一种冷凝风机用滤波调速系统、方法及装置与流程

本发明属于航空机载蒸发循环和电磁兼容，具体涉及一种冷凝风机用滤波调速系统、方法及装置。

背景技术：

1、航空机载条件下，蒸发循环制冷系统会经历与地面系统不同的运行场景。夏季机场地面温度很高，但飞机起飞后空中温度却较低，根据大气温度与高度的关系，在近地面，每升高1000m温度降低约6～7℃，直升机飞行高度常在3000m以下，假设地面温度为35℃，则空中1000～3000m大气温度为29～14℃。蒸发循环制冷系统在低温、高湿、高负荷等条件下运行时，当蒸发器芯体表面温度低于湿空气的露点温度且小于0℃时，流经蒸发器芯体表面的湿空气中的水蒸气会凝华析出附结在芯体表面，即结霜。霜层阻碍空气与蒸发器换热表面的接触，增加传热热阻，降低了空气流量，恶化了蒸发循环制冷系统的运行工况，造成系统制冷量的急剧衰减。由于变频压缩机技术复杂、成本较高，目前机载蒸发循环系统普遍采用定转速压缩机，不能通过调整压缩机转速达到改变制冷剂质量流量，以适应环境工况变化；为避免以上现象的发生，通常采取停止压缩机运行，进入除霜模式，等待蒸发器芯体表面温度上升到预期值再重新启动压缩机退出除霜模式。在飞机处于空中飞行状态时，这种处理方式会导致压缩机频繁启停，制冷效果不好，且降低压缩机使用寿命。

技术实现思路

1、本发明的目的是：提供了一种冷凝风机用滤波调速系统、方法及装置。本发明解决了在环境温度较低时出现频繁除霜的技术问题，具有小型化、轻量化的特点。

2、本发明的技术方案是：一种冷凝风机用滤波调速系统，包括电源滤波电路，电源滤波电路经供电特性抑制电路与调速模块的电源端连接，调速模块信号接收端与温度传感器连接，调速模块的控制信号输出端与风机的调速控制端连接；电源滤波电路经风机ce101滤波电路与风机的电源端连接。

3、前述的冷凝风机用滤波调速系统中，所述的风机ce101滤波电路采用高能复合大电容的低频截止频率特性结合磁性材料的截止频率谐振抑制作用滤除25hz～10khz的传导干扰；所述的高能复合大电容为差模电容。

4、前述的冷凝风机用滤波调速系统中，所述的风机ce101滤波电路包括两个差模电感；其中，一个差模电感输出端穿过一个空容量穿心电容输出电压给风机，另一个差模电感输出端穿过另一个空容量穿心电容作为地线连接风机；两差模电感的输出端间并联有差模电容。

5、前述的冷凝风机用滤波调速系统中，所述的调速模块包括pwm发生器和调理电路，调理电路用于接收温度传感器采集的冷凝器芯体的环境温度信号并进行调理后输出到pwm发生器，pwm发生器接收后对应输出相应占空比的pwm信号实现调速。

6、前述的冷凝风机用滤波调速系统中，pwm发生器的pwm控制信号输出端穿过一个空容量穿心电容后接风机的调速控制端。

7、前述的冷凝风机用滤波调速系统中，空容量穿心电容用于增强引出线的防水密封性。

8、前述的冷凝风机用滤波调速系统的调速方法：机上电源经电源滤波电路滤波后，经供电特性抑制电路抑制电源产生的浪涌和尖峰电压，再向调速模块供电；此外，机上电源经电源滤波电路滤波后，再经ce101滤波电路滤除25hz～10khz的传导干扰，之后向风机供电；调速模块接收温度传感器的温度信号，向风机输出对应pwm控制信号调节风机转速。

9、芯体的环境温度t＞26℃时，输出100％占空比的pwm控制信号；当t≤26℃，输出25±3％占空比的pwm控制信号；系统工作后，采用滞回比较方式，当t＞28℃，此时如温度逐渐下降，但仍t＞26℃，仍输出100％占空比的pwm控制信号；若初始采集温度t≤26℃，此时如温度上升，但t＜28℃，输出25±3％占空比的pwm控制信号。

10、搭载有前述的滤波调速系统的装置，包括外壳，外壳被隔板分为上、下两层腔体；上层腔体用于安装组合电路板ⅰ；下层腔体用于安装组合电路板ⅱ、组合电路板ⅲ和调速模块；外壳底部设置输入电连接器；装置的输出线缆穿过位于外壳侧部的输出密封区向外界负载输出；上层腔体顶部由盖板密封，在盖板1和上层腔体贴合面间设计有导电密封胶条，整个滤波调速装置为一长方体结构；所述的组合电路板ⅰ由ce101滤波电路构成，合电路板ⅱ由供电特性抑制电路构成；组合电路板ⅲ由电源滤波电路构成。

11、本发明的优点是：

12、本发明设计的冷凝风机滤波调速装置，在环境温度较低时，通过降低冷凝风机的转速，从而降低换热风量，达到提高冷凝压力以降低单位质量制冷剂的制冷量，解决了在环境温度较低时出现频繁除霜的技术问题；此外将滤波器与冷凝风机调速模块集成在一起，进行一体化设计，既解决了产品用于航空机载应用时需面对的电磁兼容性和供电兼容性问题，又解决了小型化、轻量化的问题。

13、相对于传统通过控制压缩机启停避免蒸发器芯体结霜的技术，本发明用硬件电路实现了基于冷凝器芯体环境温度的多台无刷直流冷凝风机自动调速控制，可根据温度传感器监测的冷凝器芯体环境温度，自动调节多台冷凝风机转速以适配蒸发循环系统当前工况，避免结霜现象发生，调节过程中压缩机可保持正常运转。本发明设计简洁，不使用软件控制，降低了产品复杂度和成本，提高了可靠性。

14、电磁兼容性好。用于航空机载环境须通过gjb151规定的电磁兼容性试验考核及gjb181规定的供电兼容性试验考核。本发明将电磁兼容性、供电兼容性设计措施与调速电路集成化设计，构成一体化的滤波调速装置，相比分部件设计，减少了中间互连线，缩短了互连距离，提高了电磁兼容性能。

15、小型化、轻量化。由于性能需要，蒸发循环系统包含多台冷凝风机，传统的方案是为每台风机单独设计控制和电磁兼容性措施。相比多台冷凝风机单独控制方案，本发明结构上减去调速部件、风机ce101滤波器、供电特性模块的外壳盖板，降低了产品重量。

16、ce101试验(电源线25hz～10khz传导敏感度)是产品用于航空机载必做电磁兼容试验之一，由于频段很低，如采用电感滤波，在体积重量要求苛刻的机载条件下，往往无法兼顾，整改困难。本发明设计的ce101滤波电路采用高能复合大电容cx3～cx5的低频截止频率特性结合磁性材料的截止频率谐振抑制作用，极大减少依赖电感解决超标带来的超重、超大问题，完美解决了ce101低频滤波问题。

17、电磁密封性设计。本发明的滤波调速装置的盖板和外壳之间采用导电橡胶条安装槽，盖板增加凸台，嵌入槽内，利用凹凸结构提高屏蔽效能，使得产品具有良好的电磁密封性。

18、防水密封性设计。本发明的滤波调速装置的输出线采用玻璃烧结电气转接针，将焊接点用6020环氧胶包覆在腔体内，使得产品具有良好的防水防潮性。

19、本发明的机箱内部结构布局采用隔板分隔为上下两层，用6个立柱结构固定所有电路板，避免采用灌胶方式固定，解决了普通机箱结构须采用灌胶带来的重量超标问题。

20、本发明采用国产pwm集成芯片驱动3台冷凝风机，解决了国产化问题。

技术特征：

1.一种冷凝风机用滤波调速系统，其特征在于，包括电源滤波电路，电源滤波电路经供电特性抑制电路与调速模块的电源端连接，调速模块信号接收端与温度传感器连接，调速模块的控制信号输出端与风机的调速控制端连接；电源滤波电路经风机ce101滤波电路与风机的电源端连接。

2.根据权利要求1所述的冷凝风机用滤波调速系统，其特征在于，所述的风机ce101滤波电路采用高能复合大电容的低频截止频率特性结合磁性材料的截止频率谐振抑制作用滤除25hz～10khz的传导干扰；所述的高能复合大电容为差模电容。

3.根据权利要求2所述的冷凝风机用滤波调速系统，其特征在于，所述的风机ce101滤波电路包括两个差模电感；其中，一个差模电感输出端穿过一个空容量穿心电容输出电压给风机，另一个差模电感输出端穿过另一个空容量穿心电容作为地线连接风机；两差模电感的输出端间并联有差模电容。

4.根据权利要求1所述的冷凝风机用滤波调速系统，其特征在于，所述的调速模块包括pwm发生器和调理电路，调理电路用于接收温度传感器采集的冷凝器芯体的环境温度信号并进行调理后输出到pwm发生器，pwm发生器接收后对应输出相应占空比的pwm信号实现调速。

5.根据权利要求4所述的冷凝风机用滤波调速系统，其特征在于，pwm发生器的pwm控制信号输出端穿过一个空容量穿心电容后接风机的调速控制端。

6.根据权利要求3或5所述的冷凝风机用滤波调速系统，其特征在于，空容量穿心电容用于增强引出线的防水密封性。

7.一种如权利要求1-6任一所述的冷凝风机用滤波调速系统的调速方法，其特征在于，机上电源经电源滤波电路滤波后，经供电特性抑制电路抑制电源产生的浪涌和尖峰电压，再向调速模块供电；此外，机上电源经电源滤波电路滤波后，再经ce101滤波电路滤除25hz～10khz的传导干扰，之后向风机供电；调速模块接收温度传感器的温度信号，向风机输出对应pwm控制信号调节风机转速。

8.根据权利要求7所述的冷凝风机用滤波调速系统的调速方法，当冷凝器芯体的环境温度t＞26℃时，输出100％占空比的pwm控制信号；当t≤26℃，输出25±3％占空比的pwm控制信号；系统工作后，采用滞回比较方式，当t＞28℃，此时如温度逐渐下降，但仍t＞26℃，仍输出100％占空比的pwm控制信号；若初始采集温度t≤26℃，此时如温度上升，但t＜28℃，输出25±3％占空比的pwm控制信号。

9.一种搭载有权利要求1-6任一所述的滤波调速系统的装置，其特征在于，包括外壳(8)，外壳(8)被隔板(4)分为上、下两层腔体；上层腔体用于安装组合电路板ⅰ(2)；下层腔体用于安装组合电路板ⅱ(5)、组合电路板ⅲ(6)和调速模块(9)；外壳(8)底部设置输入电连接器(7)；装置的输出线缆(11)穿过位于外壳(8)侧部的输出密封区(12)向外界负载输出；上层腔体顶部由盖板(1)密封，在盖板1和上层腔体贴合面间设计有导电密封胶条(3)，整个滤波调速装置为一长方体结构；所述的组合电路板ⅰ(2)由ce101滤波电路构成，合电路板ⅱ(5)由供电特性抑制电路构成；组合电路板ⅲ(6)由电源滤波电路构成。

技术总结
本发明公开了一种冷凝风机用滤波调速系统、方法及装置。包括电源滤波电路，电源滤波电路经供电特性抑制电路与调速模块的电源端连接，调速模块信号接收端与温度传感器连接，调速模块的控制信号输出端与风机的调速控制端连接；电源滤波电路经风机CE101滤波电路与风机的电源端连接。本发明解决了在环境温度较低时出现频繁除霜的技术问题，具有小型化、轻量化的特点。

技术研发人员：赵博,郭豪凯,袁方,张洋,刘攀
受保护的技术使用者：新乡航空工业(集团)有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/5