CN106160587B - 一种电机的控制方法及应用其的带有风道的电器设备的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电机的控制方法及应用其的带有风道的电器设备的控制方法，在外部静压值P少于等于最大设计静压值P0的工作区间，电机工作在恒风量的工作状态，直流母线电流和电机转速随着外部静压的升高而升高；在外部静压值P大于最大设计静压值P0且小于等于静压P1的区间，直流母线电流和电机转速随着外部静压的升高而升高，在外部静压值P大于等于静压P1而小于静压P2的区间，对电机输入功率进行限制，直流母线电流不再升高；在外部静压值P大于静压P2时，控制直流母线电流随着外部静压的升高缓慢下降，通过对电流的适当控制，即使外部静压大于设计最大静压，风量输出不会急剧下降，稳定产品性能，满足用户的需求。

Description

一种电机的控制方法及应用其的带有风道的电器设备的控制 方法

技术领域：

本发明涉及一种电机的控制方法及应用其的带有风道的电器设备的控制方法。

背景技术：

在家用空调、抽油烟机等带有风道的电器设备，风道里面安装有由电机带动风轮，以便送风或者抽风，电机通常有几种控制模式：恒转速、恒力矩和恒风量工作模式。为了获得恒定的输出风量或者吸入风量，会采用恒风量工作模式，但风道里面静压往往随着时间的流逝而变化，比如因为管道积灰或者过滤器堵塞，静压也因为管道的安装不同而往往高于厂商实验室的标称系统时的标准静压。恒风量控制可以在这些情况下给用户带来恒定的风量，从而在广泛的静压条件下维持舒适的通风，制冷或制热的效果,并使系统运行达到高效节能。

另外，在抽油烟机的领域同样存在恒风量控制的问题，因为随着楼层的不同或者油路的积压，外部静压是不同的，如何在不同的静压下给用户带来恒定的风量，从而在广泛的静压条件下维持舒适的通风，这对我们提出了更高的要求。

但实际环境中的静压大于设计的最大静压时，随着实际环境中的静压不断加大，风量迅速急剧降低，这是客户应用中不期望的，见图1所示，外部静压最大设计静压值P0后，风量急剧下降。例如：抽油烟机安装在高楼层时，实际环境中的静压可能大于设计的最大静压时，这就需要风量不能急剧降低，只能缓慢降低，否则会影响产品的性能。

发明内容：

本发明的目的是提供一种电机的控制方法及应用其的带有风道的电器设备的控制方法，通过对电流的适当控制，即使外部静压大于设计最大静压，风量输出不会急剧下降，稳定产品性能，满足用户的需求。

本发明的目的是通过下述技术方案予以实现的：

一种电机的控制方法，在外部静压值P少于等于最大设计静压值P0的工作区间，电机工作在恒风量的工作状态，直流母线电流和电机转速随着外部静压的升高而升高；在外部静压值P大于最大设计静压值P0且小于等于静压P1的区间，直流母线电流和电机转速随着外部静压的升高而升高，在外部静压值P大于等于静压P1而小于静压P2的区间，对电机输入功率进行限制，直流母线电流不再升高；在外部静压值P大于静压P2时，控制直流母线电流随着外部静压的升高缓慢下降，静压值P0＜P1＜P2。

上述所述的静压P1在110％P0至120％P0的范围。

上述所述的静压P2在130％P0至150％P0的范围。

上述所述的电机包括电机控制器和电机单体,所述的电机单体包括定子组件、转子组件和机壳组件，定子组件安装在机壳组件上，转子组件套装在定子组件的内侧或者外侧，电机控制器包括控制线路板，控制线路板包括电机微处理器、逆变电路和电机运行参数测量电路，电机运行参数测量电路将电机的运行参数输入到电机微处理器，电机微处理器输出一定占空比的PWM信号以控制逆变电路，逆变电路控制定子组件的各相线圈绕组工作，外部静压值P输入到电机微处理器进行比较。

上述所述对电机输入功率进行限制是通过电机微处理器控制电子开关来实现的。

上述所述的在外部静压值P大于静压P2时，控制直流母线电流随着外部静压的升高缓慢下降，且下降直线的斜率少于3。

一种带有风道的电器设备的控制方法，电器设备包括电机、风轮、电源部分和系统控制器，系统控制器带有实现电器设备本身功能的主控制线路板，主控制线路板控制电机带动风轮转动，风轮安装在风道里面由电机驱动用于排气或者送气，其特征在于：在外部静压值P少于等于最大设计静压值P0的工作区间，电机工作在恒风量的工作状态，直流母线电流和电机转速随着外部静压的升高而升高；在外部静压值P大于最大设计静压值P0且小于等于静压P1的区间，直流母线电流和电机转速随着外部静压的升高而升高，在外部静压值P大于静压P1而小于等于静压P2的区间，对电机输入功率进行限制，直流母线电流不再升高；在外部静压值P大于静压P2时，控制直流母线电流随着外部静压的升高缓慢下降，静压值P0＜P1＜P2。

上述所述的电机是一个不带控制器的电机单体，包括转轴、永磁转子组件、定子组件和机壳组件，永磁转子组件上安装永磁体，永磁转子组件和定子组件形成磁耦合，定子组件包括定子铁芯和卷绕在定子铁芯上的线圈绕组；所述的主控制线路板上布局有系统微处理器、逆变电路和电机运行参数检测电路，运行参数检测电路将电机实时运行参数输入到系统微处理器，系统微处理器的输出端控制逆变电路，逆变电路的输出端与线圈绕组连接，所述的外部静压值P输入到系统微处理器进行比较。

上述所述的电机包括电机控制器和电机单体,所述的电机单体包括定子组件、转子组件和机壳组件，定子组件安装在机壳组件上，转子组件套装在定子组件的内侧或者外侧，电机控制器包括控制线路板，控制线路板包括电机微处理器、逆变电路和电机运行参数测量电路，电机运行参数测量电路将电机的运行参数输入到电机微处理器，电机微处理器输出一定占空比的PWM信号以控制逆变电路，逆变电路控制定子组件的各相线圈绕组工作，所述的外部静压值P输入到电机微处理器进行比较。

上述所述的的电器设备是抽油烟机。

上述所述静压P1在110％P0至120％P0的范围。

上述所述对电机输入功率进行限制是通过电机微处理器控制电子开关来实现的。

上述所述的在外部静压值P大于静压P2时，控制直流母线电流随着外部静压的升高缓慢下降，且下降直线的斜率少于3。

上述所述的静压P2在130％P0至150％P0的范围。

本发明与现有技术相比，具有如下效果：

1)本发明在外部静压值P少于等于最大设计静压值P0的工作区间，电机工作在恒风量的工作状态，直流母线电流和电机转速随着外部静压的升高而升高；在外部静压值P大于最大设计静压值P0且小于等于静压P1的区间，直流母线电流和电机转速随着外部静压的升高而升高，在外部静压值P大于静压P1而小于等于静压P2的区间，对电机输入功率进行限制，直流母线电流不再升高；在外部静压值P大于静压P2时，控制直流母线电流随着外部静压的升高缓慢下降，静压值P0＜P1＜P2，这样超过最大静压以后，风量不会恒定，但风量也不会像传统恒风量控制那样会突然急剧下降，风量会随着静压增大，逐渐缓慢降低，保证产品性能，满足客户需求；

2)本发明应用到抽油烟机中，具有明显的效果，下表是被抽油烟机行业广泛采用的交流电机与本发明的恒风量控制的电机的测试和对比数据：

从测试对比数据中得出如下结论：A)在低静压范围内，本发明的恒风量控制的电机的输入功率远少于交流电机；B)在客户要求的静压少于200PA范围，本发明基本实现恒风量控制，而交流电机不行，且随着静压升高，输出风量下降较大；C)在外部静压大于最大设计静压(200PA)后，随着外部静压的不断升高，输出风量缓慢下降，下降的幅度相比传统的交流电机小，性能明显优于交流电机。

附图说明：

图1是现有带有恒风量控制的电机的抽油烟机随着外部静压的输出风量图；

图2是本发明的原理结构示意图；

图3是本发明电机单体的立体图；

图4是本发明电机单体的剖视图；

图5是本发明实施例一在抽油烟机应用的安装示意图；

图6是本发明的一种实施电路方框图；

图7是本发明控制方法原理示意图；

图8是本发明控制方法原理示意图；

图9是本发明带有恒风量控制的电机的抽油烟机随着外部静压的输出风量图；

图10是本发明实施例二的原理图；

图11是本发明实施例二的电机的立体图；

图12是本发明的实施例二的电机控制器的立体图；

图13是本发明实施例二的电机的剖视图；

图14是本发明实施例二电机控制器的电路方框图；

图15是图14对应的具体电路图。

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2所示，在一个典型的通风管道(简称风道)里，安装了一个抽风系统(如燃气炉或抽油烟机)，图中以“电机单体+风轮”代替，管道里还有油烟过滤网(即空气过滤网)，电机启动时开始抽风。

如图3、图4、图5、图6所示，本发明的抽油烟机，所述的抽油烟机包括电机、风轮、电源电路和系统控制器，系统控制器带有实现抽油烟机本身功能的主控制线路板，主控制线路板驱动电机带动风轮转动，其中：所述的电机单体是一个不带控制器的电机单体，包括转轴、永磁转子组件、定子组件和机壳组件，永磁转子组件上安装永磁体，永磁转子组件和定子组件形成磁耦合，定子组件包括定子铁芯和卷绕在定子铁芯上的线圈绕组；所述的主控制线路板上布局有系统微处理器、逆变电路和电机运行参数检测电路，运行参数检测电路将电机实时运行参数输入到系统微处理器，系统微处理器的输出端控制逆变电路，逆变电路的输出端与线圈绕组连接；主控制线路板还布局有电源电路，电源电路为各部分电路供电。

上述电机是电机单体1,所述的电机单体1包括定子组件12、转子组件13和机壳组件11，定子组件13安装在机壳组件11上，电机单体1安装有检测转子位置的霍尔传感器14(转子位置测量电路)，转子组件13套装在定子组件12的内侧或者外侧组成，转子位置测量电路检测转子位置信号并输入到系统微处理器，母线电流检测电路将检测的母线电路输入到系统微处理器，母线电压检测电路将直流母线电压输入到系统微处理器，系统微处理器控制逆变电路，逆变电路控制定子组件12的各相线圈绕组的通断电。转子位置测量电路、母线电流检测电路是电机运行参数检测电路的一部分。

如图7、图8所示，所述的抽油烟机控制方法包括如下步骤：在外部静压值P少于等于最大设计静压值P0的工作区间，电机工作在恒风量的工作状态，直流母线电流和电机转速随着外部静压的升高而升高，抽油烟机吸入恒定风量；在外部静压值P大于最大设计静压值P0且小于等于静压P1的区间，直流母线电流和电机转速随着外部静压的升高而升高，抽油烟机吸入风量逐渐下降，在外部静压值P大于静压P1而小于等于静压P2的区间，对电机输入功率进行限制，直流母线电流不再升高，抽油烟机吸入风量继续逐渐下降；在外部静压值P大于静压P2时，控制直流母线电流随着外部静压的升高缓慢下降，抽油烟机吸入风量继续缓慢下降，静压值P0＜P1＜P2。所述的外部静压值P输入到系统微处理器进行比较。外部静压值P可以通过一个静压检测装置来测量。系统微处理器设置控制模块来完成上述抽油烟机控制方法。

这种通过对电流的适当控制，即使外部静压大于设计最大静压，风量输出不会急剧下降，稳定产品性能，满足用户的需求，其输出风量与外部静压的关系如图9所示，在外部静压值P大于设计最大静压后，风量不会急剧降低，而是随着外部静压的升高缓慢下降。

上述所述的的电器设备是抽油烟机。

上述所述静压P1在110％P0至120％P0的范围。

上述所述对电机输入功率进行限制是通过系统微处理器控制电子开关来实现的。

上述所述的在外部静压值P大于静压P2时，控制直流母线电流随着外部静压的升高缓慢下降，且下降直线的斜率少于3。

上述所述的静压P2在130％P0至150％P0的范围。

具体实施例二：

如图10所示，本发明的电器设备是空调设备，所述的空调包括电机、风轮、风道、电源电路和系统控制器，系统控制器带有实现空调本身功能的主控制线路板，所述的主控制线路板上布局有系统微处理器和电源电路，电源电路为各部分电路供电；

如图11、图12、图13、图14、图15所示，本实施例的电机通常由电机控制器2和电机单体1,所述的电机单体1包括定子组件12、转子组件13和机壳组件11，定子组件13安装在机壳组件11上，电机单体1安装有检测转子位置的霍尔传感器14，转子组件13套装在定子组件12的内侧或者外侧组成，电机控制器2包括控制盒22和安装在控制盒22里面的控制线路板21，控制线路板21一般包括电机微处理器、母线电流检测电路、逆变电路和转子位置测量电路14(即霍尔传感器)，转子位置测量电路检测转子位置信号并输入到电机微处理器，母线电流检测电路将检测的母线电路输入到电机微处理器，母线电压检测电路将直流母线电压输入到电机微处理器，电机微处理器控制逆变电路，逆变电路控制定子组件12的各相线圈绕组的通断电。

实施例二的电机是3相无刷直流永磁同步电机，转子位置测量电路14一般采用3个霍尔传感器，3个霍尔传感器分别检测一个360度电角度周期的转子位置，每转过120度电角度改变一次定子组件12的各相线圈绕组的通电，形成3相6步控制模式。交流输入(AC INPUT)经过由二级管D7、D8、D9、D10组成的全波整流电路后，在电容C1的一端输出直流母线电压Vbus,直流母线电压Vbus与输入交流电压有关，交流输入(AC I NPUT)的电压确定后，3相绕组的线电压UP是PWM斩波输出电压，UP＝Vbus*w，w是电机微处理器输入到逆变电路的PWM信号的占空比，改变线电压UP可以改变直流母线电流I bus,逆变电路由电子开关管Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6组成，电子开关管Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6的控制端分别由电机微处理器输出的6路PWM信号(P1、P2、P3、P4、P5、P6)控制，逆变电路还连接电阻R1用于检测母线电流Ibus，母线电流检测电路将电阻R1的检测母线电流I bus转换后传送到电机微处理器。电机输入功率控制由电子开关管Q7控制，电机微处理器输出的1路PWM信号--即P0，来控制电子开关管Q7的导通时间，以控制电机输入功率。

运行参数检测电路将电机实时运行参数输入到电机微处理器，运行参数检测电路包括母线电流检测电路和转子位置测量电路。电机微处理器与空调设备的系统微处理器相互连接通信。

如图7、图8所示，所述的电机控制方法包括如下步骤：在外部静压值P少于等于最大设计静压值P0的工作区间，电机工作在恒风量的工作状态，直流母线电流和电机转速随着外部静压的升高而升高，抽油烟机吸入恒定风量；在外部静压值P大于最大设计静压值P0且小于等于静压P1的区间，直流母线电流和电机转速随着外部静压的升高而升高，抽油烟机吸入风量逐渐下降，在外部静压值P大于静压P1而小于等于静压P2的区间，对电机输入功率进行限制，直流母线电流不再升高，抽油烟机吸入风量继续逐渐下降；在外部静压值P大于静压P2时，控制直流母线电流随着外部静压的升高缓慢下降，抽油烟机吸入风量继续缓慢下降，静压值P0＜P1＜P2。所述的外部静压值P输入到电机微处理器进行比较。外部静压值P可以通过一个静压检测装置来测量。电机微处理器设置控制模块来完成上述控制方法。

上述所述静压P1在110％P0至120％P0的范围。

上述所述对电机输入功率进行限制是通过电机微处理器控制电子开关来实现的。

上述所述的在外部静压值P大于静压P2时，控制直流母线电流随着外部静压的升高缓慢下降，且下降直线的斜率少于3。

上述所述的静压P2在130％P0至150％P0的范围。

Claims (13)

1.一种电机的控制方法，所述的电机是采用无刷直流永磁同步电机，电机包括电机控制器和电机单体,所述的电机单体包括定子组件、转子组件和机壳组件，定子组件安装在机壳组件上，转子组件套装在定子组件的内侧或者外侧，电机控制器包括控制线路板，控制线路板包括电机微处理器、逆变电路和电机运行参数测量电路，电机运行参数测量电路将电机的运行参数输入到电机微处理器，电机微处理器输出一定占空比的PWM信号以控制逆变电路，逆变电路控制定子组件的各相线圈绕组工作，外部静压值P输入到电机微处理器进行比较，外部静压值P通过一个静压检测装置来测量；其特征在于：在外部静压值P少于等于最大设计静压值P0的工作区间，电机工作在恒风量的工作状态，直流母线电流和电机转速随着外部静压的升高而升高；在外部静压值P大于最大设计静压值P0且小于等于静压P1的区间，直流母线电流和电机转速随着外部静压的升高而升高，在外部静压值P大于等于静压P1而小于静压P2的区间，对电机输入功率进行限制，直流母线电流不再升高；在外部静压值P大于静压P2时，控制直流母线电流随着外部静压的升高缓慢下降，静压值P0＜P1＜P2。

2.根据权利要求1所述的一种电机的控制方法，其特征在于：静压P1在110％P0至120％P0的范围。

3.根据权利要求1所述的一种电机的控制方法，其特征在于：静压P2在130％P0至150％P0的范围。

4.根据权利要求1所述的一种电机的控制方法，其特征在于：对电机输入功率进行限制是通过电机微处理器控制电子开关来实现的。

5.根据权利要求1所述的一种电机的控制方法，其特征在于：在外部静压值P大于静压P2时，控制直流母线电流随着外部静压的升高缓慢下降，且下降直线的斜率少于3。

6.一种带有风道的电器设备的控制方法，电器设备包括电机、风轮、电源部分和系统控制器，系统控制器带有实现电器设备本身功能的主控制线路板，所述的电机是采用无刷直流永磁同步电机，主控制线路板控制电机带动风轮转动，风轮安装在风道里面由电机驱动用于排气或者送气，其特征在于：在外部静压值P少于等于最大设计静压值P0的工作区间，电机工作在恒风量的工作状态，直流母线电流和电机转速随着外部静压的升高而升高；在外部静压值P大于最大设计静压值P0且小于等于静压P1的区间，直流母线电流和电机转速随着外部静压的升高而升高，在外部静压值P大于静压P1而小于等于静压P2的区间，对电机输入功率进行限制，直流母线电流不再升高；在外部静压值P大于静压P2时，控制直流母线电流随着外部静压的升高缓慢下降，静压值P0＜P1＜P2。

7.根据权利要求6所述的带有风道的电器设备的控制方法，其特征在于：所述的电机是一个不带控制器的电机单体，包括转轴、永磁转子组件、定子组件和机壳组件，永磁转子组件上安装永磁体，永磁转子组件和定子组件形成磁耦合，定子组件包括定子铁芯和卷绕在定子铁芯上的线圈绕组；所述的主控制线路板上布局有系统微处理器、逆变电路和电机运行参数检测电路，运行参数检测电路将电机实时运行参数输入到系统微处理器，系统微处理器的输出端控制逆变电路，逆变电路的输出端与线圈绕组连接，所述的外部静压值P输入到系统微处理器进行比较，所述的外部静压值P通过一个静压检测装置来测量。

8.根据权利要求6所述的带有风道的电器设备的控制方法，其特征在于：电机包括电机控制器和电机单体,所述的电机单体包括定子组件、转子组件和机壳组件，定子组件安装在机壳组件上，转子组件套装在定子组件的内侧或者外侧，电机控制器包括控制线路板，控制线路板包括电机微处理器、逆变电路和电机运行参数测量电路，电机运行参数测量电路将电机的运行参数输入到电机微处理器，电机微处理器输出一定占空比的PWM信号以控制逆变电路，逆变电路控制定子组件的各相线圈绕组工作，所述的外部静压值P输入到电机微处理器进行比较，所述的外部静压值P通过一个静压检测装置来测量。

9.根据权利要求6或7或8所述的带有风道的电器设备的控制方法，其特征在于：所述的电器设备是抽油烟机。

10.根据权利要求9所述的带有风道的电器设备的控制方法，其特征在于：静压P1在110％P0至120％P0的范围。

11.根据权利要求7所述的带有风道的电器设备的控制方法，其特征在于：对电机输入功率进行限制是通过电机微处理器控制电子开关来实现的。

12.根据权利要求9所述的带有风道的电器设备的控制方法，其特征在于：在外部静压值P大于静压P2时，控制直流母线电流随着外部静压的升高缓慢下降，且下降直线的斜率少于3。

13.根据权利要求9所述的带有风道的电器设备的控制方法，其特征在于：静压P2在130％P0至150％P0的范围。