【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及永磁电机控制，具体是一种应用于永磁电机的变频控制管理系统及方法。
技术介绍
1、永磁同步电机优越的调速性能以及无刷运行的特点使其变成现代调速领域和电气传动领域的首选，电机采用变频器供电后，电机的设计更加灵活，很多参数不再受电网限制，比如电机的相数、电压、频率等，电机的转速也可以根据要求随意设定，许多原来由电机本体完成的功能，如起动特性、过载能力等，可以由变频器和电机的集成系统共同完成。要想充分发挥永磁电机高效节能、高可靠性、高功率密度的优势，必须要配好变频控制系统，永磁同步电机变频控制系统的开发及配套应用具有重要意义。变频控制系统的运行参数采集与分析是一个复杂的过程，为了确保信号能被准确采集和再现，数据采集卡的采样速率应至少达到信号频率的10倍以上，而不同运行参数的信号频率并不完全相同，对采样速率的要求不同，使得数据采集卡的采样速率不完全相同，无法保证采集的运行数据为同一时间点的运行数据，由于控制器需要根据运行数据产生控制信号，控制器的控制效果受到影响；为此，如何提升控制器的控制效果，成为了一个亟需解决的问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种应用于永磁电机的变频控制管理系统及方法，以解决现有技术中提出的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种应用于永磁电机的变频控制管理方法，包括：
3、s11，获取每个数据采集卡的采集的历史运行数据和采样时间数据，将数据采集卡采集的历史运行数据按照数据采集卡的采样时间进行同步
4、s12，获取控制器的读取周期并基于控制器的读取周期确定固定时间步长，通过运行数据的预测模型，对固定时间步长的运行数据进行短期预测，并存储预测结果和预测模型的输入；
5、s13，数据采集卡获取永磁电机的实时运行数据，将实时运行数据按照数据采集卡的采样时间进行同步后，计算同步后的实时运行数据与步骤s12中存储预测结果的预测模型输入之间的匹配度，基于匹配度确定实时运行数据的预测值；
6、s14，控制器基于实时运行数据的预测值生成控制信号给执行器，对永磁电机进行控制。
7、在步骤s11中，所述将数据采集卡采集的历史运行数据按照数据采集卡的采样时间进行同步，还包括以下步骤：
8、以ti表示第i个数据采集卡的采样周期，确定采样周期的最大值tj，令第j个数据采集卡为基准数据采集卡，将其他数据采集卡采集的历史运行数据按照基准数据采集卡的采样周期tj进行同步，具体包括以下步骤：
9、s21，获取第i个数据采集卡已采集运行数据的次数mi和基准数据采集卡已采集运行数据的次数mj，计算出第i个数据采集卡的总采样时间mi×ti，基准数据采集卡的总采样时间mj×tj；
10、s22，确定第i个数据采集卡的总采样时间与基准数据采集卡的总采样时间的差值mi×ti-mj×tj，并根据差值对第i个数据采集卡采集的运行数据进行同步，令x（mi）表示第i个数据采集卡采集的第mi个运行数据，若mi×ti-mj×tj大于零，则同步后x（mi）为tx（mi），tx（mi）=x（mi）-v×（mi×ti-mj×tj）；若mi×ti-mj×tj不大于零，则tx（mi）=x（mi）+v×（mj×tj-mi×ti），式中v为第i个数据采集卡的运行数据的变换率，v=[x（mi）-x（mi-1）]/ti。
11、为了对运行数据进行预测，需要获取数据采集卡的历史数据，由于数据采集卡的采样周期不完全相同，用于预测的数据不在同一时间点产生，用于训练预测模型的数据存在时间差，且时间差不固定，将会影响预测模型的效果，因此对数据采集卡采集的数据进行同步；同步后，可以得到更丰富的数据集，在进行同步之前，对于第i个数据采集卡来说，采集的运行数据时间差固定为ti，而同步之后，差值mj×tj-mi×ti会随时间发生变化，能够获得时间差为mj×tj-mi×ti+k×ti的运行数据，k可以任意进行取值。
12、在步骤s11中，以同步后的运行数据训练运行数据的预测模型还包括以下步骤：
13、s31，获取同步后各个数据采集卡采集的运行数据，将运行数据划分成训练数据集和测试数据集，在训练数据集中，对第i个数据采集卡的运行数据，将同步后t时刻及t-p时刻之间的各个数据采集卡采集的运行数据和目标时间差作为输入，t时刻之后未同步的第i个数据采集卡的运行数据作为输出，训练第i个数据采集卡的运行数据的预测模型，式中p为预测模型的阶数，目标时间差为t时刻与t时刻之后第i个数据采集卡的采样节点的时间差；在测试数据集中，对训练得到的第i个数据采集卡的运行数据的预测模型进行验证，验证完成后得到第i个数据采集卡的运行数据的短期预测模型；
14、s32，对所有数据采集卡的运行数据执行步骤s31，得到所有运行数据的预测模型。
15、t、t-1、…、t-p时刻为基准数据采集卡的采样时间点，也是同步后所有数据采集卡的运行数据对应的采用时间点；p为预测模型的阶数，可通过网格搜索法进行确定，即在不同的阶数p下，分别训练第i个数据采集卡的运行数据的预测模型，验证效果最佳的预测模型对应的阶数p，即为需要的预测模型阶数；t时刻为基准数据采集卡的采样时间点，可能不是第i个数据采集卡的采样节点，对于t时刻之后的第i个数据采集卡的采样节点t1、t2等，首先计算t与t1之间的误差，接着将t1时刻第i个数据采集卡采集的运行数据作输出，同步后t时刻及t-p时刻之间的各个数据采集卡采集的运行数据和目标时间差t1-t作为输入，得到一组训练或是测试数据；对于采样节点t2，仅改变目标时间差为t2-t，输出为t2时刻第i个数据采集卡采集的运行数据，得到另一组训练或是测试数据；t1与t之间的时间差并不固定，会随着第i个数据采集卡和基准数据采集卡的采样次数增加而改变，因此能够扩充用于训练预测模型的数据集。
16、在步骤s12中，所述基于控制器的读取周期确定固定时间步长还包括以下步骤：
17、s41，令tc表示控制器的读取周期，mc表示控制器读取的次数，ts表示执行器获取控制器的控制信号需要的时间，ts通过测量进行确定；计算出控制器的总读取时间mc×tc；
18、s43，对控制器的总读取时间与第i个数据采集卡的总采样时间的差值进行分析，令k1和k2为1，k1和k2为测试系数，表示测试时控制器读取的次数和第i个数据采集卡采集运行数据的次数；
19、s44，计算差值k1×tc-k2×ti并记录数据；
20、s45，判断差值是否大于0，若大于0，则将k2的值加1，返回步骤s44，若小于0，则将k1的值加1，返回步骤s44；若等于0，则完成测试，进入步骤s46；
21、s46，获取所有记录的数据，将记录的数据加上ts，得到第i个数据采集卡需要进行预测的固定时间步长。
22、控制器的总读取时间与第i个数据采集卡的总采样时间的差值按照本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种应用于永磁电机的变频控制管理方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种应用于永磁电机的变频控制管理方法，其特征在于，在步骤S11中，所述将数据采集卡采集的历史运行数据按照数据采集卡的采样时间进行同步，还包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种应用于永磁电机的变频控制管理方法，其特征在于，在步骤S11中，以同步后的运行数据训练运行数据的预测模型还包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种应用于永磁电机的变频控制管理方法，其特征在于，在步骤S12中，所述基于控制器的读取周期确定固定时间步长还包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的一种应用于永磁电机的变频控制管理方法，其特征在于，在步骤S12中，所述对固定时间步长的运行数据进行短期预测还包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的一种应用于永磁电机的变频控制管理方法，其特征在于，在步骤S13中，所述基于匹配度确定实时运行数据的预测值还包括以下步骤：
7.一种应用于永磁电机的变频控制管理系统，其特征在于，包括：数据采集模块、数据存储模块
8.根据权利要求7所述的一种应用于永磁电机的变频控制管理系统，其特征在于，所述数据存储模块通过数据采集卡获取永磁电机的运行数据，将永磁电机的运行数据实时传输到控制模块中，并在数据存储模块中存储获取的运行数据。
9.根据权利要求8所述的一种应用于永磁电机的变频控制管理系统，其特征在于，所述数据分析模块还包括第一同步单元、运行数据预测单元和数据生成单元；所述第一同步单元用于将各个数据采集卡的运行数据进行同步；所述运行数据预测单元用于训练各个数据采集卡的运行数据的短期预测模型；所述数据生成单，根据各个数据采集卡的历史运行数据和需要进行预测的时间步长，得到历史运行数据下对固定时间步长的短期预测结果。
10.根据权利要求9所述的一种应用于永磁电机的变频控制管理系统，其特征在于，所述控制模块还包括第二同步单元、匹配单元、控制器和执行器；所述第二同步单元用于将接收到的各个数据采集卡的运行数据进行同步；所述匹配单元用于存储各个数据采集卡的运行数据和短期预测结果，基于同步后各个数据采集卡的运行数据与存储的输入向量之间的匹配度，得到各个数据采集卡的运行数据的实时预测值，将各个数据采集卡的运行数据的实时预测值给控制器进行读取，不存在匹配的输入向量时，直接将实时运行数据给控制器进行读取；所述控制器，基于获取的永磁电机运行数据，产生控制信号；所述执行器，根据控制信号产生对应动作，对永磁电机进行控制。
...【技术特征摘要】
1.一种应用于永磁电机的变频控制管理方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种应用于永磁电机的变频控制管理方法，其特征在于，在步骤s11中，所述将数据采集卡采集的历史运行数据按照数据采集卡的采样时间进行同步，还包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种应用于永磁电机的变频控制管理方法，其特征在于，在步骤s11中，以同步后的运行数据训练运行数据的预测模型还包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种应用于永磁电机的变频控制管理方法，其特征在于，在步骤s12中，所述基于控制器的读取周期确定固定时间步长还包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的一种应用于永磁电机的变频控制管理方法，其特征在于，在步骤s12中，所述对固定时间步长的运行数据进行短期预测还包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的一种应用于永磁电机的变频控制管理方法，其特征在于，在步骤s13中，所述基于匹配度确定实时运行数据的预测值还包括以下步骤：
7.一种应用于永磁电机的变频控制管理系统，其特征在于，包括：数据采集模块、数据存储模块、控制模块和数据分析模块；所述数据采集模块的输出端与所述数据存储模块和所述控制模块的输入端相连接，用于获取永磁电机的运行数据；所述数据存储模块的输出端与所述数据分析模块的输入端相连接，用于存储永磁电机的历史运行数据；所述数据分析模块的输出端与所述控制模块的输入端相连接，用于将数据采集卡采集的运行数据进行同步，利用同步后的运行数据训练运行数据的...
【专利技术属性】
技术研发人员：张立勇，王晶，王长路，王冠博，毛峰，丁军，陆泓伊，封倩雯，
申请(专利权)人：江苏中工高端装备研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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