CN102828979A - 一种以风速为控制目标的风机控制方法及控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种以风速为控制目标的风机控制方法及控制装置，可应用在风机上，用以控制电机的转速，实现一个稳定的风速。本发明中以风速为控制目标的风机控制方法的特点在于，本方法是直接通过检测工作目标的风速，通过风速反馈的结果来修正风机的转速输出。对于完成安装的风道来说，截面是恒定的，保证了起始风速的基本恒定，就能实现风道口风速的基本稳定。此控制下，风机的转速并非常数，而是随风道风阻变化而变化。

Description

一种以风速为控制目标的风机控制方法及控制装置

技术领域

本发明涉及一种风机及其控制方法，更具体的，涉及一种以风速为控制目标的风机控制方法和控制装置。

背景技术

现有的风机对电机的应用，有两种，一种是完全利用鼠笼电机的自适应能力，特征是对负载变动应变不足；另一种是，跟踪电机的转速，通过负反馈实现转速输出稳定，其特征是响应快、精度高、初始刚度高，控制过程如下：（1）检测到转速的变化；（2）在主控制器中，也就是在电机控制器中与设定转速相比较，以差异作为负反馈控制。这样使电机的转速一直维持在目标转速上下一个很小的范围内浮动。

现有的风机至少包括一个电机、一个风扇和一个风道，风机系统的应用，是要实现某种送风能力，有风速要求，是追求送风速为最终目标的。恰恰是，遇到负载变化的系统，不论是以鼠笼电机特性自适应的方式，还是以速度反馈实现固定转速的方式，并不能实现一个稳定的风速。

基于上述的描述，亟需一个合理的风机控制方法及其控制装置，利用该风机控制方法及其装置，可以保证风速的稳定。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种以风速为控制目标的风机控制方法及其装置，在使用该方法及其装置时，直接通过检测工作目标的风速，通过风速反馈的结果来修正风机的转速输出。对于完成安装的风道来说，截面是恒定的，保证了起始风速的基本恒定，就能实现风道口风速的基本稳定。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种以风速为控制目标的风机控制方法，该控制方法包括以下步骤：

步骤（1）、风速测量单元（51）检测风道口处的风速值；

步骤（2）、将风速值与额定风速值进行比较，主控制单元发出转速修正指令；

步骤（3）、电机控制单元接受转速修正指令，对电机进行驱动控制；

步骤（4）、电机的转速跟踪单元发出转速变化反馈信号，回馈给电机控制单元；

步骤（5）、电机控制单元接受转速反馈信号，再次对电机的转速进行控制；

步骤（6）、重复上述步骤（1）到（5），进行多次循环修正，直至该风机的风速值等于该预设的额定风速值，并维持额定风速值。

作为优选，在步骤（2）中，是根据风速差-电机转速差公式，计算出该风速差值所对应的电机转速差值。

作为优选，在步骤（2）中，是根据预定的风速差值与电机转速差值的对应试验曲线图，计算出该风速差值所对应的电机转速差值。

一种以风速为控制目标的风机控制装置，该风机控制装置至少包括：

风速测量单元，可测出该风机风道口处的风速值；

主控制单元，把上述测得的风速值与额定风速值进行比较，发出一转速修正指令；

电机控制单元，接受主控制单元发出的转速修正指令，根据该指令对电机进行驱动控制，当收到转速跟踪单元发出的转速变化反馈信号时，再次对电机的转速进行控制，并且多次循环修正，达到并维持风速额定值；以及

转速跟踪单元，向电机转速控制单元发出转速变化反馈信号。

作为优选，所述风速测量单元包括一风速测量器，且该风速测量器是安装在风道出气端口处，且远离风扇。

作为优选，所述主控制单元是根据理论性的风速差-电机转速差公式，计算出该风速差值所对应的电机转速差值。

作为优选，所述主控制单元是根据预设的经过试验记录的风速差值与电机转速差值对应曲线图，计算出该风速差值所对应的电机转速差值。

本发明还提供一种风机上，该风机至少包括一个风扇，一个电机和一个风道，该电机通过控制自身的转速来控制风扇的转速，该风道具有一出气端，用来控制风速的基本稳定；其中，该风机还包括上述任一种的风机控制装置。

本发明的有益效果为，由于在风道的出口端的端口部，即风速测量单元设置了风速传感器，风速传感器可以将空气的流动速度变量转换成有一定对应关系的输出信号，并可连续监测所在地的风速大小，能够对所处风道的风速进行实时测量。主控制单元根据风量差-电机转速差公式或者预先经过试验记录的风速差与电机转速差对应曲线图来计算出该风速差值所对应的电机转速差值，由于该公式和该曲线图已经预先确定好了，所以使用时非常方便，并且很精确。电机控制单元可以接受主控制单元发出的转速修正指令，根据该指令对电机进行驱动控制。转速跟踪单元可以向电机控制单元发出转速变化反馈信号，当电机控制单元收到转速跟踪单元发出转速变化反馈信号时，再次对电机的转速进行控制，并且多次循环修正，达到并维持额定风速值。此时主控制单元再以该风机所产生的风速值为反馈控制参数，直至该风机的风速值等于该预设的风速值为止，所以利用此循环过程可以无限次的调整风机的风速，直到稳定位置。本发明中，检测环境风速，就是通过直接检测风机产生的效果，然后反过来控制风机的输出。与原来的控制方案相比，以“果”影响“因”，因果关系更加明确。

附图说明

图1是本发明提供的以风速为控制目标的风机控制方法流程图；

图2是本发明提供的以风速为控制目标的风机控制装置搭配在一台风机上的结构图；

图3是本发明提供的以风速为控制目标的风机控制装置的一种实施例的具体结构图。

图中：

1、电机，2、风扇，3、风道，4、风道出口端，5、风机控制模块，51、风速测量单元，52、主控制单元，53、电机控制单元，54、转速跟踪单元。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

图1是本发明提供的以风速为控制目标的风机控制方法流程图。其中：

步骤S11：用安装在风道出口端4处的风速传感器测量风道口处的风速值，并将测得的信号经过A/D转化器的转化变成数字信号，进而传递给主控制单元52。

步骤S12：将所测得的风速值与额定风速值进行比较，得出一风速差值信号，主控制单元52根据风速差值信号发出转速修正指令。

步骤S13：电机控制单元53接受主控制单元52发送来的转速修正指令，根据转速修正指令对电机1进行驱动控制。

步骤S14：转速跟踪单元54根据电机1的转速变化情况，发出转速变化反馈信号，回馈给电机控制单元53。

步骤S15：电机控制单元53接受转速反馈信号，再次对电机1的转速进行控制。

步骤S16：重复上述步骤（S11）到（S15），进行多次循环修正，直至该风机的风速值等于该预设的额定风速值，并维持额定风速值。

图2是本发明提供的以风速为控制目标的风机控制装置搭配在一台风机上的结构图。以风速为控制目标的风机控制单元5连接在风机的两端，用以控制风机的风速值。风机至少包括一个风扇2，一个电机1和一个风道3。其中风道3包括一进口端和一风道出口端4，风扇2安装在风道3的进口端，和一台电机1相连，电机1安装在风道3的一侧，该电机1通过控制自身的转速来控制风扇2的转速。该风道3的风道出口端4用来控制风速的基本稳定。

图3是本发明提供的以风速为控制目标的风机控制装置的一种实施例的具体结构图。与本实施例中，如图3所示，该风机控制单元5至少包括四个单元：风速测量单元51、主控制单元52、电机控制单元53以及转速跟踪单元54。

风速测量单元51用以测量风道出口端4处的风速。在此实施例中，风速测量单元51由风速传感器和A/D转换器组成。风速传感器安装在风道出口端4处，是一种将空气的流动速度变量转换成有一定对应关系的输出信号的装置。可连续监测安装地点的风速大小，能够对所处风道的风速进行实时显示。风速传感器测量的信号经过A/D转换器转化为数字信号，并把该数字信号传送给比较单元52进行下一步的处理应用。

主控制单元52前端和风速测量单元51相连接，后端和电机控制单元53相连接。该单元预先设置有额定风速值，工作时，把风速测量单元51测得并反馈来的风速值，与预设的额定风速值进行比较，产生一风速差值信号，主控制单元52根据该风速差值信号计算对应的电机转速差值信号，并发出一转速修正指令。

其中电机转速差值信号是根据一理论性的风速差-电机转速差公式或者根据一预先经过试验记录的风速差值与电机转速差值对应曲线图计算出的，由风速差值计算出该风速差值所对应的电机转速差值。

其中在利用风速差-电机转速差公式计算该风速差值所对应的电机转速差值时，应用的计算公式为：

Δn=KΔQ

其中

Δn：电机转速差值

ΔQ：风速差值

K：比例系数

从该公式可以看出，电机转速差值与风速差值成正比例关系，其比例系数为K。然而比例系数K与风扇的结构、叶片的形状、数量等有关，是个试验数据，但是每种风扇必须做实验来确定其相应的系数。

计算风速值所对应的电机转速时用到的另一种方法，即利用预先经过试验记录的风速差值与电机转速差值对应曲线图。然而不同的风道形状所对应的风速差值与电机转速差值对应曲线图是不一样的，也就是说针对每一个风机都要事先做大量的实验，来确定风速差值与电机转速差值的对应关系，才可以得出风速差值与电机转速差值的对应曲线图。

电机控制单元53前端和主控制单元52相连接，后端和电机1以及转速跟踪单元54相连，该单元向电机1发送控制信号，并接受转速跟踪单元54反馈回来的电机转速变化反馈信号。首先接受主控制单元52发出的转速修正指令，根据该指令对电机1进行驱动控制，当收到转速跟踪单元54发出转速变化反馈信号时，再次对电机1的转速进行控制，并且多次循环修正，达到并维持额定风速值。

转速跟踪单元54一端和电机1相连，一端和电机控制单元53相连接，用于把电机1的转速变化反馈信号反馈给电机控制单元53。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种以风速为控制目标的风机控制方法，其特征在于，该控制方法包括以下步骤：

步骤（1）、风速测量单元（51）检测风道口处的风速值；

步骤（2）、将风速值与额定风速值进行比较，主控制单元（52）发出转速修正指令；

步骤（3）、电机控制单元(53)接受转速修正指令，对电机(1)进行驱动控制；

步骤（4）、转速跟踪单元(54)发出转速变化反馈信号，回馈给电机控制单元(53)；

步骤（5）、电机控制单元(53)接受转速反馈信号，再次对电机(1)的转速进行控制；

步骤（6）、重复上述步骤（1）到（5），进行多次循环修正，直至该风机的风速值等于该预设的额定风速值，并维持额定风速值。

2.根据权利要求1所述的以风速为控制目标的风机控制方法，其特征在于，在步骤（2）中，是根据风速差-电机转速差公式，计算出该风速差值所对应的电机转速差值。

3.根据权利要求1所述的以风速为控制目标的风机控制方法，其特征在于，在步骤（2）中，是根据预定的风速差值与电机转速差值的对应试验曲线图，计算出该风速差值所对应的电机转速差值。

4.一种以风速为控制目标的风机控制装置，其特征在于，该风机控制装置至少包括：

风速测量单元（51），可测出该风机风道口处的风速值；

主控制单元（52），把上述测得的风速值与额定风速值进行比较，发出一转速修正指令；

电机控制单元（53），接受主控制单元（52）发出的转速修正指令，根据该指令对电机（1）进行驱动控制，当收到转速跟踪单元（54）发出的转速变化反馈信号时，再次对电机（1）的转速进行控制，并且多次循环修正，达到并维持额定风速值；以及

转速跟踪单元（54），向电机转速控制单元（53）发出转速变化反馈信号。

5.根据权利要求4所述的以风速为控制目标的风机控制装置，其特征在于，所述风速测量单元（51）包括一风速测量器，且该风速测量器是安装在风道（3）出气端口处，且远离风扇（2）。

6.根据权利要求4所述的以风速为控制目标的风机控制装置，其特征在于，所述主控制单元（52）是根据理论性的风速差-电机转速差公式，计算出该风速差值所对应的电机转速差值。

7.根据权利要求4所述的以风速为控制目标的风机控制装置，其特征在于，所述主控制单元（52）是根据预设的经过试验记录的风速差值与电机转速差值对应曲线图，计算出该风速差值所对应的电机转速差值。

8.一种以风速为控制目标的风机，该风机至少包括一风扇（2）、一电机（1）以及一风道（3），该风道（3）具有一风道出口端（4），该电机（1）通过控制自身的转速来控制风扇（2）的转速，以控制风速的基本稳定；

其特征在于，

该风机包括权利要求4-7中任一权利要求所述的风机控制装置。

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