CN106440208A - 一种风机pg电机控制方法、风机和空调器 - Google Patents

一种风机pg电机控制方法、风机和空调器 Download PDF

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Abstract

本发明实施例提供一种风机PG电机控制方法、风机和空调器，涉及空调领域，能够对空调风机电机的转速精确控制。该方法包括获取第一预设时间长度内PG电机的实际转速；将获取到的实际转速与预设目标转速相匹配，当实际转速大于预设目标转速时，减小PG电机的导通角；当实际转速小于预设目标转速时，增大PG电机的导通角；当实际转速等于预设目标转速时，保持PG电机的导通角不变。本发明用于对空调风机进行控制。

Description

一种风机PG电机控制方法、风机和空调器
技术领域
本发明涉及空调领域，尤其涉及一种风机PG电机控制方法、风机和空调器。
背景技术
风机作为现代空调中必不可少的一环，起着将空调所转换的冷热空气吹向空调使用者室内的作用，风机所产生的风能够影响用户对于空调制冷或制热的使用体验。而目前一般使用抽头电机作为空调风机电机，其风量相对固定，不能自由调整，风量不便控制，不利于进一步提升用户体验。
发明内容
本发明的实施例公开一种风机PG电机控制方法、风机和空调器，能够在对空调风机电机的转速进行精确控制，实现了对风量的有效控制。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
第一方面，本发明实施例提供一种风机PG电机控制方法，包括以下步骤：
获取第一预设时间长度内PG电机的实际转速；
将实际转速与预设目标转速相匹配，当实际转速大于预设目标转速时，减小PG电机的导通角；当实际转速小于预设目标转速时，增大PG电机的导通角；当实际转速等于预设目标转速时，保持PG电机的导通角不变。
第二方面，提供一种风机，包括：PG电机、连接所述PG电机的测速模块，连接所述测速模块和所述PG电机的控制模块；
测速模块用于获取第一预设时间长度内PG电机的实际转速；
控制模块，用于将实际转速与预设目标转速相匹配，当实际转速大于预设目标转速时，减小PG电机的导通角；当实际转速小于预设目标转速时，增大PG电机的导通角；当实际转速等于预设目标转速时，保持PG电机的导通角不变。
第三方面，提供一种空调器，包括上述第二方面中的风机。
上述方案中，首先获取第一预设时间长度内PG电机的实际转速；然后将实际转速与预设目标转速相匹配，当实际转速大于预设目标转速时，减小PG电机的导通角；当实际转速小于预设目标转速时，增大PG电机的导通角；当实际转速等于预设目标转速时，保持PG电机的导通角不变。由于能够根据PG电机的实际转速与目标转速相匹配控制PG电机的导通角，从而实现对风机的PG电机转速的精确控制，因此能够在对空调风机电机的转速进行精确控制，实现了对风量的有效控制。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例所提供的一种风机PG电机控制方法流程示意图；
图2为本发明另一实施例所提供的一种风机PG电机控制方法流程示意图；
图3为本发明的实施例提供的一种导通角控制原理示意图；
图4为本发明实施例所提供的对可控硅的导通控制原理图；
图5为本发明实施例所提供的一种风机结构示意图；
图6为本发明实施例所提供的风机运转时序图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
现有技术中空调风机电机通常使用抽头电机，其产生的风量相对固定，不能自由调整，风量不便控制，不利于进一步提升用户体验。为了解决上述问题，参照如图1所示，本发明实施例提供了一种风机PG电机控制方法，包括如下步骤：
10、获取第一预设时间长度内的PG电机的实际转速。
11、将PG电机实际转速与预设目标转速做匹配对比。
12、当PG电机实际转速大于预设目标转速时，减小PG电机的导通角；当实际转速小于预设目标转速时，增大PG电机的导通角；当实际转速等于预设目标转速时，保持PG电机的导通角不变。
其中，PG电机(单向电容运转塑封异步电动机)是一种带有霍尔元件的电机，PG电机包括电机驱动端口和霍尔脉冲反馈端口，其中霍尔脉冲反馈端口连接至PG电机的霍尔元件和电机驱动端口连接至PG电机的磁环，其中电机驱动端口输入的驱动电压通过可控硅触发脉冲控制，电机正常运转一周，霍尔元件输出一个或者几个霍尔脉冲，根据霍尔元件的霍尔脉冲便可计算得出当前PG电机的转速。
上述方案中，首先获取第一预设时间长度内PG电机的实际转速；然后将实际转速与预设目标转速相匹配，当实际转速大于预设目标转速时，减小PG电机的导通角；当实际转速小于预设目标转速时，增大PG电机的导通角；当实际转速等于预设目标转速时，保持PG电机的导通角不变。由于能够根据PG电机的实际转速与目标转速相匹配控制PG电机的导通角，从而实现对风机的PG电机转速的精确控制，因此能够在对空调风机电机的转速进行精确控制，实现了对风量的有效控制。
具体的，参照如图2所示，本发明实施例中提供的方法步骤如下：
20、启动PG电机。
21、在第二预设时间长度内向所述PG电机输出供电电压预设比例的启动电压。
在本发明实施例中，一般将第二预设时间设置为5s，预设比例为75％；此举可以实现以低于正常供电电压的方式启动PG电机，很好的防止启动力矩大造成PG电机的风扇破损和启动力矩过小造成电磁异音。
22、实时获取PG电机发出的霍尔脉冲个数；每间隔固定时长根据之前第一预设时间长度内PG电机的霍尔脉冲个数计算PG电机的实际转速。
这里示例性的第一预设时间设置为5s。
此外为排除电机故障还包括如下步骤23、24：
23、在单位时间长度内检测PG电机的霍尔脉冲反馈个数。
具体的，在空调风机PG电机正常运转过程中，偶尔会出现故障，此时为了不使空调损坏，在本发明实施例中加入了在单位时间内检测PG电机产生的霍尔脉冲的个数，以确定PG电机是否产生故障。
24、若检测到单位时间内霍尔脉冲反馈个数为零，则停止PG电机。
为精确控制PG电机的转速在获取了PG电机实际转速之后，还包括如下步骤：
25、将实际转速与预设目标转速相匹配，当实际转速大于预设目标转速时，减小PG电机的导通角；当实际转速小于预设目标转速时，增大PG电机的导通角；当实际转速等于预设目标转速时，保持PG电机的导通角不变。
这里，预设目标转速可以为设备出厂配置、或者联网定期更新或者用户在线或遥控配置。
其中在步骤25之前，该方法还包括：在PG电机的电源过零点后延迟第三预设时间后向PG电机输出可控硅触发脉冲控制PG电机的供电电压，以驱动PG电机。步骤25具体包括：当实际转速大于预设目标转速时，按照预设步进长度加大第三预设时间，以减小PG电机的导通角；当实际转速小于预设目标转速时，按照预设步长减小第三预设时间，以增大PG电机的导通角；当实际转速等于预设目标转速时，保持第三预设时间不变，以保持PG电机的导通角不变。
具体的，上述方案中，第三预设时间增加或者减小的量通过PG电机实际转速对应的电机反馈霍尔脉冲的个数和其对应的预设电机目标转速对应的电机反馈霍尔脉冲个数的差值来计算。其计算方式如
下表1：
表1中延迟时间即第三预设时间，开启延时时间为初始状态的第三预设时间，步进为计时单位，转速差ΔN用第一预设时间即5s内的反馈的霍尔脉冲个数表示。
另外在PG电机运行过程中需要考虑到PG电机转速过低出现故障的情况，本发明实施例中所提供的方法中对于这一点是包括如下步骤：
26、检测PG电机的实际转速，若在第四预设时间长度内PG电机的转速小于预设最低转速，则停止PG电机。
示例性的，本发明实施例中预设最低转速是低于预设目标转速的，第四预设时间为5s。具体的，步骤26包括如下实现为：判断PG电机实际转速是否小于预设最低转速，当PG电机实际转速小于预设最低转速时，停止PG电机；当PG电机实际转速不小于预设最低转速时，执行25；在这其中的预设电机最低转速为人为预设，一般设定为70rpm(转/分钟)。
在上述方案中，本发明实施例提供的方法中对于步骤24和步骤26之后还包括：
27、在第五预设时间长度后启动PG电机；若在第六预设时间长度内出现超过预设次数的PG电机停机，则输出报警提示。
示例性的，本发明实施例中第五预设时间可为10s，第六预设时间可为30分钟，预设次数为三次。当在30分钟内累计出现3次电机停止时，发送报警提示；当电机未处于故障时，控制PG电机继续运转。示例性的，此处报警提示可以为声音或光或震动中一个或其多个结合体。
对于上述方案中提到的导通角，是针对交流电而言的。即导通角的角度范围为0-180。在某一时刻导通，相当于对应了0-180中的一个角度导通。这个角度的大小决定了PG电机供电电压的有效电压的大小。如图3所示，纵坐标u为电压，横坐标t表示时间。当导通角α1＝180°时，那么所有的电能将全部接到PG电机负载上面去。同理，当α1小于180°时，相当于只有部分的电能接到PG电机负载。而借助于可控硅的导通控制即可实现控制导通角大小从而实现控制有效电压大小即控制PG电机负载所接功率的大小。
具体的，参照图4所示，在输入交流电之后，若控制每一个可控硅触发脉冲均在电源过零点输出，则交流电所有电源均用于供电，而当延迟一段时间输出可控硅触发脉冲时，由于在电源过零点处可控硅自动断开且不触发不导通，便可以通过对这一段延迟时间的控制来控制电源是用多少有效电压对负载做功(图中阴影部分)，以达到控制目的。以电机释放每转一周释放3个霍尔脉冲为例，上述方案中对与电机实际转速的计算公式为：电机实际转速Sr(单位rps/min)＝(统计的5s反馈脉冲个数/5)*60(1min＝60s)/3(每转一周的反馈个数)；另外对于预设的电机目标转速其对应的反馈个数计算公式为：电机目标转速Sp(rps/min)*3(每转一周的反馈个数)/60(1min＝60s)*5(5s的间隔时间)。
上述方案中，通过将PG电机产生的霍尔脉冲实时收集并根据其个数处理计算成PG电机实际转速，当PG电机实际转速不小于预设最低转速且大于预设PG电机目标转速时，控制可控硅触发脉冲延迟时间增大，使得PG电机导通角减小从而使得PG电机实际转速减小至与预设目标转速相等；当PG电机实际转速不小于预设最低转速且小于预设目标转速时，控制可控硅触发脉冲延迟时间减小，使得PG电机导通角增大从而使得PG电机实际转速增大至与预设目标转速相等；当PG电机实际转速不小于预设最低转速且等于预设目标转速时，控制可控硅延迟时间保持不变。本发明实施例提供的PG电机控制方法能够根据PG电机本身反馈出的脉冲个数实时的了解到PG电机的状态，并根据其状态做出相应的转速控制，从而实现对风机的PG电机转速的精确控制，因此能够在对空调风机电机的转速进行精确控制，实现了对风量的有效控制。此外，还可以根据实际转速或单位时间长度内PG电机的霍尔脉冲反馈个数以及检测到的PG电机实际转速与预设最低转速的对比来排除PG电机的故障。
如图5所示，本发明实施例提供一种风机，包括PG电机51、连接PG电机51的测速模块52，连接测速模块52和PG电机51的控制模块53；
测速模块52用于获取第一预设时间长度内PG电机51的实际转速；
控制模块53用于将实际转速与预设目标转速相匹配，当所述实际转速大于预设目标转速时，减小所述PG电机51的导通角；当所述实际转速小于预设目标转速时，增大所述PG电机51的导通角；当所述实际转速等于预设目标转速时，保持所述PG电机51的导通角不变。
上述方案中，首先测速模块获取第一预设时间长度内PG电机的实际转速；然后控制模块将实际转速与预设目标转速相匹配，当实际转速大于预设目标转速时，减小PG电机的导通角；当实际转速小于预设目标转速时，增大PG电机的导通角；当实际转速等于预设目标转速时，保持PG电机的导通角不变。由于能够根据PG电机的实际转速与目标转速相匹配控制PG电机的导通角，从而实现对风机的PG电机转速的精确控制，因此能够在对空调风机电机的转速进行精确控制，实现了对风量的有效控制。
其中，测速模块52具体用于实时获取PG电机51发出的霍尔脉冲个数；每间隔固定时长根据之前第一预设时间长度内PG电机51的霍尔脉冲个数计算PG电机51的实际转速。
进一步的，控制模块53还用于在PG电机51的电源过零点后延迟第三预设时间后向所述PG电机51输出可控硅触发脉冲控制PG电机51的供电电压，以驱动PG电机51；
控制模块53具体用于当实际转速大于预设目标转速时，按照预设步进长度加大第三预设时间，以减小PG电机51的导通角；当实际转速小于所述预设目标转速时，按照预设步进长度减小第三预设时间，以增大PG电机51的导通角；当实际转速等于所述预设目标转速时，保持第三预设时间不变，以保持PG电机51的导通角不变。
进一步的，此外为排除电机故障，测速模块52还用于检测PG电机51的实际转速，若在第四预设时间长度内PG电机51的转速小于预设最低转速，则通过控制模块53停止PG电机51。
测速模块52还用于在单位时间内检测PG电机的霍尔脉冲反馈个数，若单位时间内检测PG电机的霍尔脉冲反馈个数为零，则通过控制模块53控制PG电机51停止。该风机还包括提示模块54；控制模块53还用于在第五预设时间长度后启动PG电机；若在第六预设时间长度内出现超过预设次数的PG电机51停机，则控制提示模块54输出报警提示。示例性的，此处报警提示可以为声音或光或震动中一个或其多个结合体。
示例性的，一种具体方案为本发明实施例提供的风机工作时序图如图6所示，其中风量大小是由PG电机转速决定控制的。
运转开始时，风机从停止到运转状态，5秒内按75％供电电压设定(防止启动力矩大造成风扇破损和启动力矩过小造成电磁异音)。
5秒后，检测实际转速与预设目标转速对比，若实际转速大于预设目标转速，通过控制可控硅触发脉冲延迟时间控制减小导通角α；若实际转速小于目标转速，通过控制可控硅触发脉冲延迟时间控制加大导通角α；若等于则保持导通角α不变。
通常运转时，每间隔1秒钟，根据之前5s内累计接收PG电机反馈霍尔脉冲个数计算PG电机的实际转速并对PG电机调节一次。反馈霍尔脉冲个数每1s更新一次，与预设目标转速对应比较，若对应实际转速大于目标转速，通过控制可控硅触发脉冲延迟时间控制减小导通角α；若实际转速小于目标转速，通过控制可控硅触发脉冲延迟时间控制加大导通角α；若等于则保持导通角α不变。
此外，接收到控制信号要使风量变更时，通过控制可控硅触发脉冲延迟时间控制导通角α，若风量变大，加大导通角α，若风量变小，减小导通角α。风机PG电机故障停止或者受到控制信号控制停止时，直接通过控制可控硅触发脉冲延迟时间控制导通角α为零。
上述方案中提供的风机，通过将PG电机产生的霍尔脉冲实时收集并根据其个数处理计算成PG电机实际转速，当PG电机实际转速不小于预设最低转速且大于预设PG电机目标转速时，控制可控硅触发脉冲延迟时间增大，使得PG电机导通角减小从而使得PG电机实际转速减小至与预设目标转速相等；当PG电机实际转速不小于预设最低转速且小于预设目标转速时，控制可控硅触发脉冲延迟时间减小，使得PG电机导通角增大从而使得PG电机实际转速增大至与预设目标转速相等；当PG电机实际转速不小于预设最低转速且等于预设目标转速时，控制可控硅延迟时间保持不变。本发明实施例提供的PG电机控制方法能够根据PG电机本身反馈出的脉冲个数实时的了解到PG电机的状态，并根据其状态做出相应的转速控制，从而实现对风机的PG电机转速的精确控制，因此能够在对空调风机电机的转速进行精确控制，实现了对风量的有效控制。此外，还可以根据计算的PG电机实际转速和预设最低转速的对比或单位时间长度内PG电机的霍尔脉冲反馈个数来排除PG电机故障。
本发明实施例还提供一种空调器，包括上述的风机。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (15)

1.一种风机PG电机控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取第一预设时间长度内PG电机的实际转速；
将所述实际转速与预设目标转速相匹配，当所述实际转速大于预设目标转速时，减小所述PG电机的导通角；当所述实际转速小于预设目标转速时，增大所述PG电机的导通角；当所述实际转速等于预设目标转速时，保持所述PG电机的导通角不变。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取第一预设时间长度内PG电机的实际转速，包括：
实时获取所述PG电机发出的霍尔脉冲个数；每间隔固定时长根据之前第一预设时间长度内PG电机的霍尔脉冲个数计算所述PG电机的实际转速。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取第一预设时间长度内PG电机的实际转速前，所述方法还包括：
当所述PG电机启动后，在第二预设时间长度内向所述PG电机输出供电电压预设比例的启动电压。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在所述PG电机的电源过零点后延迟第三预设时间后向所述PG电机输出可控硅触发脉冲控制所述PG电机的供电电压，以驱动所述PG电机；
所述当所述实际转速大于所述预设目标转速时，减小所述PG电机的导通角；当所述实际转速小于所述预设目标转速时，增大所述PG电机的导通角；当所述实际转速等于所述预设目标转速时，保持所述PG电机的导通角不变，包括：
当所述实际转速大于所述预设目标转速时，按照预设步进长度加大所述第三预设时间，以减小所述PG电机的导通角；
当所述实际转速小于所述预设目标转速时，按照预设步进长度减小所述第三预设时间，以增大所述PG电机的导通角；
当所述实际转速等于所述预设目标转速时，保持所述第三预设时间不变，以保持所述PG电机的导通角不变。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
检测所述PG电机的实际转速，若在第四预设时间长度内所述PG电机的转速小于预设最低转速，则停止所述PG电机。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在单位时间长度内检测PG电机的霍尔脉冲反馈个数，若霍尔脉冲反馈个数为零，停止所述PG电机。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在第五预设时间长度后启动所述PG电机；
若在第六预设时间长度内出现超过预设次数的PG电机停机，则输出报警提示。
8.一种风机，其特征在于，包括：PG电机、连接所述PG电机的测速模块，连接所述测速模块和所述PG电机的控制模块；
所述测速模块用于获取第一预设时间长度内PG电机的实际转速；
所述控制模块，用于将所述实际转速与预设目标转速相匹配，当所述实际转速大于预设目标转速时，减小所述PG电机的导通角；当所述实际转速小于预设目标转速时，增大所述PG电机的导通角；当所述实际转速等于预设目标转速时，保持所述PG电机的导通角不变。
9.根据权利要求8所述的风机，其特征在于，所述测速模块具体用于实时获取所述PG电机发出的霍尔脉冲个数；每间隔固定时长根据之前第一预设时间长度内PG电机的霍尔脉冲个数计算所述PG电机的实际转速。
10.根据权利要求8所述的风机，其特征在于，所述控制模块还用于当所述PG电机启动后，在第二预设时间长度内向所述PG电机输出供电电压预设比例的启动电压。
11.根据权利要求8所述的风机，其特征在于，所述控制模块还用于在所述PG电机的电源过零点后延迟第三预设时间后向所述PG电机输出可控硅触发脉冲控制所述PG电机的供电电压，以驱动所述PG电机；
所述控制模块具体用于当所述实际转速大于所述预设目标转速时，按照预设步进长度加大所述第三预设时间，以减小所述PG电机的导通角；当所述实际转速小于所述预设目标转速时，按照预设步进长度减小所述第三预设时间，以增大所述PG电机的导通角；当所述实际转速等于所述预设目标转速时，保持所述第三预设时间不变，以保持所述PG电机的导通角不变。
12.根据权利要求8所述的风机，其特征在于，
所述测速模块还用于检测所述PG电机的实际转速，若在第四预设时间长度内所述PG电机的转速小于预设最低转速，则通过所述控制模块停止所述PG电机。
13.根据权利要求8所述的风机，其特征在于，所述测速模块还用于在单位时间内检测接收到的PG电机的霍尔脉冲反馈个数，若所述单位时间内检测接收到的PG电机的霍尔脉冲反馈个数为零，则通过所述控制模块控制所述PG电机停止。
14.根据权利要求12或13所述的风机，其特征在于，还包括提示模块；
所述控制模块还用于在第五预设时间长度后启动所述PG电机；若在第六预设时间长度内出现超过预设次数的PG电机停机，则控制所述提示模块输出报警提示。
15.一种空调器，其特征在于，包括权利要求8-14中任一项所述的风机。
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