一种风机转速调节装置、方法及换热设备与流程

[0001]
本发明涉及电子电力技术领域，具体而言，涉及一种风机转速调节装置、方法及换热设备。


背景技术：

[0002]
现有空调系统末端直流风盘的市场占有率很高，常规的风机转速调节方式为固定风档调速，对于产品开发设计来说一般调试过程较为繁琐，对于客户来说，由于使用场所及环境的差异，购买的风机盘管产品不一定能得到最佳匹配，为保证向环境输出恒定风量，需要反复调试风机转速，以匹配出需求的风量。因此，一种可以不受使用条件限制的无级调节风速的装置和方法将为开发者及用户带来极大的方便和体验。
[0003]
针对现有技术中固定风档调节风机转速导致调试过程繁琐的问题，目前尚未提出有效的解决方案。


技术实现要素：

[0004]
本发明实施例中提供一种风机转速调节装置、方法及换热设备，以解决现有技术中固定风档调节风机转速导致调试过程繁琐的问题。
[0005]
为解决上述技术问题，本发明提供了一种风机转速调节装置，其中，该装置包括：
[0006]
温控器，用于根据转速需求生成转速调节信号；
[0007]
电流检测电路，其输入端连接至逆变器与风机之间，用于检测风机的当前输入电流；
[0008]
数字信号处理器dsp，其输入端分别连接所述温控器的输出端和所述电流检测电路的输出端，用于根据所述转速调节信号和所述当前输入电流调节风机转速。
[0009]
进一步地，所述dsp包括：
[0010]
参数生成模块，其输入端连接所述电流检测电路，用于根据所述当前输入电流生成反馈参数；
[0011]
控制模块，其输入端连接所述温控器和所述参数生成模块，输出端连接所述逆变器，用于根据所述转速调节信号和所述反馈参数调节所述逆变器的输出电流，进而调节风机转速。
[0012]
进一步地，所述反馈参数包括第一电流参数和第二电流参数，所述参数生成模块包括：
[0013]
第一变换单元，用于根据所述当前输入电流进行clarke变换，生成第一电流参数；
[0014]
观测器，用于根据所述第一电流参数和第四电流参数估算当前转速信息及转子位置信息；
[0015]
第二变换单元，用于根据所述第一电流参数及所述转子位置信息进行park变换，生成第二电流参数。
[0016]
进一步地，所述控制模块包括：
[0017]
第一pi控制器，用于根据所述转速调节信号和所述转速信息生成电流控制信号；
[0018]
第二pi控制器，用于根据所述电流控制信号和所述第二电流参数生成第三电流参数；
[0019]
第三变换单元，用于根据所述第三电流参数以及所述转子位置信息进行park反变换，生成所述第四电流参数；
[0020]
脉宽调制单元，用于根据所述第四电流参数输出脉宽调制波；其中，所述脉宽调制波用于控制所述逆变器中的开关管的占空比，进而控制所述逆变器的输出电流。
[0021]
进一步地，所述装置还包括：
[0022]
转换电路，其输入端连接所述温控器，其输出端连接所述dsp，用于将所述转速调节信号进行转化处理后，传输至所述dsp。
[0023]
进一步地，所述转换电路为运放电路，所述运放电路具体用于按比例缩小所述转速调节信号，并将缩小后的转速调节信号传输至所述dsp。
[0024]
本发明还提供一种换热设备，包括风机，所述换热设备还包括上述风机转速调节装置。
[0025]
进一步地，所述换热设备至少包括以下其中之一：
[0026]
空调、冰箱。
[0027]
本发明还提供一种风机转速调节方法，应用于上述风机转速调节装置，该方法包括：
[0028]
根据转速需求生成转速调节信号；
[0029]
获取风机的当前输入电流；
[0030]
根据所述转速调节信号和所述当前输入电流调节风机转速。
[0031]
进一步地，根据所述转速调节信号和所述当前输入电流调节风机转速，包括：
[0032]
根据所述当前输入电流生成反馈参数；
[0033]
根据所述转速调节信号和所述反馈参数控制逆变器的输出电流，以调节风机转速。
[0034]
进一步地，所述反馈参数包括第一电流参数和第二电流参数，根据所述当前输入电流生成反馈参数，包括：
[0035]
根据所述当前输入电流进行clarke变换，生成第一电流参数；
[0036]
根据所述第一电流参数和第四电流参数估算当前转速信息及转子位置信息；
[0037]
根据所述第一电流参数及所述转子位置信息进行park变换，生成第二电流参数。
[0038]
进一步地，根据所述转速调节信号和所述反馈参数控制逆变器的输出电流，包括：
[0039]
根据所述转速调节信号和所述转速信息生成电流控制信号；
[0040]
根据所述电流控制信号和所述第二电流参数生成第三电流参数；
[0041]
根据所述第三电流参数以及所述转子位置信息进行park反变换，生成第四电流参数；
[0042]
根据所述第四电流参数生成脉宽调制波；其中，所述脉宽调制波用于控制所述逆变器中的开关管的占空比，进而控制所述逆变器的输出电流。
[0043]
本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现上述风机转速调节方法。
[0044]
应用本发明的技术方案，设置数字信号处理器dsp，其输入端分别连接温控器的输出端和电流检测电路的输出端，根据转速调节信号和风机的当前输入电流调节风机转速，使风机达到需求转速，能够精细化调节风机转速，实现无级调速，简化调试过程，提高调试效率。
附图说明
[0045]
图1为根据本发明实施例的风机转速调节装置的结构图；
[0046]
图2为根据本发明实施例的dsp的内部结构图；
[0047]
图3为根据本发明另一实施例的风机转速调节装置的结构图；
[0048]
图4为根据本发明实施例的信号转换示意图；
[0049]
图5为根据本发明实施例的风机转速调节方法的流程图。
具体实施方式
[0050]
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0051]
在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义，“多种”一般包含至少两种。
[0052]
应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
[0053]
应当理解，尽管在本发明实施例中可能采用术语第一、第二、第三等来描述变换单元，但这些变换单元不应限于这些术语。这些术语仅用来将实现不同功能的变换单元区分开。例如，在不脱离本发明实施例范围的情况下，第一变换单元也可以被称为第二变换单元，类似地，第二变换单元也可以被称为第一变换单元。
[0054]
取决于语境，如在此所使用的词语“如果”、“若”可以被解释成为“在
……
时”或“当
……
时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”或“响应于检测(陈述的条件或事件)”。
[0055]
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者装置中还存在另外的相同要素。
[0056]
下面结合附图详细说明本发明的可选实施例。
[0057]
实施例1
[0058]
本实施例提供一种风机转速调节装置，图1为根据本发明实施例的风机转速调节
装置的结构图，如图1所示，该装置应用于风机驱动系统中，该驱动系统包括交流电源ac，整流器1，母线电容c，逆变器2和风机3，该风机转速调节装置包括：温控器10，用于根据转速需求生成转速调节信号；还包括电流检测电路20，电流检测电路20的输入端连接至逆变器2与风机3之间，用于检测风机3的当前输入电流；还包括数字信号处理器dsp30，dsp30的输入端分别连接温控器10的输出端和电流检测电路20的输出端，用于根据温控器10生成的转速调节信号和电流检测电路20检测到的风机3的当前输入电流，调节风机转速。
[0059]
在本实施例中，温控器10的输出端与dsp30的ad输入引脚(图中未示出)连接，dsp30对温控器10输出的模拟信号进行12位高精度ad转换，将其按比例转换为数字信号，该数字信号的范围在0～4095之间，dsp30再将该数字信号进行换算，获得相应的转速量数值，该转速量数值即为调节风机转速的转速调节信号，dsp30中可以采用德州仪器(ti)公司的产品tms320f2803x piccolo
tm
微控制器(例如tms320f28035)进行数据处理运算。
[0060]
本实施例的风机转速调节装置，设置数字信号处理器dsp30，其输入端分别连接温控器的输出端和电流检测电路的输出端，根据转速调节信号和风机的当前输入电流调节风机转速，使风机达到需求转速，能够精细化调节风机转速，实现无级调速，简化调试过程，提高调试效率。
[0061]
实施例2
[0062]
本实施例提供另一种风机转速调节装置，图2为根据本发明实施例的dsp的内部结构图，为了实现转速调节信号和当前输入电流相结合，调节风机转速，实现闭环反馈调节，如图2所示，上述dsp30包括：参数生成模块301，其输入端连接电流检测电路，用于根据当前输入电流生成反馈参数；控制模块302，其输入端连接温控器(图中未示出)和参数生成模块301，输出端连接逆变器2，用于根据温控器输出的转速调节信号和参数生成模块301生成的反馈参数调节逆变器2的输出电流，进而调节风机转速。
[0063]
上述反馈参数包括第一电流参数和第二电流参数，为了实现根据风机3的当前输入电流生成反馈参数，如图3所示，参数生成模块301包括：第一变换单元301a，用于根据当前输入电流进行clarke变换，生成第一电流参数，观测器301b，用于根据第一电流参数以及第四电流参数估算当前转速信息wr及转子位置信息θr；第二变换单元301c，用于根据第一电流参数及当前转子位置信息θr进行park变换，生成第二电流参数。
[0064]
在具体实施时，首先，通过电流检测电路20检测风机3的当前输入电流，具体地，电流检测电路20可以包括第一检测电阻r1和第二检测电阻r2，第一检测电阻r1设置在风机3的第一相线和dsp30之间，用于获得风机3的第一相电流ia，第二检测电阻r2设置在风机3的第二相线和dsp30之间，用于获得风机3的第二相电流ib；然后，第一变换单元301b将第一相电流ia和第二相电流ib进行clarke变换，通过clarke变换将风机的第一相电流ia和第二相电流ib转化为α轴电流分量iα和β轴电流分量iβ，α轴电流分量iα和β轴电流分量iβ即为第一电流参数；最后，第二变换单元301c通过park变换将α轴电流分量iα和β轴电流分量iβ转换为直轴电流id和交轴电流iq，直轴电流id和交轴电流iq即为第二电流参数。
[0065]
为了实现基于获取上述直轴电流id和交轴电流iq和转速调节信号控制风机转速，如图2所示，控制模块302包括：第一pi控制器302a，用于对上述转速调节信号和转速信息wr的差值进行比例积分，生成电流控制信号；第二pi控制器302b，用于对上述电流控制信号和直轴电流id、交轴电流iq进行比例积分，生成积分后的直轴电流id1和积分后的交轴电流
iq1，积分后的直轴电流id1和积分后的交轴电流iq1即为第三电流参数；
[0066]
第三变换单元302c，用于根据积分后的直轴电流id1、积分后的交轴电流iq1以及转子位置信息θr进行park反变换，生成下一时刻的α轴电流分量iα1和下一时刻的β轴电流分量iβ1，上述下一时刻的α轴电流分量iα1和下一时刻的β轴电流分量iβ1即第四电流参数；脉宽调制单元302d，用于根据下一时刻的α轴电流分量iα1和下一时刻的β轴电流分量iβ1输出脉宽调制波pwm；该脉宽调制波pwm用于控制逆变器2中的开关管的占空比，进而控制逆变器2的输出电流，最终实现调节风机转速，使风机转速达到转速调节信号所要求的转速。
[0067]
图3为根据本发明另一实施例的风机转速调节装置的结构图，一般温控器的输出接口输出0～10v电压信号或0～20ma电流信号，上述电流或电压信号为模拟信号，该模拟信号需要经滤波及转换，转换为0～3v模拟电压信号，才能被dsp30安全可靠接收，因此，如图3所示，上述装置还包括：转换电路40，其输入端连接温控器10，其输出端连接dsp30，用于将转速调节信号进行转化处理后，传输至所述dsp30。在本实施例中，转换电路40可以为运放电路，其中包括电阻和运算放大器，通过设计电阻的阻值，按比例缩小转速调节信号，并将缩小后的转速调节信号传输至dsp30。
[0068]
图4为根据本发明实施例的信号转换示意图，如图4所示，温控器的输出接口输出0～10v电压信号或0～20ma电流信号，经过转换电路40，转换为0～3v模拟电压信号，然后输入dsp30的ad引脚(图中未示出)，再经dsp30进行12位高精度ad转换，转换为范围在0～4095之内的数字信号，最终将该数字信号转化为相应的转速量数值。
[0069]
实施例3
[0070]
本实施例提供一种风机转速调节方法，应用于上述实施例中的风机转速调节装置，图5为根据本发明实施例的风机转速调节方法的流程图，如图5所示，该方法包括：
[0071]
s101，根据转速需求生成转速调节信号。
[0072]
在具体实施时，一般温控器根据控制用户的转速需求，通过输出接口输出0～10v电压信号或0～20ma电流信号，作为转速调节信号，该信号经过转换电路，转换为0～3v模拟电压信号，再经dsp进行12位高精度ad转换，转换为范围在0～4095之内的数字信号，最终将该数字信号转化位转速量数值。
[0073]
s102，获取风机的当前输入电流。
[0074]
为了获取到风机的输入电流，设置电流检测电路，该电流检测电路可以包括第一检测电阻和第二检测电阻，第一检测电阻设置在风机的第一相线和dsp之间，用于获得第一相电流ia，第二检测电阻设置在风机的第二相线和dsp之间，用于获得第二相电流ib。
[0075]
需要说明的是，步骤s101和步骤s102的执行顺序无限定，可以先执行步骤s101，再执行步骤s102，也可以先执行步骤s102，再执行步骤s101，或者同时执行上述两个步骤，本发明不做具体限定。
[0076]
s103，根据转速调节信号和当前输入电流调节风机转速。
[0077]
本实施例的风机转速调节方法，首先根据转速需求生成转速调节信号，同时，获取风机的当前输入电流，根据转速调节信号和当前输入电流调节风机转速，使风机达到需求转速，能够精细化调节风机转速，实现无级调速，简化调试过程，提高调试效率。
[0078]
为了实现转速调节信号和当前输入电流相结合，调节风机转速，实现闭环反馈调节，步骤s103具体包括：根据当前输入电流生成反馈参数；根据转速调节信号和反馈参数控
制逆变器的输出电流，以调节风机转速。其中，反馈参数包括第一电流参数和第二电流参数，根据当前输入电流生成反馈参数，具体包括：根据当前输入电流进行clarke变换，生成第一电流参数；根据第一电流参数和第四电流参数估算当前转速信息及转子位置信息；根据第一电流参数及所述转子位置信息进行park变换，生成第二电流参数。
[0079]
在具体实施时，首先，通过电流检测电路获得风机的第一相电流ia和第二相电流ib；然后，第一变换单元将第一相电流ia和第二相电流ib作clarke变换，通过clarke变换将风机的第一相电流ia和第二相电流ib转化为α轴电流分量iα和β轴电流分量iβ，α轴电流分量iα和β轴电流分量iβ即为第一电流参数；最后，第二变换单元301c通过park变换将α轴电流分量iα和β轴电流分量iβ转换为直轴电流id和交轴电流iq，直轴电流id和交轴电流iq即为第二电流参数。
[0080]
为了实现基于上述直轴电流id和交轴电流iq和转速调节信号控制风机转速，根据转速调节信号和所述反馈参数控制逆变器的输出电流，具体包括：根据转速调节信号和所述转速信息wr生成电流控制信号；根据电流控制信号和第二电流参数生成第三电流参数；根据第三电流参数以及所述转子位置信息进行park反变换，生成第四电流参数；根据第四电流参数生成脉宽调制波；其中，该脉宽调制波用于控制逆变器中的开关管的占空比，进而控制逆变器的输出电流，最终控制风机转速。
[0081]
具体地，通过第一pi控制器对转速调节信号和转速信息wr的差值进行比例积分运算，生成电流控制信号；再通过第二pi控制器对电流控制信号和直轴电流id、交轴电流iq进行比例积分运算，生成积分后的直轴电流id1和积分后的交轴电流iq1，积分后的直轴电流id1和积分后的交轴电流iq1即为第三电流参数；然后通过第三变换单元根据积分后的直轴电流id1、积分后的交轴电流iq1以及转子位置信息θr进行park反变换，生成下一时刻的α轴电流分量iα1和下一时刻的β轴电流分量iβ1，下一时刻的α轴电流分量iα1和下一时刻的β轴电流分量iβ1即第四电流参数；最后，通过脉宽调制单元根据下一时刻的α轴电流分量iα1和下一时刻的β轴电流分量iβ1输出脉宽调制波pwm；该脉宽调制波pwm用于控制逆变器中的开关管的占空比，进而控制逆变器的输出电流，最终实现调节风机转速，使风机转速达到转速调节信号所要求的转速。
[0082]
一般温控器的输出接口输出0～10v电压信号或0～20ma电流信号，上述电流或电压信号为模拟信号，该模拟信号需要经滤波及转换电路后，转换为0～3v模拟电压信号，才能被dsp安全可靠接收，因此，该方法还包括：将温控器的输出接口输出的0～10v电压信号或0～20ma电流信号转换为0～3v模拟电压信号后，输入dsp的ad引脚；dsp对模拟电压信号进行12位高精度ad转换，生成范围在0～4095之内的数字信号；将该数字信号转化位转速量数值。通过上述步骤，实现将温控器的输出的信号转化为转速调节信号。
[0083]
实施例4
[0084]
本实施例提供另一种风机转速调节方法，应用于图3所示的风机转速调节装置，如图3所示，该风机转速调节装置主要包括交流电源ac、整流器1、逆变器2、风机3、温控器10、电流检测电路20、dsp30、以及转换电路40等部分。
[0085]
一般温控器的输出接口输出0～10v电压信号或0～20ma电流信号，上述电流或电压信号为模拟信号，该模拟信号需要经滤波及转换电路后，转换为0～3v模拟电压信号，才能被dsp30安全可靠接收，因此，如图4所示，温控器的输出接口输出0～10v电压信号或0～
20ma电流信号，经过转换电路40，转换为0～3v模拟电压信号，然后输入dsp30的ad引脚(图中未示出)，经dsp30进行12位高精度ad转换，转换为范围在0～4095的之内的数字信号，最终将该数字信号转化位转速量数值。在本实施例中，dsp30中可以采用德州仪器(ti)公司的产品tms320f2803x piccolo
tm
微控制器(例如tms320f28035)进行数据处理运算。
[0086]
最后，如上文提及的图2中所示，风机第一相电流ia和第二相电流ib输入到dsp30，通过clark、park坐标变换，分别得到静止坐标系和旋转坐标系下的电流模型，观测器根据静止坐标系和旋转坐标系下的电流模型估算出转子速度和位置，进而反馈至闭环控制。dsp30内部的软件经过转速、电流双环控制运算，按照转速调节信号与当前转速信息之间的误差，不断进行闭环调节使输出转速无限接近于转速调节信号所要求的转速。如此，通过模拟电路及数字控制的结合实现了风机无级调速。
[0087]
本实施例的无级调速方法为调试过程带来极大的方便，可缩减调试成本、提高调试精度、大幅降低劳动强度。同时，应用在产品中可以方便用户自由匹配，应用本实施例，可以提高风机盘管的产品适应性，保证直流风机盘管的性能，提高产品竞争力，同样可以提升用户满足度。
[0088]
实施例5
[0089]
本发明还提供一种换热设备，包括风机，所述换热设备还包括上述风机转速调节装置，用于实现无级调速，以便于简化调试过程，提高调试效率。本实施例中的换热设备至少包括以下其中之一：空调、冰箱。
[0090]
实施例6
[0091]
本实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现上述风机转速调节方法。
[0092]
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
[0093]
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
[0094]
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。