所述調(diào)節(jié)函數(shù)，，所述調(diào)節(jié)函數(shù)的輸出值與所述直流母線的實(shí)時(shí)電壓相關(guān)，為時(shí)間，為所述目標(biāo)加速度。

6、在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)預(yù)設(shè)的第二調(diào)控策略動(dòng)態(tài)調(diào)配所述直流母線的電能，以存儲(chǔ)或釋放電能，包括：獲取所述直流母線的總能耗狀態(tài)；其中，所述總能耗狀態(tài)包括耗能狀態(tài)和饋能狀態(tài)；在所述直流母線處于所述饋能狀態(tài)的情況下，將所述直流母線中多余的電能存儲(chǔ)至存儲(chǔ)器；在所述直流母線處于所述耗能狀態(tài)的情況下，通過(guò)所述直流母線獲取欠缺的電能。

7、在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，獲取所述直流母線的總能耗狀態(tài)，包括：獲取所述電機(jī)的消耗功率；其中，所述消耗功率包括加速消耗功率和減速消耗功率；根據(jù)所述加速消耗功率和所述減速消耗功率，計(jì)算所述電機(jī)的總能耗，獲得所述直流母線的總能耗狀態(tài)。

8、在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，獲取所述電機(jī)的消耗功率，包括：根據(jù)以下公式計(jì)算所述減速消耗功率：；根據(jù)以下公式計(jì)算所述加速消耗功率：，其中，為所述減速消耗功率，為所述加速消耗功率，為時(shí)間，為所述電機(jī)與其負(fù)載的總慣量，為所述電機(jī)的實(shí)時(shí)角速度，為所述電機(jī)的角速度變化率，為所述電機(jī)的摩擦力。

9、在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，還包括以下步驟：獲取實(shí)際參數(shù)；所述實(shí)際參數(shù)包括預(yù)設(shè)開(kāi)口角度、預(yù)設(shè)靜止時(shí)間和實(shí)時(shí)主軸位置；根據(jù)計(jì)算函數(shù)和所述實(shí)際參數(shù)，獲取所述電機(jī)的運(yùn)動(dòng)軌跡，滿足以下公式：，其中，為所述電機(jī)按照所述運(yùn)動(dòng)軌跡轉(zhuǎn)動(dòng)至?xí)r間時(shí)的實(shí)時(shí)開(kāi)口角度，為時(shí)間，為所述計(jì)算函數(shù)，為所述預(yù)設(shè)開(kāi)口角度，為所述預(yù)設(shè)靜止時(shí)間，為所述實(shí)時(shí)主軸位置。

10、在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，還包括以下步驟：根據(jù)所述運(yùn)動(dòng)軌跡調(diào)整所述電機(jī)的輸入電流，以通過(guò)算法控制所述電機(jī)按照所述運(yùn)動(dòng)軌跡轉(zhuǎn)動(dòng)，滿足以下公式：，其中，為所述電機(jī)的輸入電流，為所述電機(jī)的角速度。

11、第二方面，本發(fā)明還提供一種基于共直流母線的織造電機(jī)電能管理裝置，包括多個(gè)電機(jī)；直流母線，所述直流母線與多個(gè)所述電機(jī)電連接，所述直流母線用于與供電端電連接；所述直流母線的電壓狀態(tài)包括正常狀態(tài)、瞬時(shí)過(guò)壓狀態(tài)和過(guò)載狀態(tài)；以及控制器，所述控制器分別連接所述直流母線和多個(gè)所述電機(jī)，所述控制器用于獲取所述電壓狀態(tài)，并在所述直流母線處于所述瞬時(shí)過(guò)壓狀態(tài)的情況下，根據(jù)預(yù)設(shè)的第一調(diào)控策略控制所述電機(jī)的加速度，以降低所述電機(jī)的瞬時(shí)功率，直至所述直流母線由所述瞬時(shí)過(guò)壓狀態(tài)切換為所述正常狀態(tài)或者所述過(guò)載狀態(tài)；以及，在所述直流母線處于所述過(guò)載狀態(tài)的情況下，根據(jù)預(yù)設(shè)的第二調(diào)控策略動(dòng)態(tài)調(diào)配所述直流母線的電能，以存儲(chǔ)或釋放電能，直至所述直流母線由所述過(guò)載狀態(tài)切換為所述正常狀態(tài)。

12、本發(fā)明的上述技術(shù)方案相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下有益效果：

13、本發(fā)明所述的基于共直流母線的織造電機(jī)電能管理方法和裝置，在直流母線處于過(guò)載狀態(tài)的情況下，根據(jù)預(yù)設(shè)的第一調(diào)控策略控制電機(jī)的加速度，實(shí)現(xiàn)對(duì)于電機(jī)運(yùn)動(dòng)節(jié)拍的調(diào)整，從而快速的響應(yīng)短時(shí)高頻電壓波動(dòng)，以處理瞬時(shí)過(guò)壓，降低直流母線的瞬時(shí)壓力。在直流母線處于過(guò)載狀態(tài)的情況下，根據(jù)預(yù)設(shè)的第二調(diào)控策略，在織造設(shè)備典型運(yùn)動(dòng)節(jié)拍周期內(nèi)動(dòng)態(tài)調(diào)配、平衡直流母線的電能，處理持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)的電壓偏離，確保設(shè)備能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。本發(fā)明所述的基于共直流母線的織造電機(jī)電能管理方法和裝置，一方面，便于將直流母線引入織造設(shè)備中，在保證性能的同時(shí)，有效節(jié)省了織造所需能耗、提高了能量利用效率。另一方面，實(shí)現(xiàn)了織造電機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中對(duì)直流母線電壓的精確管理，有效避免了瞬時(shí)過(guò)壓和過(guò)載情況的發(fā)生，提高了織造設(shè)備的可靠性和安全性，延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命。尤其適用于織造電機(jī)，使其能夠滿足復(fù)雜的綜框運(yùn)動(dòng)模式，有助于生產(chǎn)復(fù)雜、高質(zhì)量的花型織物。