CN102062460B

CN102062460B - 一种空调机组的精确送风系统及其实现方法

Info

Publication number: CN102062460B
Application number: CN 201110022697
Authority: CN
Inventors: 王倩; 王冠; 王敏忠; 邓安均; 赵人杰
Original assignee: Sichuan Yimikang Environment Technology Co Ltd
Current assignee: Sangruisi Medical Technology Co.,Ltd.
Priority date: 2011-01-20
Filing date: 2011-01-20
Publication date: 2013-05-22
Anticipated expiration: 2031-01-20
Also published as: CN102062460A

Abstract

本发明公开了一种空调机组的精确送风系统，属于电信机房温度控制技术，主要解决了现有技术中空调的送风量不受环境实际温度控制从而影响温度调节度的问题。该空调机组的精确送风系统，主要包括风机和控制器，其特征在于，所述控制器包括上位控制器和下位控制器，其中上位控制器包括微处理器，分别与微处理器连接的输入装置、输出装置、温度传感器和控制开关，所述下位控制器与该输出装置连接，而风机则与下位控制器连接。本发明还公开了上述硬件的实现方法，通过本发明，不仅实现了送风量的精确控制，保证了电信设施的工作环境温度始终处于最佳温度，使本发明的实用价值大大提高。

Description

一种空调机组的精确送风系统及其实现方法

技术领域

本发明涉及一种空调，具体地说，是涉及一种空调机组的精确送风系统及其实现方法。

背景技术

随着国家对节能减排工作的日益重视，近年来国内一些单位针对电信机房的节能技术展开了研究，并开发了相关的设备，其中比较典型的一种改进是：采用新风控制系统对机房环境控制系统进行节能改造，实现方式是在机房内增加一套独立的新风系统，但是这种方案需要对机房进行较大改造，因此，该方案应用于大型机房尤其是应用于设备密集的机房时往往会受到较大的限制。

更重要的是，现有的新风系统只能由系统单向地对环境温度进行调节，并不能根据环境温度来改变风机的转速，实现对环境温度的调节，并达到一定的精确度。因此，新风系统由于长期单向工作不仅可能造成资源浪费，而且也不能很好地对环境温度进行精确调节，新风系统的实用价值也并不能得到充分体现。

发明内容

本发明的目的在于提供一种智能精确送风空调，通过对其控制器的设计，实现对风机转速的调节，进而实现对送风量的精确控制，以解决现有技术存在的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种空调机组的精确送风系统，主要包括风机和控制器，所述控制器包括上位控制器和下位控制器，其中上位控制器包括微处理器，分别与微处理器连接的输入装置、输出装置、温度传感器和控制开关，所述下位控制器与该输出装置连接，而风机则与下位控制器连接。

一方面，所述上位控制器中还设置有与微处理器连接的反馈模块，该反馈模块还与下位控制器连接。

为了便于工作人员观察环境温度是否正常，所述上位控制器中还设置有与微处理器连接的显示装置。

为了便于上位控制器与外部系统的数据交流，和对其他用户端的控制，所述上位控制器中还设置有分别与微处理器连接的通讯端口和脉冲宽度调整器。

另一方面，所述下位控制器包括依次连接的滤波器、电压检测模块、频率跟踪模块、PWM控制器、电流检测模块、频率检测模块、控制模块和隔离驱动模块。

为了防止风机绕组产生的谐波对风机电压产生影响，所述下位控制器中还设置有EMI滤波器，该EMI滤波器的输入端与PWM控制器连接，输出端与电流检测模块连接。

进一步地，为了避免上位控制器中输出的控制信号受到外界信号的影响，并最终影响到风机送风量的准确度，所述下位控制器中还设置有数字滤波器，该数字滤波器的输入端与频率检测模块连接，输出端与控制模块连接，所述上位控制器中的输出模块通过该数字滤波器与控制模块连接。

所述电流检测模块还与控制模块直接连接。

在上述硬件基础上，本发明还提供了一种空调机组的精确送风系统的实现方法，包括以下步骤：

（1）通过温度传感器实时地采集空调机组应用环境中的温度，并处理成电信号传输至微处理器；

（2）微处理器根据温度传感器采集到的环境温度来控制脉冲宽度调整器进行脉冲调整，以调整上位控制器的输出电压；

（3）下位控制器对外部输入的风机电压进行电压精确控制处理，然后与上位控制器的输出电压共同进行数字滤波；

（4）在控制模块的控制下，将数字滤波后的风机电压和上位控制器的输出电压处理成适合当前环境温度需要的调节电压；

（5）隔离驱动模块采用光电隔离方式驱动风机，风机在调节电压作用下改变风机转速，向空调机组的应用环境中定量送风，实现风量的精确控制。

所述步骤（3）中电压精确控制处理包括以下步骤：a.对外部输入的风机电压进行滤波处理，过滤风机电压中的高次谐波；b.检测风机电压值是否过高或过低，并对风机进行高低压保护；c.检测风机电压的频率，并控制其零点；d.过滤风机绕组产生的谐波；e.判断风机是否过流、卡转；f.检测风机的转速是否正常。

所述脉冲宽度调整器主要是通过改变脉冲的宽度来调整设备的工作状态，进而控制风机的转速，实现对温度的调整。

本发明的设计原理：通过实时获取空调机组应用环境的温度，并根据实际温度与预设的标准值来确定温度差，由此确定风机需要送出的风量；同时，对外部输入的风机电压进行精确处理，尽可能地减小外部因数的影响，确保风机在处理后的风机电压下送出的风量得到精确控制，使环境温度在风机的调节下快速准确地稳定在预设的环境温度标准值，从而保证环境中设施的正常工作。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1.本发明构思严谨，设计巧妙，结构简单，安装方便，可不对机房进行任何改造，只须用控制器替代原来的防静电地板便实现了安装。对于设备密集的机房来说，安装方便具有极高的实用价值，能够为使用方提供极大的方便。

2. 本发明中控制器采用上下位控制器分别设计的模式，增加了控制系统的灵活性并提高了可靠性。上位控制器在弱电工况下工作，主要负责信电采集、计算、通信等功能，具有良好的功能扩展性；下位控制器专门负责风机的调速控制，有针对性地增加了电路的抗干扰、电气保护等功能，确保了可靠性。

3.本发明通过环境中的实际温度来决定风机的送风量，并通过多重数据处理手段，尽可能地减少杂波对风机电压的影响，以保证送风量得到精确控制，从而满足调节环境温度的实际需要，避免调节过度的问题；同时，送风量的精确控制，还能确保资源的充分利用，避免能源浪费，从而达到节约使用成本的目的。

附图说明

图1为本发明中上位控制器的系统框图。

图2为本发明中下位控制器的系统框图。

图3为本发明的系统流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，本发明的具体实施方式包括但不限于下述实施例。

实施例

如图1～图2所示，一种空调机组的精确送风系统，主要包括风机，以及控制风机转速的控制器。其中，控制器由上位控制器和下位控制器构成，所述上位控制器主要用于采集空调机组应用环境的温度，并由微处理器处理后产生控制风机的控制信号，供下位控制器使用；而下位控制器主要处理外部电源输入的为风机提供的工作电压，除去其中的各种不利影响，确保其精度，同时，对上位控制器输出的控制信号进行精度处理，并以此为依据，使风机在风机电压控制下，送出适当的风量，将环境中的实际温度准确调节到与预先设定的环境温度值一致。

具体地说，所述上位控制器在硬件组成上主要由微处理器、温度传感器、脉冲宽度调整器、输入装置、输出装置和控制开关，另外，还设置有显示装置、反馈模块和通讯接口。所述微处理器负责处理来自各个功能模块的数据信息，同对各个功能模块实现控制；温度传感器负责实时采集环境温度，并将之转换成电信号，传输至微处理器，供微处理器使用；脉冲宽度调整器则用于在系统扩展时对扩展的外部系统进行电压控制；输入装置用于向微处理器输入温度预设置，以及紧急情况下人工调整电压之用；输出装置用于输出上位控制器处理后的控制信号，供下位控制器使用；显示装置用于显示当前的环境温度信息，以便工作人员随时检查，防止系统出现问题时造成温度过高影响机房设备的正常工作；反馈模块为系统提供信号补偿，以减小误差；通讯接口作为上位控制器与外部系统的连接端口，用于实现与外部系统的数据交流。所述下位控制器主要包括对外部输入的风机电压进行精确处理的多个处理模块，以及用于对外部输入电压进行调节的控制模块和驱动模块，上述处理模块主要有滤波器、电压检测模块、频率跟踪模块、PWM控制器、EMI滤波器、电流检测模块和频率检测模块，其中，滤波器用于过滤来自电网的高次谐波，以及防止控制器的高次谐波对电网形成反射；电压检测模块用于检测外部输入的电压高低，防止电压过高或过低影响风机的正常工作甚至损坏风机；频率跟踪模块用于检测电网的频率，并控制其零点；PWM控制器用于对电网中的功率进行控制；EMI滤波器用于过滤风机绕组产生的谐波；电流检测模块用于判断风机是否过流、卡转等意外情况，而频率检测模块则用于检测风机的转速是否正常。

本发明的工作过程如下：

在将本发明所述的硬件设施安装于电信机房的制冷系统之后，首先打开控制开关，使整个系统开始运转。此时，一方面，温度传感器开始实时地采集环境温度，并将采集到的温度信号转换为电信号，传输给微处理器，微处理器加入反馈模块给出的反馈信号，对由温度信号转换而来的电信号进行补偿，减小系统给温度信号带来的误差。另一方面，下位控制器对外部输入的风机电压进行精度处理，首先过滤掉来自电网的高次谐波，减小外部杂波对电压信号的影响；此后，由电压检测模块判断该电压值是否适合风机，特别是判断风机电压是否过高或过低，风机的工作电压为220V或380V，如果外部输入的风机电压远远低于220V，将不能使风机正常工作，而如果外部输入的风机电压远远高于380V，将极可能会损坏风机。当适合风机工作的电压到达频率跟踪模块时，频率跟踪模块对检测电网的频率，并控制其零点，然后再由PWM控制器对功率进行控制，保证其始终处于风机能使用的功率范围内，再经过EMI滤波器对风机绕组产生的谐波进行过滤，最后由电流检测模块和频率检测模块判断风机是否过流和风机转速是否正常，若风机的情况一切正常，下位控制器则由数字滤波器对上位控制器输出的信号进行数字滤波，并在控制信号与精确处理后的风机电压的作用下，使风机向环境中定量送风，保证环境温度在该风量的作用下调节至电信机房实际需要的温度，保证电信机房内的设施正常工作。

按照上述实施例，便可很好地实现本发明。

Claims

1.一种空调机组的精确送风系统，主要包括风机和控制器，其特征在于，所述控制器包括上位控制器和下位控制器，其中上位控制器包括微处理器，分别与微处理器连接的输入装置、输出装置、温度传感器和控制开关，所述下位控制器与该输出装置连接，而风机则与下位控制器连接，所述下位控制器包括依次连接的滤波器、电压检测模块、频率跟踪模块、PWM控制器、电流检测模块、频率检测模块、控制模块和隔离驱动模块；所述上位控制器中还设置有与微处理器连接的反馈模块，该反馈模块还与下位控制器连接；所述上位控制器中还设置有与微处理器连接的显示装置；所述上位控制器中还设置有分别与微处理器连接的通讯端口和脉冲宽度调整器；所述下位控制器中还设置有EMI滤波器，该EMI滤波器的输入端与PWM控制器连接，输出端与电流检测模块连接；所述下位控制器中还设置有数字滤波器，该数字滤波器的输入端与频率检测模块连接，输出端与控制模块连接，所述上位控制器中的输出模块通过该数字滤波器与控制模块连接。

2.根据权利要求1所述的一种空调机组的精确送风系统，其特征在于，所述电流检测模块还与控制模块直接连接。

3.一种空调机组的精确送风系统的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）通过输入装置向微处理器预设环境温度标准值；

（2）通过温度传感器实时地采集空调机组应用环境中的实际温度，并处理成电信号传输至微处理器；

（3）微处理器根据温度传感器采集到的实际温度与预设的环境温度标准值，来确定温度差；

（4）在上位控制器工作的同时，下位控制器对外部输入的风机电压进行电压精确控制处理，将处理后的风机电压信号反馈回上位控制器，所述电压精确控制处理包括

a.利用滤波器对外部输入的风机电压进行滤波处理，过滤风机电压中的高次谐波，

b.判断风机电压值是否过高或过低，是，则返回风机电压输入端，重新输入电压，反之，则将该风机电压输入至频率跟踪模块，

c.检测风机电压的频率，并控制其零点，

d.由EMI滤波器对风机绕组产生的谐波进行过滤，

e.判断风机是否过流、卡转，是，则断开电路，并对风机进行维护，否，则将外部输入的风机电压输送至频率检测模块，

f.检测风机的转速是否正常，正常，则将外部输入的风机电压输送至控制模块，同时向反馈模块发送反馈信号，不正常，则断开电路，并对风机进行维护；

（5）上位控制器结合反馈信号和温度差计算需要风机送出的风量，并根据风量生成控制信号，传输至下位控制器，与处理后的风机电压共同进行数字滤波；

（6）控制模块根据控制信号来控制隔离驱动模块，驱动风机向环境中定量送风，送风结束即停止。