CN102315809B - 风扇电机装置、空气流动性调节设备及风量控制方法 - Google Patents

风扇电机装置、空气流动性调节设备及风量控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明实施例公开风扇电机装置、空气流动性调节设备及风量控制方法，风扇电机装置包括：电机；用于驱动电机的驱动单元；用于检测流经电机的电流的检测单元；用于控制电机以给定转速恒速运行的恒速控制单元；校正单元，用于使恒速控制单元控制电机以预定的第一转速恒速运行以使系统输出预定风量；在检测单元所检测电流相对于与所述预定风量对应的预定电流的偏差超出预定范围时，获得与所述预定风量对应的系统实际特性参数值；获得与所述系统实际特性参数值对应的电机供电功率及第二转速；使恒速控制单元控制电机变为以所述第二转速恒速运行，并使驱动单元按所述供电功率驱动电机。本发明实施例可使空气流动性调节系统输出恒定风量。

Description

风扇电机装置、空气流动性调节设备及风量控制方法
技术领域
本发明涉及电机，尤其涉及风扇电机。
背景技术
通风、空调等系统通常由风扇电机驱动实现空气流动性调节。当如外部风压、管道状况等变化导致系统的静态压力发生变化时，其出风量也会相应改变。本发明旨在提供可使系统即使在静态压力发生变化时仍可输出恒定风量的技术方案。
发明内容
本发明一方面的实施例提供一种风扇电机装置，包括：电机；用于驱动所述电机的驱动单元；用于检测流经电机的电流的检测单元；用于控制电机以给定转速恒速运行的恒速控制单元；校正单元，用于使恒速控制单元控制电机以预定的第一转速恒速运行以使系统输出预定风量；在检测单元所检测电流相对于与所述预定风量对应的预定电流的偏差超出预定范围时，获得与所述预定风量对应的系统实际特性参数值；获得与所述系统实际特性参数值对应的电机供电功率及第二转速；使恒速控制单元控制电机变为以所述第二转速恒速运行，并使驱动单元按所述供电功率驱动电机。
本发明另一方面的实施例提供一种空气流动性调节设备，具有如上述所述的风扇电机装置。
本发明再一方面的实施例提供一种空气流动性调节系统的风量控制方法，所述系统由风扇电机驱动，所述方法包括：
使电机以预定的第一转速恒速运行以使系统输出预定风量；
检测流过电机的实际电流，若所述实际电流相对于与所述预定风量对应的预定电流的偏差超出预定范围，则获得与所述预定风量对应的系统实际特性参数值；
获得与所述系统实际特性参数值对应的电机供电功率及第二转速；
按所述供电功率向电机供电，并使电机以所述第二转速恒速运行。
根据本发明所举实施例，可使空气流动性调节系统即使在外部环境发生变化导致静态压力发生变化时仍可输出恒定风量。
为了能更进一步了解本发明的特征以及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而所附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。
附图说明
附图中：
图1是本发明一实施例的风扇电机装置的结构示意图；
图2是本发明一实施例的风量控制方法的流程图；
图3是本发明一实施例中风扇特性曲线及系统特性曲线示意图。
具体实施方式
下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其他有益效果显而易见。
参考图1，本发明一实施例的风扇电机装置包括电机12、驱动单元14、检测单元16、恒速控制单元18、以及校正单元20；其中：
较佳的，电机12为无刷直流电机，包括具有定子线圈的定子、与定子磁耦合的永磁铁转子、以及用于检测转子磁场的检测元件。
驱动单元14用于驱动电机12，包括：整流单元142，用于对交流电源30输出的交流电压进行整流；滤波单元144，用于对经整流的电压进行平滑滤波；以及逆变单元146，逆变单元146可由开关元件组成，由经平滑滤波后的直流电压供电，开关元件的接通或断开可由脉宽调制(PWM)信号控制，使得定子线圈以规定的方式通电。
检测单元16用于检测流过电机12的定子线圈的电流，恒速控制单元18用于例如采用闭环控制等方式控制电机12以给定转速恒速运行。本领域技术人员可以明了，检测单元16和恒速控制单元18可通过本领域的公知技术手段实现，因此此处不再赘述。
校正单元20用于通过动态调节以使系统输出恒定风量，包括：使恒速控制单元18控制电机12以预定的第一转速恒速运行以使系统输出预定风量；在检测单元16所检测的电流相对于与所述预定风量对应的预定电流的偏差超出预定范围时，获得与所述预定风量对应的系统实际特性参数值；获得使系统具有所述实际特性参数值所需的电机供电功率及第二转速后输出，使恒速控制单元18控制电机变为以所述第二转速恒速运行，并使驱动单元14按所述供电功率驱动电机。其中，校正单元20可包括存储单元22用于至少存储风扇特性参数值和对应的电机运行参数值。
可以理解的，本发明实施例的风扇电机装置可适用于如换气装置、鼓风机、空调等具有空气流动调节功能的电气设备。
参考图2，本发明另一实施例提供一种空气流动性调节系统的风量控制方法，所述系统由风扇电机装置驱动。所述方法包括下面的S1～S4：
S1、使电机以预定的第一转速Ns1恒速运行以使系统输出预定风量Qs。
较佳的，第一转速Ns1可以基于安装人员在安装设备时运行的自动预校正所获得。安装人员例如可通过用户界面指定一个基准风量Qt，通过自动预校正可获得输出该基准风量Qt所对应的系统操作点及相应的电机运行参数。具体可包括：
S11)根据预先存储的风扇特性参数及电机运行参数表(以下简称FM表)，获得与该基准风量Qt和零静压对应的电机转速值及供电电压值；
其中，风扇特性参数包括静压P、风量Q，电机运行参数包括电机转速N、电机电流I、电机供电电压V、功率W。参见图3，V1，V2，V3三条曲线分别代表以电压V1，V2，V3向电机供电时的风扇特性曲线，曲线上的每个点(Q，P)具有与其一一对应的电机转速N和电机电流I。
S12)以所获得的供电电压值向电机供电，并检测电机的实际运行参数值，如转速N1或电流I1。
S13)根据FM表，获得与电机的实际运行参数值对应的系统操作点(Q1，P1)；其中，若实际参数值在FM表中，可通过查表直接获得对应的系统操作点(Q1，P1)，若实际参数值不在FM表中，可依据FM表中的相关数据通过插值等数学方法获得(Q1，P1)。
S14)依公式K1＝Q1/√(P1)计算出系统的系统常数；本发明申请文件中，“√(*)”表示*的平方根。
S15)依公式Pt＝(Qt/K1)2计算出Pt，得到系统输出基准风量Qt所对应的操作点(Qt，Pt)。
S16)根据FM表，获得与系统操作点(Qt，Pt)对应的电机运行参数It，Nt；可以理解的，电机运行参数也可通过直接查表或查表并插值的方式获得。
S17)存储操作点(Qt，Pt)及对应的电机运行参数It，Nt。
本实施例中，可使基准风量Qt与预定风量Qs相同，此时转速Nt和It即为第一转速Ns1和预定电流Is1。可以理解的，在本发明的其他实施例中，基准风量Qt与预定风量Qs也可不同，则可按照与基准风量Qt和预定风量Qs相同的比例关系，基于Nt，It获得第一转速Ns1及预定电流Is1。
S2、检测流过电机定子线圈的实际电流Is2，若所述实际电流Is2相对于与预定风量Qs对应的预定电流Is1的偏差超出预定范围，则获得与预定风量Qs对应的系统实际特性参数值。
系统在使用过程中，静态压力可能会产生变化。本实施例中，当电机的实际电流Is2相对于与预定风量Qs对应的预定电流Is1的偏差超出预定范围时，说明系统的实际输出风量已偏离预定风量Qs超出一定范围(也即系统的特性曲线已偏离X1，例如偏离至X2)，因此需要调节电机以使系统在静压变化后仍然输出预定风量Qs。
其中，获得与预定风量Qs对应的系统实际特性参数值包括：
S21)依据FM表，获得与实际电流Is2对应的风扇特性参数值(Qs2,Ps2)。
S22)依公式K2＝Qs2/√(Ps2)计算系统的实际系统常数K2。
S23)依公式Ps＝(Qs/K2)2计算出Ps，得到系统输出预定风量Qs所对应的操作点(Qs，Ps)。
S3、获得与所述系统实际特性参数值对应的电机供电功率Ws2及第二转速Ns2；具体的，也可依据FM表通过直接查表或查表并插值的方式获得供电功率Ws2及第二转速Ns2。
S4、按供电功率Ws2向电机供电，并使电机以第二转速Ns2恒速运行。具体的，可以通过调节用于控制逆变单元的PWM信号的占空比来实现电机供电功率的调整。可以理解的，也可以通过其他方式实现电机供电功率的调整。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种风扇电机装置，包括：
电机；
用于驱动所述电机的驱动单元；
用于检测流经电机的电流的检测单元；
用于控制电机以给定转速恒速运行的恒速控制单元；
校正单元，用于使恒速控制单元控制电机以预定的第一转速恒速运行以使系统输出预定风量；在检测单元所检测电流相对于与所述预定风量对应的预定电流的偏差超出预定范围时，获得与所述预定风量对应的系统实际特性参数值；依据风扇特性参数值和对应的电机运行参数表通过直接查表或查表并插值的方式获得与所述系统实际特性参数值对应的电机供电功率及第二转速；使恒速控制单元控制电机变为以所述第二转速恒速运行，并使驱动单元按所述供电功率驱动电机，所述校正单元包括存储单元用于至少存储所述风扇特性参数值和对应的电机运行参数表；
其中，获得与所述预定风量对应的系统实际特性参数值包括：依据预先存储的风扇特性参数及电机运行参数表，获得与实际电流Is2对应的风扇特性参数值Qs2,Ps2，其中，Qs2为与所述实际电流Is2对应的风量，Ps2为与所述实际电流Is2对应的静压；依公式K2＝Qs2/√(Ps2)计算系统的实际系统常数K2；依公式Ps＝(Qs/K2)2计算出Ps，获得与所述预定风量Qs对应的系统实际特性参数值Qs，Ps，其中Qs为预定风量，Ps为与所述预定风量Qs对应的静压。
2.如权利要求1所述的风扇电机装置，其特征在于，所述驱动单元包括逆变单元。
3.如权利要求2所述的风扇电机装置，其特征在于，所述逆变单元由PWM信号驱动。
4.如权利要求3所述的风扇电机装置，其特征在于，所述驱动单元通过控制所述PWM信号的占空比来控制电机的供电功率。
5.如权利要求1至4任一项所述的风扇电机装置，其特征在于，所述电机为无刷直流电机。
6.一种空气流动性调节设备，包括如权利要求1至5任一项所述的风扇电机装置。
7.一种空气流动性调节系统的风量控制方法，所述系统由风扇电机驱动，其特征在于，所述方法包括：
使电机以预定的第一转速恒速运行以使系统输出预定风量；
检测流过电机的实际电流，若所述实际电流相对于与所述预定风量对应的预定电流的偏差超出预定范围，则获得与所述预定风量对应的系统实际特性参数值；
依据所存储的风扇特性参数值和对应的电机运行参数表通过直接查表或查表并插值的方式获得与所述系统实际特性参数值对应的电机供电功率及第二转速；
按所述供电功率向电机供电，并使电机以所述第二转速恒速运行；
获得与所述预定风量对应的系统实际特性参数值包括：
依据预先存储的风扇特性参数及电机运行参数表，获得与所述实际电流Is2对应的风扇特性参数值Qs2,Ps2，其中，Qs2为与所述实际电流Is2对应的风量，Ps2为与所述实际电流Is2对应的静压；
根据所获得的风扇特性参数值，依公式K2＝Qs2/√(Ps2)获得系统的实际系统常数K2；
根据所述系统常数K2，依公式Ps＝(Qs/K2)2计算出Ps，获得与所述预定风量Qs对应的系统实际特性参数值Qs，Ps，其中Qs为预定风量，Ps为与所述预定风量Qs对应的静压。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：对系统进行预校正获得所述第一转速及预定电流。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
对系统进行预校正获得一基准风量及对应的电机运行参数值；
按照与所述基准风量和所述预定风量相同的比例关系，基于获得的电机运行参数值得到所述第一转速及预定电流。
10.如权利要求7至9任一项所述的方法，其特征在于，所述特性参数至少包括静态压力。
11.如权利要求7至9任一项所述的方法，其特征在于，所述电机运行参数至少包括电机转速、电机供电功率和电机供电电流其中之一。
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