專利名稱：一種多負載控制系統的防浪涌方法
技術領域：
本發明涉及一種具有多負載的控制系統的防浪涌方法，該方法可應用于具 有多負載的紡織機械設備。
背景技術：
浪涌電流和浪涌電壓是指電源接通或斷開的瞬間，在電源設備、電源母線、負載等形成的峰值電流和電壓，通常用di/dt表示浪涌電流，用du/dt表示浪涌電 壓。浪涌電流也可以表示為在微分時間間隔內的電流增量，浪涌電壓表示為在 微分時間間隔內的電壓增量。di/dt近似表示為Ai/At，表示在微小時間間隔內的電流增量；du/dt近似表示為Au/At,表示在微小時間間隔內的電壓增量。在電子 或電氣控制系統中，大的浪涌電流或浪涌電壓都是有害的，因此人們總要設法 防止大的浪涌電流或浪涌電壓產生。從前述表達式可以看出，增大At，減小Ai、Au是減小浪涌電流或浪涌電壓的途徑。紡織機械的控制對象常為感性負載，如電磁閥、電磁鐵、電機線圈等，而 且數量巨大，例如電子多臂機是通過給電磁鐵線圈通電來使電子多臂機動作， 一臺電子多臂機常有十幾個至四十個電磁鐵；再例如電子提花機常通過控制帶 有電磁鐵的電磁選針器來實現提花。電磁鐵的數量與提針的數量對應，對于5120 針的電子提花機，就相應有5120個電磁鐵。每個電磁鐵都有一個電感線圈，當 很多電感線圈同時通電或者斷電的時候，會在電源設備、電源母線、負載上產 生很大的浪涌電流和浪涌電壓，這種浪涌電流和浪涌電壓本身就是干擾源，會 干擾系統自身或者鄰近系統。現有的防浪涌方法多集中于浪涌吸收，在大浪涌的場合通過浪浦吸收元件 或者浪涌吸收電路來抑制浪涌。如果有技術能夠避免大的浪涌產生，顯然比已 經產生了浪涌再想辦法抑制和吸收更為積極。發明內容本發明目的就是為解決現有技術的不足而提供一種能夠減小多負載控制系統中產生浪涌電流和浪涌電壓的方法。為解決上述技術問題本發明的技術方案為 一種多負載控制系統的防浪涌 方法，在多個連接負載的支路上依次接入延時單元，每個支路的延時時間各不 相同且多個支路的延時時間形成延時序列，當控制系統需要多個負載得電時， 多個負載在延時單元的控制下依次順序得電；當控制系統需要多個已得電的負 載斷電時，多個負載在延時單元的控制下依次順序斷電。更進一步地，所述的延時序列的總延時時間小于系統要求的負載的響應時 間，且所述的延時序列的最小時間間隔為0.1微秒 1毫秒。作為本發明進一步的改進，將所述的多個負載分為復數個負載組，在多條 連接負載組的支路上依次接入延時單元以形成所述的延時序列。所述的延時序列可以由多個延時單元依次相串聯觸發、并聯觸發或串并聯 混合觸發而成。所述的各延時單元可為獨立的一階阻容電路或所述的延時序列通過集成電 路或可編程集成電路實現，其中可編程集成電路為微處理器、DSP、FPGA、CPLD 中的一種。所述的延時序列內嵌在控制系統中。由于采用了上述的技術方案，本發明的優點為按照電路基本理論，對于在負載支路上連接的電感元件有U-I^di/dt，式中 U為電感二端的電壓，L為電感量。當電感量為L的負載支路得電的時候，U即為 所加的電源電壓。由此式可以推得di/dt=U/L，此式說明di/dt與電感量成反比。當n個同樣的電感同時接入電源時，相當于n個電感并聯，其總的電感值 Ln=L/n，則此時的di/dt-U/Ln-i^U/L。此式說明當多個電感負載同時接入電源 時，會產生n倍于單個負載的浪涌電流；如果采用延時接入的方法，每次只接入 一個負載，則可有效減小浪涌電流。感性負載在斷電的時候由于電流不能突變，因此會產生很大的反沖電壓， 有U--R*Ifl*e—t/T ，式中Io為斷電前的電流，R為斷電后的回路電阻，若負載完 全斷開，R趨向于無窮大，則反沖電壓U很大，形成浪涌電壓。如果采用延時斷 開的方法，多個負載依次分步斷開，則一方面I。逐漸減小， 一方面R逐漸增大， 則會有效減小浪涌電壓。根據上述依據，通過在各負載支路設置延時單元，每個支路的延時時間各 不相同并形成延時序列，使得多個負載在延時單元的控制下依次得電或依次斷電，從而可有效避免因負載同時得電或斷電而產生的浪涌電流和浪涌電壓。由 于延時序列形成的總延時時間相對系統要求的負載的響應速度而言是較小的數 量級，因此不會影響負載的正常工作。
附圖l為本發明防浪涌方法的部分電原理框圖(延時單元相串聯觸發)； 附圖2為本發明防浪涌方法中延時單元的電原理附圖3為本發明防浪涌方法的部分電原理框圖(延時單元相并聯觸發)； 附圖4為本發明防浪涌方法的部分電原理框圖(延時單元串并聯混合觸發)； 附圖5為本發明防浪涌方法的部分電原理圖(延時單元通過集成電路實現)。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明的具體實施方式
作進一步詳細的說明 實施例一
如圖l所示的防浪涌方法，該種方法主要應用于具有多個負載的控制系統 中，為了清楚示意，圖中對控制系統的其他部件未作表述，該未作表述的部分 并不影響本發明的實質。由圖1所示，控制系統包括負載1 負載H，此處負載1 負載n可為單個負載，也可以為多個負載形成的負載組。多個負載或負載組形成 多個負載支路，在本實施例中，依次在負載2至負載ii的支路上連接有延時單元，
每個延時單元的延時時間為厶t，且多個延時單元相串聯連接從而形成串聯觸發，
故多個串聯的延時單元形成一延時序列。當有控制信號到來需要負載l至負載n
得電時，負載l最先得電，負載2在延時單元的控制下延時At后得電，以此類推，
負載n在延時(n—l)厶t后得電，由此形成所有負載在延時單元的控制下依次順
序得電。同樣的道理，當有斷電的控制信號到來需要負載l至負載n斷電時，負 載1最先斷電，負載2至負載n在相應的延時單元控制下依次順序斷電。延時單元
的延時時間At的選擇應兼顧如下因素 一是要使總的延時時間((n—l) At)小
于系統要求的負載的響應時間，以不影響負載正常動作為度；二是負載的輕重， 若負載重則延時時間不能太短，否則防浪涌效果不明顯；另外還要考慮延時單 元的實現成本和精度。通常根據控制系統的要求及負載支路的情況，每個延時單元的延時時間At可在0.1微秒 l毫秒數量級內選擇。當然，圖l中每個負載支路的負載可以是不等量的，每個延時單元的延時時間也可以是不等量的。附圖2為本實施例中延時單元的電路圖，每個延時單元由一階阻容電路形 成，同時在一階阻容電路的輸出端還設置一緩沖驅動器作整形驅動。每個延時 單元的延時時間可以通過調整RC電路的時常數來實現。當然對延時單元的實現 途徑還可以有多種方法，不限于本例。例如通過數字集成電路來實現，采用微 控制器、DSP、 FPGA、 CPLD等可編程集成電路實現，這對于本領域技術人員 為公知技術手段，在此不再贅述。實施例二圖3所示的防浪涌方法，與實施例一的區別在于，本實施例中多個延時單元 通過同一控制信號并聯觸發。即在每個負載支路上連接一延時單元，每個延時 單元的延時時間各不相同且順序遞增，例如可以設置成h-At， t2=2*At， tn=n*At，故多個并聯的延時單元形成延時序列，由此形成對負載的依次驅動。延時序列 的總延時時間小于系統要求的負載的響應時間，且所述的延時序列的最小時間 間隔為0.1微秒 1毫秒。本實施例因涉及到多個延時時間各不相同的延時單元，因此會增加制作難度，但是因為各延時單元是接收同一控制信號，可適用于一 些智能控制場合。延時單元的電路如實施例一所述，可以用簡單的RC電路實現，也可以用復雜的集成電路實現，在此不再贅述。 實施例三圖4所示的防浪涌方法，實質上是將實施例一與實施例二相結合，即在負載 支路上的延時單元在同一控制信號控制下以串并聯混合的方式觸發工作，本領 域技術人員根據實施例一和實施例二的技術方案很容易變通到本實施例，延時 單元的串聯和并聯的級次的設置只要使得每個負載支路上的延時單元依次形成 一延時序列即可，且使得延時序列的總延時時間小于系統要求的負載的響應時 間，且延時序列的最小時間間隔為O.l微秒 l毫秒。實施例四圖5所示的防浪涌方法，采用了大規模可編程集成電路。事實上，微小增量的延時控制在工程實現上是有一定難度的，用RC模擬電路實現的延時單元易受 元件本身制造精度的影響，也易受環境溫度的影響，只能用于精度不高的場合， 對于高精度的微小增量延時需要用數字電路來實現。本發明的防浪涌方法，實 際是由多個延時單元實現對多負載支路的延時序列控制。除了利用上述實施例 中用多個單個的延時單元組合成所需的延時序列外，還可以用可編程大規模集成電路同時實現對多個負載支路的延時序列控制。由于很多控制系統本身就是 由大規模可編程器件構成的，如微處理器、DSP、 FPGA、 CPLD等，對于這樣 的系統，可以把形成延時序列的方法作為一個算法內嵌在這些大規模可編程器 件內，從而實現對各個負載支路的驅動，這樣不需要增加額外的硬件成本即可 實現有效的浪涌抑制。上述實施例只為說明本發明的技術構思及特點，其目的在于讓熟悉此項技 術的人士能夠了解本發明的內容并據以實施，并不能以此限制本發明的保護范 圍。凡根據本發明精神實質所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本發明的保護 范圍之內。
權利要求
1、一種多負載控制系統的防浪涌方法，其特征在于在多個連接負載的支路上依次接入延時單元，每個支路的延時時間各不相同且多個支路的延時時間形成延時序列，當控制系統需要多個負載得電時，多個負載在延時單元的控制下依次順序得電；當控制系統需要多個已得電的負載斷電時，多個負載在延時單元的控制下依次順序斷電。
2、 如權利要求l所述的一種多負載控制系統的防浪涌方法，其特征在于 所述的延時序列的總延時時間小于系統要求的負載的響應時間，且所述的延時 序列的最小時間間隔為0.1微秒 1毫秒。
3、 如權利要求1或2所述的一種多負載控制系統的防浪涌方法，其特征在于將所述的多個負載分為復數個負載組，在多條連接負載組的支路上依次接入延 時單元以形成所述的延時序列。
4、 如權利要求1或2所述的一種多負載控制系統的防浪涌方法，其特征在于 所述的延時序列由多個延時單元依次相串聯觸發而成。
5、 如權利要求1或2所述的一種多負載控制系統的防浪涌方法，其特征在于 所述的延時序列由多個延時單元相并聯觸發而成，且所述的多個延時單元的延 時時間各不相同。
6、 如權利要求1或2所述的一種多負載控制系統的防浪涌方法，其特征在于 所述的延時序列由多個延時單元通過串聯和并聯混合觸發而成。
7、 如權利要求1或2所述的一種多負載控制系統的防浪涌方法，其特征在于: 所述的各延時單元為獨立的一階阻容電路。
8、 如權利要求1或2所述的一種多負載控制系統的防浪涌方法，其特征在于: 所述的延時序列通過集成電路或可編程集成電路實現。
9、 如權利要求8所述的一種多負載控制系統的防浪涌方法，其特征在于 所述可編程集成電路為微處理器、DSP、 FPGA、 CPLD中的一種。
10、 如權利要求8所述的一種多負載控制系統的防浪涌方法，其特征在于 所述的延時序列內嵌在控制系統中。
全文摘要
本發明涉及一種多負載控制系統的防浪涌方法，在多個連接負載的支路上依次接入延時單元，每個支路的延時時間各不相同且多個支路的延時時間形成延時序列，當控制系統需要多個負載得電時，多個負載在延時單元的控制下依次順序得電；當控制系統需要多個已得電的負載斷電時，多個負載在延時單元的控制下依次順序斷電，從而可有效避免因負載同時得電或斷電而產生的浪涌電流和浪涌電壓。由于延時序列形成的總延時時間相對系統要求的負載的響應速度而言是較小的數量級，因此不會影響負載的正常工作。
文檔編號H02H9/04GK101252272SQ20071019187
公開日2008年8月27日 申請日期2007年12月18日 優先權日2007年12月18日
發明者李錫放 申請人:江蘇萬工科技集團有限公司