CN104917347B - 一种ecm电机及其应用的hvac系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种ECM电机，所述的ECM电机包括电机和电机控制器，控制线路板上集成有微处理器、逆变电路、档位检测电路、存储器和电源部分，档位检测电路连接若干路档位输入线，档位检测电路包括若干块电流传感单元，电流传感单元检测若干路档位输入线的24V低压交流信号，当微处理器接收到某一路档位输入线的24V低压交流启动信号时，微处理器要延时一段的启动时间t1才启动电机，当该路档位输入线由24V低压交流变为0V停止信号时，微处理器要延时一段的关停时间t2才关停电机，启动延时时间t1和关停延时时间t2存储在存储器里面，通过软件编程的方式建立若干个档位对应的延时时间表，解决ECM电机在HVAC系统中延时动作问题，灵活方便。

Description

一种ECM电机及其应用的HVAC系统

技术领域：

本发明涉及一种ECM电机及其应用的HVAC系统。

背景技术：

近几年，随着电器领域竞争日趋激烈，对产品技术要求不断提高，如要求产品节能环保、可控性智能化程度高、开发周期短、噪音小等。作为核心部件——电机，无疑成为解决上述技术问题的关键部件，传统的家用中央空调里面的电机普遍采用单相交流电机PSC，单相交流电机，效率低，比较耗能、噪音也大，可控性智能程度低。

随着电机技术的发展，出现了永磁同步电机，该种电机带有电机控制器，利用电机控制器实现电流的电子换向的目的，所以行业里也有人简称ECM电机(electronicallycommutated motor)，永磁同步电机具有节能环保、可靠性和可控性都比较高、噪音小、容易实现智能化等特点，可以解决单向交流电机的不足，因此，现有的家用中央空调里面的单向交流电机逐渐被永磁同步电机所取替。

有鉴于此，目前已经开发出ECM电机可以直接替换原来的PSC电机，而无须改变PSC电机原来应用系统(例如HVAC空调控制系统)的电路结构，安装调试简单，降低开发成本。即ECM电机仿照PSC电机的接线方式直接与HVAC系统控制器连接。这种连接无疑是最简洁最快捷的，但还是存在如下问题：

现有的ECM电机大部分有3类调速方法：

1、恒温器的24V信号控制的档位调速，这种方式需要客户重新开发室内风机的调速控制板，功耗和噪音都较小；

2、利用HVAC系统控制器的高压信号控制的档位调速，这种方式的好处是可以直接取代PSC电机，不用再重新开发调速控制板，但是无法实现HVAC系统在连续风扇(fan only)模式下的低速运行，所以功耗和噪音都较大；

3、复杂的SCI通信调速，这种调速方法需要复杂的通信协议和复杂的调试控制板。为了解决上述调速方法的不足，提出了该方案。

申请着力于第一种调速方法进行开发ECM电机，因为其功耗和噪音都较小，符合节能环保的要求，而且已经得到解决方案使到客户重新开发室内风机的调速控制板，并且将解决方案申请了专利，在此不再详细叙述。

用恒温器THERMOSTAT的24V信号控制的ECM电机的档位调速和连续风扇模式(fanonly模式)下的低速运行，还要解决一个问题是：启动和停止延时问题，因为THERMOSTAT的24V制冷信号或者制热信号或者0V停止信号送到HVAC系统控制器时，HVAC系统控制器延时一定时间才执行操作，其原理是：当热泵制冷过程中，收到THERMOSTAT恒温器发出的停止信号，由于热泵停止工作后还留存一定得制冷量，所以需要风机在热泵停止工作后还要把残留的制冷量送出去，同理，在HVAC系统控制器收到THERMOSTAT恒温器发出的24V制冷信号，需要先启动热泵一段时间后，才启动风机送冷风，因此替换HVAC系统原来PSC风机电机的ECM电机必需也具有延时响应要求。

发明内容：

本发明的目的是提供一种ECM电机，通过软件编程的方式建立若干个档位对应的延时时间表，解决ECM电机在HVAC系统中延时动作问题，灵活方便。

本发明的另目的是提供一种HVAC系统，HVAC系统用ECM电机替换原来的PSC风机电机并且使恒温器的输出信号直接控制ECM电机，无需改变客户重新开发室内风机的调速控制板，用恒温器THERMOSTAT的24V信号控制的ECM电机的档位调速和连续风扇模式(fanonly模式)下的低速运行，使系统功耗和噪音都较小，而且ECM电机响应延时动作要求更好配合原来的HVAC系统控制器，结构简单，接线方便。

本发明的目的是通过下述技术方案予以实现的。

一种ECM电机，所述的包括电机和电机控制器，电机控制器包括控制盒和安装在控制盒里面的控制线路板，控制线路板上集成有微处理器、逆变电路、档位检测电路、存储器和电源部分，电源部分连接外部交流电源输入，电源部分的输出端为各部分电路供电，档位检测电路连接若干路档位输入线，档位输入线既可以只有一路也可以多路被选定处于导通状态，其余各路被选定处于断开状态没有电，档位检测电路包括若干块电流传感单元，每路档位输入线分别连接一块电流传感单元的输入端，电流传感单元的输出端连接微处理器的输入端，微处理器根据检测到的各路档位输入线通电状态信号选择电机的运行参数，并控制电机按选择的运行参数运行，电流传感单元检测若干路档位输入线的低压交流信号，其特征在于：当微处理器接收到某一路档位输入线的低压交流启动信号时，微处理器要延时一段的启动延时时间t1才启动电机，当该路档位输入线由2低压交流变为0V停止信号时，微处理器要延时一段的关停延时时间t2才关停电机，启动延时时间t1和关停延时时间t2存储在存储器里面，上述微处理器还连接有第一延时学习功能线SF和第二延时学习功能线H，第一延时学习功能线SF和第二延时学习功能线H通过A/D转换连接到微处理器，在延时学习模式下，通过人工的设置给第一延时学习功能线SF和第二延时学习功能线H依次输入或断开开关信号，微处理器通过检测第一延时学习功能线SF和第二延时学习功能线H的开关信号的时间差来获取每根档位输入线对应启动延时时间t1和关停延时时间t2。

上述所有档位输入线对应有启动延时时间t1和关停延时时间t2。

上述存储器里面存储有若干个延时时间表，每个延时时间表对应所有档位输入线设置启动延时时间t1和关停延时时间t2，微处理器选择其中一个延时时间表来控制电机运行，并且当前选中的延时时间表可以被延时学习或者串行通信的方法来修改。

上述所述的微处理器根据跳线方式或者拨码盘方式获取的信号来选择延时时间表来运行电机。

上述所述的微处理器带有延时学习模式，微处理器通过检测温控器。THERMOSTAT发出制冷，制热或者连续风扇信号，并检测HVAC系统电源信号的接通或者断开的时间来获取启动延时时间t1和关停延时时间t2，并自动存储在已经选好的延时时间表里面。

上述所述的微处理器还连接一串行通信单元，微处理器通过串行通信单元对外建立通信连接，并形成串行通信端口，用户可以利用串行通信端口重新改写已经选好的延时时间表。

上述所述的所述的电源部分包括倍压转换装置，通过在电源设置端口接插端子接通或者断开倍压转换装置，使倍压转换装置处于一倍压或者二倍压的运行状态，微处理器根据电源部分处于一倍压或者二倍压的运行状态来选择延时时间表来运行电机。

上述所述的开关信号可以是恒温器THERMOSTAT输出的24V交流信号或者是HVAC系统的电源信号。

上述的微处理器还连接有环形电流传感器和空气气温传感器，当ECM电机安装在燃气炉时，环形电流传感器并把信号通过模数转换后接到微处理器，用来给电机控制器提供监视引风机起停的功能，在燃气炉出风口安装一个空气气温传感器，空气气温传感器通过模数转换后接通微处理器，给电机控制器提供监视出风口气温的功能。

一种的HVAC系统，所述的HVAC系统用ECM电机替换原来的PSC风机电机，所述的HVAC系统包括恒温器THERMOSTAT、HVAC系统控制器，其中：

所述的ECM电机包括电机控制器和电机，电机控制器驱动电机运行，所述的电机控制器包括控制盒和安装在控制盒里面的控制线路板，控制线路板上集成有微处理器、逆变电路、档位检测电路、存储器和电源部分，电源部分连接外部交流电源输入，电源部分的输出端为各部分电路供电，档位检测电路连接若干路档位输入线；

所述的恒温器THERMOSTAT具有两24V交流电源输入端(R、C)、至少一个制冷信号输出端口和至少一个制热信号输出端口和一个连续风扇模式信号输出端口G，其中制冷信号输出端口和制热信号输出端口可输出24V交流信号，连续风扇模式信号输出端口G可输出24V交流信号，恒温器THERMOSTAT将制热信号输出端口、制冷信号输出端口和连续风扇模式信号输出端口G连接到HVAC系统控制器的信号输入端；

制热信号输出端口、制冷信号输出端口和连续风扇模式信号输出端口G分别连接到电机控制器的一路档位输入线，制热信号输出端口、制冷信号输出端口和连续风扇模式信号输出端口G中只有一个端口被选定处于导通状态输出24V交流信号，或者有两个或两个以上端口处于导通状态输出24V交流信号，档位检测电路包括若干个电流传感单元，每路档位输入线分别连接一个电流传感单元，电流传感单元的输出端连接微处理器的输入端，微处理器根据检测到的各路档位输入线通电状态信号选择电机的运行参数，并控制电机按选择的运行参数运行；其特征在于：当微处理器接收到某一路档位输入线的24V低压交流启动信号时，微处理器要延时一段的启动时间t1才启动电机，当该路档位输入线由24V低压交流变为0V停止信号时，微处理器要延时一段的关停时间t2才关停电机，启动延时时间t1和关停延时时间t2存储在存储器里面

上述所有的档位输入线对应有启动延时时间t1和关停延时时间t2。

上述存储器里面存储有若干个延时时间表，每个延时时间表对应所有档位输入线设置启动延时时间t1和关停延时时间t2，微处理器选择其中一个延时时间表来控制电机运行，并且当前选中的延时时间表可以被延时学习或者串行通信的方法来修改。

上述所述的微处理器根据跳线方式或者拨码盘方式获取的信号来选择延时时间表来运行电机。

上述所述的微处理器带有延时学习模式，微处理器通过检测温控器。

THERMOSTAT发出制冷，制热或者连续风扇信号，并检测HVAC系统电源信号的接通或者断开的时间来获取启动延时时间t1和关停延时时间t2，并自动存储在已经选好的延时时间表里面。

上述所述的微处理器还连接一串行通信单元，微处理器通过串行通信单元对外建立通信连接，并形成串行通信端口，用户可以利用串行通信端口重新改写存储器延时时间表来运行电机。

上述制热信号输出端口有2个，分别为W1端口和W2端口，制冷信号输出端口有2个，分别为Y1端口和Y2端口。

上述上述微处理器还连接有第一延时学习功能线SF和第二延时学习功能线H，第一延时学习功能线SF和第二延时学习功能线H通过A/D转换连接到微处理器，在延时学习模式下，通过人工的设置给第一延时学习功能线SF和第二延时学习功能线H依次输入或断开开关信号，微处理器通过检测第一延时学习功能线SF和第二延时学习功能线H的开关信号的时间差来获取每根档位输入线对应启动时间t1和关停时间t2。A/D转换可以是光耦隔离电路或者霍尔电流传感电路。

上述所述的开关信号可以是恒温器THERMOSTAT输出的24V交流信号或者是HVAC系统的电源信号。

本发明与现有技术相比，具有如下效果：

1)通过软件编程的方式建立若干个档位对应的延时时间表，解决ECM电机在HVAC系统中延时动作问题，灵活方便；

2)存储器里面存储有若干个延时时间表，用户可以根据实际需要选择延时时间表，结构简单，适用范围广，满足不同的需求，微处理器根据跳线方式或者拨码盘方式获取的信号来选择延时时间表来运行电机，使用方便，可靠性高；

3)微处理器带有延时学习模式，根据不同的实际使用场合，通过学习模式使ECM电机获得最佳的延时时间，满足不同客户、不同场合的使用要求，提高市场竞争力；

4)电机控制器集合了串行通信单元、倍压转换装置于一体，ECM电机使用更加方便，适用于不同的工作场合，工作可靠性高；

5)HVAC系统用ECM电机替换原来的PSC风机电机并且使恒温器的输出信号直接控制ECM电机，无需改变客户重新开发室内风机的调速控制板，用恒温器THERMOSTAT的24V信号控制的ECM电机的档位调速和连续风扇模式(fan only模式)下的低速运行，使系统功耗和噪音都较小，而且ECM电机响应延时动作要求更好配合原来的HVAC系统控制器，结构简单，接线方便；

附图说明：

图1是本发明ECM电机的立体图；

图2是本发明ECM电机的分解图；

图3是本发明ECM电机的结构剖视图；

图4是本发明ECM电机的电路原理方框图；

图5是本发明档位检测电路的具体电路图；

图6是本发明ECM电机的示意图；

图7是本发明电源部分的电路原理方框图；

图8是本发明整流电路和DC－DC转换电路的具体电路图；

图9是本发明串行通信单元的具体电路图；

图10是本发明转向设置电路的具体电路图；

图11是本发明HVAC系统在ECM电机延时学习时的电路原理方框图；

图12是本发明HVAC系统在ECM电机正常工作时的电路原理方框图；

图13是本发明HVAC系统在ECM电机延时学习时外加开关电源时的电路原理方框图.

具体实施方式：

下面通过具体实施例并结合附图对本发明作进一步详细的描述。

实施例一：如图1、图2、图3、图4和图5所示，本发明是一种ECM电机，所述的ECM电机包括电机1和电机控制器2，电机1包括转轴11、定子组件12、转子组件13和外壳组件14，转子组件13安装在转轴11上，定子组件12与外壳组件14安装在一起并嵌套在转子组件13外面，电机控制器2包括控制盒21和安装在控制盒21里面的控制线路板22，控制线路板22上集成有微处理器、逆变电路、档位检测电路、存储器和电源部分，电源部分连接外部交流电源输入，电源部分的输出端为各部分电路供电，转子位置检测电路通过霍尔元件Hall检测电机的转子位置信号并送到微处理器，微处理器通过逆变电路控制电机运行，档位检测电路连接若干路档位输入线，档位输入线有一路或者多路被选定处于导通状态，其余各路被选定处于断开状态没有电，档位检测电路包括若干块电流传感单元，每路档位输入线分别连接一块电流传感单元的输入端，电流传感单元的输出端连接微处理器的输入端，微处理器根据检测到的各路档位输入线通电状态信号选择电机的运行参数，并控制电机按选择的运行参数运行，电流传感单元检测若干路档位输入线的24V低压交流信号，当微处理器接收到某一路档位输入线的24V低压交流启动信号时，微处理器要延时一段的启动时间t1才启动电机，当该路档位输入线由24V低压交流变为0V停止信号时，微处理器要延时一段的关停时间t2才关停电机，启动时间t1和关停时间t2存储在存储器里面。

所有档位输入线对应有启动延时时间t1和关停延时时间t2。

存储器里面存储有若干个延时时间表，每个延时时间表对应若干路档位输入线设置启动延时时间t1和关停延时时间t2，微处理器根据用户选择某个延时时间表来控制电机运行。

若干路档位输入线是指5路档位输入线(N1、N2、N3，N4，N5)，也可以是小于5路的档位输入线如(N1、N2、N3)。

如图7、图8所示电源部分包括EMI或者EMC抗电磁干扰电路、整流电路和DC－DC变换电路，EMI或者EMC抗电磁干扰电路的输入端连接交流输入，EMI或者EMC抗电磁干扰电路的输出端与整流电路的输入端连接，整流电路输出母线电压VDC并与DC－DC变换电路连接，DC－DC变换电路输出母线+15V、+5V，母线电压VDC、+15V、+5V为各部分电路供电，整流电路包括一浪涌电流保护电路，DC－DC变换电路包括倍压转换装置。

在控制盒21上安装有引线护套3，5路档位输入线(N1、N2、N3，N4，N5)和其他引线4从引线护套3上引出，在引线护套3上安装有跳线盒5，如图6所示，在跳线盒5里面安装有电源设置端口51、转向设置端口52和串行通信端口53，电源设置端口51包括端口V+和V－，转向设置端口52包括端口R+和R－，串行通信端口53包括端口R/T和COMMON。

通过在电源设置端口51接插端子接通或者断开倍压转换装置，使倍压转换装置处于一倍压或者二倍压的运行状态，即在115VAC和230VAC进行转换，微处理器根据电源部分处于一倍压或者二倍压的运行状态来选择延时时间表来运行电机。

当断开倍压转换装置，倍压转换装置处于一倍压的运行状态，微处理器根据电源部分处于一倍压的运行状态，将载入第一延时时间表来控制电机运行。第一延时时间表的缺省值具体如下表1所示：

表1

当接通倍压转换装置，倍压转换装置处于二倍压的运行状态，微处理器根据电源部分处于二倍压的运行状态，将载入第二延时时间表来控制电机运行。第二延时时间表的缺省值具体如下表2所示：

表2

控制线路板22设置有拨码盘，拨码盘的输出端与微处理器连接，微处理器根据拨码盘的输出信号来选择延时时间表来运行电机。

例如拨码盘的码数组合0000代表第一延时时间表，微处理器将根据第一延时时间表来控制电机运行。第一延时时间表的缺省值具体如下表3所示：

表3

拨码盘的码数组合0001代表第二延时时间表，微处理器将根据第二延时时间表来控制电机运行。第二延时时间表的缺省值具体如下表4所示：

表4

拨码盘的码数组合0002代表第三延时时间表，微处理器将根据第三延时时间表来控制电机运行。第三延时时间表的缺省值具体如下表5所示：

表5

拨码盘的组合方式和延时时间表不仅限于上述例子，亦包括其他的拨码盘组合方式及其对应的延时时间表，在此不一一赘述。微处理器亦都可以根据跳线方式获取的信号来选择延时时间表来运行电机。

如图4、图6和图9所示，微处理器还连接一串行通信单元，微处理器通过串行通信单元对外建立通信连接，并形成串行通信端口53，串行通信端口53包括端口R/T和COMMON，用户可以利用串行通信端口53重新改写存储器的延时时间表来运行电机。

如图4、图6和图10所示，微处理器还与转向设置电路连接，通过在转向设置端口52接插端子J601接通或者断开转向设置电路，转向设置电路向微处理器输送控制信号，微处理器通过逆变电路控制电机的正转或者反转运行。

上述微处理器还连接有第一延时学习功能线SF和第二延时学习功能线H，第一延时学习功能线SF和第二延时学习功能线H通过A/D转换连接到微处理器，在延时学习模式下，通过人工的设置给第一延时学习功能线SF和第二延时学习功能线H依次输入或断开开关信号，微处理器通过检测第一延时学习功能线SF和第二延时学习功能线H的开关信号的时间差来获取每根档位输入线对应启动延时时间t1和关停延时时间t2。A/D转换可以是光耦隔离电路或者霍尔电流传感电路。

上述所述的开关信号可以是恒温器THERMOSTAT输出的24V交流信号或者是HVAC系统的电源信号。

微处理器带有延时学习模式，微处理器通过检测恒温器THERMOSTAT发出制冷或者制热信号并通过第一延时学习功能线SF输入到微处理器，微处理器并同时检测HVAC系统控制器相应的第二延时学习H线来获取启动延时时间t1和关停延时时间t2，并自动存储在当前选中的延时时间表里面，微处理器根据当前选中的延时时间表来运行电机。

当电源部分设置为115VAC的燃气炉应用场合时，此时电机控制器选中表1，假设用户已确定把档位输入线N5和N3接恒温器的制冷信号输出端口，把档位输入线N4和N2接恒温器的制热信号输出端口。第一延时学习功能线SF(以下简称SF线)接受恒温器THERMOSTAT24VAC信号，第二延时学习功能H线(以下简称H线)接受系统电源信号，第一延时学习功能线SF和第二延时学习功能H线的组合可以产生不同的控制逻辑和选择机制

学习制冷启动时延时，把引线SF+N5+N3同时接到恒温器THERMOSTAT的24VAC，提示电机进入启动延时学习模式。然后当事先确定好的启动延时结束后，比如3秒，接通H线到系统电源的火线L，此时电机开始运行。让电机控制器获取SF/N5/N3与H线在这个阶段分别接通的时间差，就是制冷的启动延时时间，并把表1对应N5和N3的t1更改为这个值。

接下来，保持电机在以上连线状态运行时，继续学习制冷停机时延。先把H线从系统电源的火线L断开，此时电机继续运行，然后当事先确定好的停机时延结束后，比如45秒，把SF+N5+N3从24VAC断开。让电机控制器获取SF/N5/N3与H线在停机阶段分别断开的时间差，就是制冷的停机延时时间，并把表1对应N5和N3的t2更改为这个值。

学习制热启动时延时，把引线SF+N4+N2同时接到恒温器THERMOSTAT的24VAC，提示电机进入启动延时学习模式。然后当事先确定好的启动时延结束后，比如60秒，接通H线到系统电源的火线L，此时电机开始运行。让电机控制器获取SF/N4/N2与H线在这个阶段分别接通的时间差，就是制热的启动延时时间，并把表1对应N4和N2的t1更改为这个值。调试人员应注意观察，选择的时延是否能让燃气炉正常运行并制热。

接下来，保持电机在以上连线状态运行时，继续学习制热停机时延。先把H线从系统电源的火线L断开，此时电机继续运行，然后当事先确定好的停机时延结束后，比如120秒，把SF+N4+N2从24VAC断开。让电机控制器获取SF/N4/N2与H在停机阶段分别断开的时间差，就是制热的停机延时时间，并把表1对应N4和N2的t2更改为这个值。

学习连续风扇延时，把引线SF+N5+N4+N3+N2+N1同时接到恒温器THERMOSTAT的24VAC，然后采用类似以上的步骤学习，并更改表1对应N1的t1和t2值。但是在许多应用里面，连续风扇无需延时，此时连续风扇延时的学习过程可跳过。

学习结束，断开SF线和H线并确定正常连线，下次开机就载入表1控制电机即可。

当电源部分设置为230VAC的空气处理机应用场合时，此时电机控制器选中表2，假设用户已确定要把N5和N3连到恒温器的制冷信号输出端口，把N4和N2连到恒温器的制热信号输出端口，把N1接到恒温器的连续风扇模式信号输出端口。

进入学习时延的模式：同以上115VAC设置下的步骤，只是接通SF和H线的时机要根据实际需要的制冷制热的时延来决定。并将启动延时时间和停止延时时间记录在表2。表2的预设值可以作为参考。学习完后，表2的值就被学习来的t1和t2值修改。

本发明通过软件编程的方式建立若干个档位对应的延时时间表，解决ECM电机在HVAC系统中延时动作问题，灵活方便。

实施例二：如图1至图12所示，本发明是一种HVAC系统，所述的HVAC系统用ECM电机替换原来的PSC风机电机，所述的HVAC系统包括恒温器THERMOSTAT、HVAC系统控制器，其中：

所述的ECM电机包括电机控制器2和电机1，电机控制器2驱动电机1运行，所述的电机控制器2包括控制盒21和安装在控制盒21里面的控制线路板22，控制线路板22上集成有微处理器、逆变电路、档位检测电路、存储器和电源部分，电源部分连接外部交流电源输入，电源部分的输出端为各部分电路供电，档位检测电路连接若干路档位输入线；

所述的恒温器THERMOSTAT具有两24V交流电源输入端(R、C)、至少一个制冷信号输出端口和至少一个制热信号输出端口和一个连续风扇模式信号输出端口G，其中制冷信号输出端口和制热信号输出端口可输出24V交流信号，连续风扇模式信号输出端口G可输出24V交流信号，恒温器THERMOSTAT将制热信号输出端口、制冷信号输出端口和连续风扇模式信号输出端口G连接到HVAC系统控制器的信号输入端；

制热信号输出端口、制冷信号输出端口和连续风扇模式信号输出端口G分别连接到电机控制器的一路档位输入线，制热信号输出端口、制冷信号输出端口和连续风扇模式信号输出端口G中只有一个端口被选定处于导通状态输出24V交流信号，或者有两个或两个以上端口处于导通状态输出24V交流信号，档位检测电路包括若干个电流传感单元，每路档位输入线分别连接一个电流传感单元，电流传感单元的输出端连接微处理器的输入端，微处理器根据检测到的各路档位输入线通电状态信号选择电机的运行参数，并控制电机按选择的运行参数运行；

当微处理器接收到某一路档位输入线的24V低压交流启动信号时，微处理器要延时一段的启动延时时间t1才启动电机，当该路档位输入线由24V低压交流变为0V停止信号时，微处理器要延时一段的关停延时时间t2才关停电机，启动延时时间t1和关停延时时间t2存储在存储器里面。

所有档位输入线对应有启动延时时间t1和关停延时时间t2。存储器里面存储有若干个延时时间表，每个延时时间表对应若干路档位输入线设置启动延时时间t1和关停延时时间t2，微处理器根据用户选择某个延时时间表来控制电机运行。微处理器根据跳线方式或者拨码盘方式获取的信号来选择延时时间表来运行电机。微处理器带有延时学习模式，微处理器通过检测恒温器THERMOSTAT发出制冷或者制热信号，并同时检测HVAC系统电源信号到电机端口H来获取启动延时时间t1和关停延时时间t2，并自动存储在当前选中的延时时间表里面，微处理器选择缺省延时时间表来运行电机。微处理器还连接一串行通信单元，微处理器通过串行通信单元对外建立通信连接，并形成串行通信端口，用户可以利用串行通信端口重新改写存储器当前选中的延时时间表来运行电机。制热信号输出端口有2个，分别为W1端口和W2端口，制冷信号输出端口有2个，分别为Y1端口和Y2端口。电源部分包括倍压转换装置，通过在电源设置端口接插端子接通或者断开倍压转换装置，使倍压转换装置处于一倍压或者二倍压的运行状态，微处理器根据电源部分处于一倍压或者二倍压的运行状态来选择延时时间表来运行电机。

当电源部分设置为115VAC的燃气炉应用场合时，电机对制冷、制热和连续风扇模式的判定逻辑：通过查询延时时间表调试得到恒温器THERMOSTAT的输出端对应若干路档位输入线，在电源线火线施加一个环形电流传感器，并把信号接到ECM电机控制器的微处理器，用来给电机控制器提供监视引风机起停的功能，在燃气炉出风口安装一个空气气温传感器并把它接通电机控制器的微处理器，给电机控制器提供监视出风口气温的功能，这样可以利用微处理器带有延时学习模式来测量档位输入线对应有启动延时时间t1和关停延时时间t2，并可以在某些失效模式下绕开系统控制器，让ECM电机启动。

当电源部分设置为115VAC的燃气炉应用场合时，电机对制冷、制热和连续风扇模式的判定逻辑：由于实际接线时，每个档位输入线都可以接恒温器的制冷信号输出端口，或者制热信号输出端口，或者连续风扇模式信号输出端口，电机可以通过以下方法来判定到底哪个档位输入线接到恒温器的哪个信号输出端口。经过学习时延或者串口编程过程后，电机控制器查询当前选中的时延时间表的值。在所有5个档位中，启动和停机延时最短的档位判定为接到恒温器的连续风扇模式信号输出端口。启动和停机延时最长的档位接到恒温器的制热信号输出端口。中间的延时对应的档位判定为接到恒温器的制冷信号输出端口。

对115VAC燃气炉应用时的恒温器模式判定对下面的外接传感器有至关重要的意义。电机必须解读哪个档位接到了恒温器的制热信号输出端口，才能对这个档位采用外接传感器的逻辑控制。

对引风机(Induced draft Blower)或者燃烧器风机(Oil Burner Motor)的电源线火线L或者零线施加一个环形电流传感器，并把信号接到ECM电机控制器，用来给电机控制器提供监视引风机起停的功能。

在燃气炉出风口安装一个空气气温传感器并把它接通电机控制器的微处理器，给电机控制器提供监视出风口气温的功能。

在燃气炉应用中，在没有任何恒温器信号启动电机时，燃气炉主控板可能会因为某种出错状态需要启动电机。这些出错状态包括：

当没有制热信号时，出现火焰。此时鼓风电机和引风机应同时启动保持热交换器的温度不致于过高；

当高温传感器(limit switch)因为热交换器温度过高而开路时，此时鼓风电机应该运行，使得热交换器的温度不致过高；

火焰偏离燃烧器(burner)导致燃烧器温度传感器过热断开(Rollout SwitchOpen)，此时鼓风电机和引风机应同时启动保持热交换器的温度不致于过高；

有了环形电流传感器和出风口气温传感器，电机就可以在出现以上错误的状态下，不依赖燃气炉主控板来启动。控制逻辑如下：

逻辑1：(当制热信号没有接通时)和(ECM鼓风电机没用运行时)和(检测到引风机运行时)，ECM鼓风电机以最高档N5启动；当进入逻辑1的状态后，一旦引风机停机，则ECM鼓风电机保持运行并开始停机延时，并在延时结束后停机。

逻辑2：当出风口气温超过170°F时，启动鼓风电机并以最高档N5运行。当出风口气温低于150°F时，鼓风电机停机。

在燃气炉制热应用中，在某些点火失败的情况下，HVAC系统控制器会在连续几次点火尝试失败后进入一段时间的锁定阶段(Lock－out period)。此时，为了防止鼓风机持续把冷风送入房间，需要电机在这种情况下停止运行，其控制逻辑如下：

逻辑3：(当制热信号接通时)和(检测到引风机停机)和(ECM鼓风电机正在运行)，ECM鼓风电机保持运行并开始停机延时，并在延时结束后停机。

对于某些具备两档气阀的燃气炉与一个一档制热的恒温器连接时，燃气炉主控板往往会提供一个码盘开关，在一档和二档制热之间选择一个模式。一旦选择了二档制热，鼓风电机需要一个额外的控制逻辑。因为电机在这里绕过了电机控制器，需要提供一个机制来选择这个制热档位。可通过在设置电机的电源部分为115VAC，把H线接通系统电源来选择二档制热，不接表示选择一档制热。

该逻辑如下：

逻辑4：(电机电源部分设置为115VAC时)和(H线不接通电源时)和(SF线未接通电压时)和(电机5个档位中被判定为接W1或W2恒温器的任意一个档位接通时)，电机在启动延时结束后以接通的W1或者W2档位运行。

逻辑5：(电机电源部分设置为115VAC时)和(H线接通系统电源火线时)和(SF线未接通电压时)和(电机5个档位中被判定为接W1或W2恒温器的任意一个档位接通时)，电机在启动延时结束后以低档W1力矩运行5分钟，然后切换到高档W2力矩运行。如果在5分钟切换延时结束前，恒温器就终止了制热，电机以W1低档维持运行直到停机延时结束；如果在5分钟切换延时后的某个时刻，恒温器终止了制热，电机以W2高档维持运行直到停机延时结束。

从N1到N5档位，当一个档位同时接通PWM和24VAC信号时，以PWM代表的力矩为优先。当两个或以上档位同时接通PWM或者24VAC信号时，以接通的最高档位来运行电机，不管这个档位接通的是PWM还是24VAC信号。这种设计满足某些应用中，需要制冷和制热时达到同样的风量/转速。此时，假如N5接恒温器的Y2(高速制冷)，N4接恒温器的W2，假如需要在制冷和制热时达到同样的风量，可在N4上外接一个PWM发生器，该PWM发生器的24V电源接到恒温器的制冷信号输出端口Y或者制热信号输出端口W，把力矩/转速调节到N5一致。

在需要制冷和制热时达到同样的风量/转速时，除上述描述的方法，ECM电机还可以在经过自动力矩校正后，把SF+N5+N4+N1同时接通24VAC，改N4的力矩等于N5(N5是自动校正后的最大力矩)，然后N5接恒温器的制冷信号输出端口Y，N4接恒温器的制热信号输出端口W。比如把SF+N4+N3+N1同时接通24VAC，把N3的力矩改为等同N4(N4是自动校正后的第二大力矩)。也就是说，需要哪两个档位的力矩相同，就在自动力矩校正后把这两个档位与SF和N1同时接通24VAC，让低一档的力矩改为等同于高一档的力矩。注意，此时N1的力矩不受影响，依然是自动力矩校正后的值。

图11是本发明在延时学习模式下的一种连线图，微处理器通过检测第一延时学习功能线SF和第二延时学习功能线H的开关信号的时间差来获取每根档位输入线对应启动延时时间t1和关停延时时间t2。上述所述的开关信号可以是恒温器THERMOSTAT输出的24V交流信号或者是HVAC系统的电源信号。图中第一延时学习功能线SF连接恒温器THERMOSTAT输出的24V交流信号，第二延时学习功能线H连接HVAC系统的电源信号(115VAC或者230VAC)，当人工设置延时时间时，第一延时学习功能线SF按上述的连接，然后调试工作人员根据原厂说明书或者经验数值的延时时间，利用秒表计时器(可以是手机)计时，当某档位线学习延时时，达到预定延时时间，接通或拔出第二延时学习功能线H，微处理器就知道某档位输入线设置启动延时时间t1和关停延时时间t2。当延时学习模式完成后，各档位输入线的启动延时时间t1和关停延时时间t2就在当前选中的延时时间表完成更新。如图12所示，实际工作中，第一延时学习功能线SF和第二延时学习功能线H是断开悬空，不再连接恒温器THERMOSTAT或者HVAC系统电源，微处理器按照设定好的当前选中的延时时间表来控制ECM风机电机。

如图13所示，调试工作人员也可以自带开关电源来完成延时学习，调试工作人员根据原厂说明书或者经验确定每根档位输入线的延时时间，微处理器通过检测第一延时学习功能线SF和第二延时学习功能线H的开关信号，来获得各档位输入线设置启动延时时间t1和关停延时时间t2，开关信号由开关电源来提供，SF线与各档位线配合接线，H线的打开或者关闭的时间差作为启动时间t1和关停时间t2，当延时学习模式完成后，各档位输入线的启动延时时间t1和关停延时时间t2就在当前选中的延时时间表完成更新。实际工作中，第一延时学习功能线SF和第二延时学习功能线H是断开悬空，不再连接开关电源，微处理器按照设定好的当前选中的延时时间表来控制ECM风机电机。

Claims (17)

1.一种ECM电机，包括电机和电机控制器，电机控制器包括控制盒和安装在控制盒里面的控制线路板，控制线路板上集成有微处理器、逆变电路、档位检测电路、存储器和电源部分，电源部分连接外部交流电源输入，电源部分的输出端为各部分电路供电，档位检测电路连接若干路档位输入线，档位输入线只有一路或者多路被选定处于导通状态，其余各路被选定处于断开状态没有电，档位检测电路包括若干块电流传感单元，每路档位输入线分别连接一块电流传感单元的输入端，电流传感单元的输出端连接微处理器的输入端，微处理器根据检测到的各路档位输入线通电状态信号选择电机的运行参数，并控制电机按选择的运行参数运行，电流传感单元检测若干路档位输入线的低压交流信号，其特征在于：当微处理器接收到某一路档位输入线的低压交流启动信号时，微处理器要延时一段的启动延时时间t1才启动电机，当该路档位输入线由低压交流变为0V停止信号时，微处理器要延时一段的关停延时时间t2才关停电机，启动延时时间t1和关停延时时间t2存储在存储器里面，上述微处理器还连接有第一延时学习功能线SF和第二延时学习功能线H，第一延时学习功能线SF和第二延时学习功能线H通过A/D转换连接到微处理器，在延时学习模式下，通过人工的设置给第一延时学习功能线SF和第二延时学习功能线H依次输入或断开开关信号，微处理器通过检测第一延时学习功能线SF和第二延时学习功能线H的开关信号的时间差来获取每根档位输入线对应启动延时时间t1和关停延时时间t2。

2.根据权利要求1所述的一种ECM电机，其特征在于：所有档位输入线对应有启动延时时间t1和关停延时时间t2。

3.根据权利要求2所述的一种ECM电机，其特征在于：存储器里面存储有若干个延时时间表，每个延时时间表对应所有档位输入线设置启动延时时间t1和关停延时时间t2，微处理器选择其中一个延时时间表来控制电机运行，并且当前选中的延时时间表可以被延时学习或者串行通信的方法来修改。

4.根据权利要求3所述的一种ECM电机，其特征在于：微处理器根据跳线方式或者拨码盘方式获取的信号来选择延时时间表来运行电机。

5.根据权利要求3所述的一种ECM电机，其特征在于：所述的微处理器还连接一串行通信单元，微处理器通过串行通信单元对外建立通信连接，并形成串行通信端口，用户可以利用串行通信端口重新改写已经选好的延时时间表。

6.根据权利要求5所述的一种ECM电机，其特征在于：所述的电源部分包括倍压转换装置，通过在电源设置端口接插端子接通或者断开倍压转换装置，使倍压转换装置处于一倍压或者二倍压的运行状态，微处理器根据电源部分处于一倍压或者二倍压的运行状态来选择延时时间表来运行电机。

7.根据权利要求6所述的一种ECM电机，其特征在于：开关信号是恒温器THERMOSTAT输出的24V交流信号或者是HVAC系统的电源信号。

8.根据权利要求1或2或3或4所述的一种ECM电机，其特征在于：微处理器还连接有环形电流传感器和空气气温传感器，当ECM电机安装在燃气炉时，环形电流传感器把信号通过模数转换后接到微处理器，用来给电机控制器提供监视引风机起停的功能，在燃气炉出风口安装一个空气气温传感器，空气气温传感器通过模数转换后接通微处理器，给电机控制器提供监视出风口气温的功能。

9.一种应用权利要求1至8任何一项所述的ECM电机的HVAC系统，所述的HVAC系统用ECM电机替换PSC风机电机，所述的HVAC系统包括恒温器THERMOSTAT、HVAC系统控制器，其中：

所述的ECM电机包括电机控制器和电机，电机控制器驱动电机运行，所述的电机控制器包括控制盒和安装在控制盒里面的控制线路板，控制线路板上集成有微处理器、逆变电路、档位检测电路、存储器和电源部分，电源部分连接外部交流电源输入，电源部分的输出端为各部分电路供电，档位检测电路连接若干路档位输入线；

所述的恒温器THERMOSTAT具有两24V交流电源输入端(R、C)、至少一个制冷信号输出端口和至少一个制热信号输出端口和一个连续风扇模式信号输出端口G，其中制冷信号输出端口和制热信号输出端口可输出24V交流信号，连续风扇模式信号输出端口G可输出24V交流信号，恒温器THERMOSTAT将制热信号输出端口、制冷信号输出端口和连续风扇模式信号输出端口G连接到HVAC系统控制器的信号输入端；

制热信号输出端口、制冷信号输出端口和连续风扇模式信号输出端口G分别连接到电机控制器的一路档位输入线，制热信号输出端口、制冷信号输出端口和连续风扇模式信号输出端口G中只有一个端口被选定处于导通状态输出24V交流信号，或者两个以上端口处于导通状态输出24V交流信号，档位检测电路包括若干个电流传感单元，每路档位输入线分别连接一个电流传感单元，电流传感单元的输出端连接微处理器的输入端，微处理器根据检测到的各路档位输入线通电状态信号选择电机的运行参数，并控制电机按选择的运行参数运行；

其特征在于：当微处理器接收到某一路档位输入线的24V低压交流启动信号时，微处理器要延时一段的启动延时时间t1才启动电机，当该路档位输入线由24V低压交流变为0V停止信号时，微处理器要延时一段的关停延时时间t2才关停电机，启动延时时间t1和关停延时时间t2存储在存储器里面。

10.根据权利要求9所述的一种HVAC系统，其特征在于：所有档位输入线对应有启动延时时间t1和关停延时时间t2。

11.根据权利要求10所述的一种HVAC系统，其特征在于：存储器里面存储有若干个延时时间表，每个延时时间表对应所有档位输入线设置启动延时时间t1和关停延时时间t2，微处理器根据选择其中一个延时时间表来控制电机运行，并且当前选中的延时时间表可以被延时学习或者串行通信的方法来修改。

12.根据权利要求11所述的一种HVAC系统，其特征在于：微处理器根据跳线方式或者拨码盘方式获取的信号来选择延时时间表来运行电机。

13.根据权利要求11所述的一种HVAC系统，其特征在于：所述的微处理器还连接一串行通信单元，微处理器通过串行通信单元对外建立通信连接，并形成串行通信端口，用户可以利用串行通信端口重新改写存储器当前选中的延时时间表来运行电机。

14.根据权利要求11所述的一种HVAC系统，其特征在于：制热信号输出端口有2个，分别为W1端口和W2端口，制冷信号输出端口有2个，分别为Y1端口和Y2端口。

15.根据权利要求11所述的一种HVAC系统，其特征在于：所述的电源部分包括倍压转换装置，通过在电源设置端口接插端子接通或者断开倍压转换装置，使倍压转换装置处于一倍压或者二倍压的运行状态，微处理器根据电源部分处于一倍压或者二倍压的运行状态来选择延时时间表来运行电机。

16.根据权利要求11所述的一种HVAC系统，其特征在于：上述微处理器还连接有第一延时学习功能线SF和第二延时学习功能线H，第一延时学习功能线SF和第二延时学习功能线H通过A/D转换连接到微处理器，在延时学习模式下，通过人工的设置给第一延时学习功能线SF和第二延时学习功能线H依次输入或断开开关信号，微处理器通过检测第一延时学习功能线SF和第二延时学习功能线H的开关信号的时间差来获取每根档位输入线对应启动延时时间t1和关停延时时间t2，A/D转换是光耦隔离电路或者霍尔电流传感电路。

17.根据权利要求16所述的一种HVAC系统，其特征在于：开关信号是恒温器THERMOSTAT输出的24V交流信号或者是HVAC系统的电源信号。