CN101917145B

CN101917145B - 一种电子风扇软启动控制方法及控制器

Info

Publication number: CN101917145B
Application number: CN2010102762459A
Authority: CN
Inventors: 张群政; 蒋时军; 王坤俊; 汪伟
Original assignee: Hunan CSR Times Electric Vehicle Co Ltd
Current assignee: Changsha CRRC Zhiyu New Energy Technology Co Ltd
Priority date: 2010-09-09
Filing date: 2010-09-09
Publication date: 2013-10-23
Anticipated expiration: 2030-09-09
Also published as: CN101917145A

Abstract

一种电子风扇软启动控制方法及控制器，采用三角波发生电路、RC充放电回路及比较器构成占空比可变PWM波控制功率MOS管实现软启动。通过计算设计固定频率的三角波发生电路，以此三角波信号u1作为基准，与一电压值u2进行比较，可得方波信号u3。当改变电压值u2从0不断增大到三角波信号u1峰值时，方波信号u3占空比将从100%不断变化到0%，这样便得到一个占空比从100%不断变化到0%并最终稳定在0%的状态的信号，如果用这个信号来控制功率开关管，即可实现软启动的功能。电压值u2可以通过RC冲放电回路产生，适当调节匹配电阻电容的值即可调整占空比从100%变化到0%的时间变化。

Description

一种电子风扇软启动控制方法及控制器

技术领域

本发明涉及一种电子控制系方法及其控制装置，尤其是指一种电子风扇软启动控制方法及控制器，该控制方法及控制器特点是储能系统为超级电容与动力电池的复合电源形式。特别适合与城市公交用大客车。

背景技术

当前国家大力提倡推广节能环保技术，千方百计的节能减排降低油耗便是汽车领域的重头戏，特别是对于新能源汽车。作为节能的一个点，发动机散热风扇都趋向于选择电子风扇，而非传统的由发动机带动的机械式风扇。因为电子风扇可以根据发动机中冷温度和进气温度的变化进行合理的启动和停止，从而一方面使发动机温度工作在最佳状态，另一方面较传统机械式风扇节省了不必要的能量损耗。因传统机械式风扇无论发动机水温高还是低，只要发动机启动风扇就会跟着运转，这样既不利于发动机水温有效调节，也造成发动机机械能的损耗。然而尽管电子风扇有这诸多好处，但是在使用电子风扇时碰到的难题是，因电子风扇本身启动特性，启动时电流很大，启动瞬间转动惯量特别大，从而造成风扇中心轴机械损耗也特别大，而温度的控制需要风扇的不断起停，这样对电子风扇中间转动轴的机械损耗非常大，久而久之容易造成风扇中心轴机械损坏而报废。为了避免启动电流的冲击，现在普遍采用让多个风扇同时启动，利用电池放电能力的限制来限制风扇的启动电流，从而减小启动惯量对风扇中心轴的冲击。现有技术虽然一定程度上能减小启动惯量对风扇中心轴的冲击，但是其缺点也是显而易见的，因为该技术是利用电池的放电能力来限制电流，多个风扇启动的瞬间电池处于过放状态，当风扇不断的起停，电池则不断的要处于过放状态，这样对电池寿命无疑是有影响的。其次因为要多个风扇同时启动，很大程度上限制了电子风扇对温度控制的灵活性。另外电池容量的选择上受到限制，如果电池容量选得过大，这种方式将失去作用。通过近一年的使用，事实证明现有技术虽然能在一定程度上延长风扇使用寿命，但是并没有解决根本问题，时间稍微长一点，风扇还是在陆续的毁坏之中。因此很有必要对此加以解决。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有电子风扇启动时电流很大，启动瞬间转动惯量特别大，不适宜频繁启动的不足，提出一种能有效限制启动电流，使电流慢慢增大，直到稳定状态，消除了瞬间的巨大转动惯量，从而根本上解决风扇机械损坏问题的电子风扇启动控制方法及装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种电子风扇软启动控制方法，采用三角波发生电路、RC充放电回路及比较器构成占空比可变PWM波控制功率MOS管实现软启动。通过计算设计固定频率的三角波发生电路，以此三角波信号u1作为基准，与一电压值u2进行比较，可得方波信号u3。当改变电压值u2从0不断增大到三角波信号u1峰值时，方波信号u3占空比将从100%不断变化到0%，这样便得到一个占空比从100%不断变化到0%并最终稳定在0%的状态的信号，如果用这个信号来控制功率开关管，即可实现软启动的功能。电压值u2可以通过RC冲放电回路产生，适当调节匹配电阻电容的值即可调整占空比从100%变化到0%的时间变化。本方案设计三角波工作频率为2k，占空比从100%到0%的变化时间为2s，即风扇在接到启动命令后2s内，转速从0慢慢增大直到达到最高转速，实现软启动功能，避免了启动时巨大转动惯量对风扇中心轴的冲击。考虑到外部对风扇的多种调节控制，本控制器还可接收外部电压控制信号及PWM控制信号，通过给定幅值不同的电压信号或占空比可调的PWM信号，能及方便的实现对风扇的调速功能。

根据上述方法所提出的电子风扇软启动控制器是：一种电子风扇软启动控制器，至少包括三角波发生电路、RC充放电回路、比较电路、开关及驱动电路；所述三角波发生电路由比较器U1、比较器U2和电阻电容组合构成；所述RC充放电回路由电阻R4与电容C2组合构成；所述比较电路由比较器U3构成；所述开关及驱动电路由放大器为主构成。三角波发生电路通过导电线与比较电路的正极电连接，RC充放电回路通过导电线与比较电路的负极电连接，比较电路的输出与开关及驱动电路的输入电连接。

工作时，由比较器U1、比较器U2和电阻电容进行匹配设计得到三角波发生电路，三角波的频率可通过改变电容和电阻值调节；由R4,C2构成RC充放电回路，调节其值可改变软启动时间；三角波发生信号和RC充放电回路通过U3比较器则可产生脉宽可调的PWM控制信号；再将该信号通过由放大器为主构成的驱动电路来控制开关MOS管，从而实现风扇的软启动控制功能。

本发明的关键点是：

（1）采用三角波发生电路、RC充放电回路及比较器构成占空比可变PWM波控制功率MOS管从而实现软启动的技术方案。

（2）通过接收可调电压控制信号实现对风扇的无级调速功能。

（3）通过接收占空比可调PWM控制信号实现对风扇的无级调速功能。

（4）由于具备（3）述功能，本发明还可作为发电机的励磁控制使用。

本发明因采用电阻，电容，二极管及比较器等常用元件巧妙构成软启动所需的关键控制信号即占空比可变的PWM波，成本低廉，但功能稳定可靠。另外本发明在实现风扇软启动的基础上，设有外部电压控制接口和PWM控制接口，使其可以用于风扇的无级调速，发电机励磁控制等功能，大大扩展了本发明的应用范围。开关电路采用能通过近200安培，而内阻仅为几毫欧的功率MOS管，使其功耗小，发热量低，使其在风扇软启动，风扇调速，励磁控制等应用上性能极为优越。

附图说明

图1是本发明的电子风扇软启动控制器原理框图；

图2是本发明的三角波u1与方波信号u3比较曲线图；

图3是本发明的三角波u1与电压信号u2比较曲线图；

图4是本发明的电气原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

一种电子风扇软启动控制方法，通过计算设计固定频率的三角波发生电路，以此三角波信号u1（如图２所示）作为基准，与一电压值u2进行比较，可得方波信号u3（如图３所示）。当改变电压值u2从0不断增大到三角波信号u1峰值时，方波信号u3占空比将从100%不断变化到0%，这样便得到一个占空比从100%不断变化到0%并最终稳定在0%的状态的信号，如果用这个信号来控制功率开关管，即可实现软启动的功能。电压值u2可以通过RC冲放电回路产生，适当调节匹配电阻电容的值即可调整占空比从100%变化到0%的时间变化。本方案设计三角波工作频率为2k，占空比从100%到0%的变化时间为2s，即风扇在接到启动命令后2s内，转速从0慢慢增大直到达到最高转速，实现软启动功能，避免了启动时巨大转动惯量对风扇中心轴的冲击。考虑到外部对风扇的多种调节控制，本控制器还可接收外部电压控制信号及PWM控制信号，通过给定幅值不同的电压信号或占空比可调的PWM信号，能及方便的实现对风扇的调速功能。

根据上述方法所提出的电子风扇软启动控制器是：一种电子风扇软启动控制器，至少包括三角波发生电路、RC充放电回路、比较电路、开关及驱动电路（如图１所示）；所述三角波发生电路由比较器U1、比较器U2和电阻电容组合构成；所述RC充放电回路由电阻R4与电容C2组合构成；所述比较电路由比较器U3构成；所述开关及驱动电路由放大器为主构成。三角波发生电路通过导电线与比较电路的正极电连接，RC充放电回路通过导电线与比较电路的负极电连接，比较电路的输出与开关及驱动电路的输入电连接。考虑到外部对风扇的多种调节控制，本控制器在比较电路的输入与输出两端还设有接收外部电压控制信号及PWM控制信号的接口，通过给定幅值不同的电压信号或占空比可调的PWM信号，能及方便的实现对风扇的调速功能。

如图４所示，本发明的电子风扇软启动控制器，由三角波发生电路、RC充放电回路、比较电路、开关及驱动电路组成。由U1,U2,和电阻电容进行匹配设计得到三角波发生电路，三角波的频率可通过改变电容和电阻值调节；由R4,C2构成RC充放电回路，调节其值可改变软启动时间；三角波发生信号和RC充放电回路通过U3比较器则可产生脉宽可调的PWM控制信号；再将该信号通过由放大器构成的驱动电路来控制开关MOS管，从而实现风扇的软启动控制功能。

Claims

1.一种电子风扇软启动控制方法，其特征在于：采用三角波发生电路、RC充放电回路及比较电路构成占空比可变PWM波控制功率MOS管实现软启动；通过计算设计固定频率的三角波发生电路，以此三角波信号作为基准，与一电压值进行比较，可得方波信号，当改变电压值从0不断增大到三角波信号峰值时，方波信号占空比将从100%不断变化到0%，这样便得到一个占空比从100%不断变化到0%并最终稳定在0%的状态的信号，如果用这个信号来控制功率开关管，即可实现软启动的功能；所述电压值通过RC充放电回路产生，适当调节匹配电阻电容的值即可调整占空比从100%变化到0%的时间变化；所述三角波工作频率为2k，占空比从100%到0%的变化时间为2s，即风扇在接到启动命令后2s内，转速从0慢慢增大直到达到最高转速，实现软启动；在比较电路的输入与输出两端还设有接收外部电压控制信号及PWM控制信号的接口，通过给定幅值不同的电压信号或占空比可调的PWM信号，能方便的实现对风扇的调速。

2.一种实现权利要求1所述电子风扇软启动控制方法的电子风扇软启动控制器，其特征在于：至少包括三角波发生电路、RC充放电回路、比较电路、开关及驱动电路；所述三角波发生电路由比较器U1、比较器U2和电阻电容组合构成；所述RC充放电回路由电阻R4与电容C2组合构成；所述比较电路由比较器U3构成；所述开关及驱动电路由放大器为主构成；三角波发生电路通过导电线与比较电路的正极电连接，RC充放电回路通过导电线与比较电路的负极电连接，比较电路的输出与开关及驱动电路的输入电连接；在比较电路的输入与输出两端还设有接收外部电压控制信号及PWM控制信号的接口，通过给定幅值不同的电压信号或占空比可调的PWM信号，能方便的实现对风扇的调速。