CN107642497A - 一种基于压力控制的风机调速控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于压力控制的风机调速控制系统，属于冷库制冷技术领域。它解决了现有的风机调速控制系统其风机转速控制不够准确从而制冷效果欠佳的问题。本风机调速控制系统包括容积固定不变的制冷剂容器和电机，控制装置还包括压力传感器、控制单元和电源模块，压力传感器用于检测制冷剂容器内的制冷剂实际压力值，控制单元用于实际压力值并将该实际压力值转换成实际温度值，将该实际温度值与事先存储于控制单元内的最佳冷藏温度值进行比对，当实际温度值高于最佳冷藏温度值时，输出控制信号控制上述电机增加转速；当实际温度值低于最佳冷藏温度值时，输出控制信号控制上述电机降低转速。本风机调速控制系统具有风机转速控制准确的优点。

Description

一种基于压力控制的风机调速控制系统

技术领域

本发明属于冷库制冷技术领域，涉及一种基于压力控制的风机调速控制系统。

背景技术

泵与风机广泛地应用于国民生产和生活各个方面，据目前统计，国内泵与风机的耗电量，约占全国用电量的28％～30％。在冷库中，制冷系统需要进行冷热交换，通过控制风机转速加速冷空气的流动将热量交换到外界来，以降低冷库内的温度至冷藏所需的温度要求范围内，达到冷藏的目的。那么风机转速控制的准确度高低直接影响到冷却效果，目前风机转速控制主要方式有：1、转速不控制，即风机以恒定转速工作；2、采用温度方式控制，即根据冷库内采集到的温度来相应调整风机转速。第1种方式缺点是功耗较高，目前一般不采用，第2种方式通过温度传感器采集冷库中的温度值，控制器根据温度值来控制风机转速，但存在的问题是:实际情况是冷库中的温度分布是不均匀的，那么温度传感器采集的温度不能代表整个冷库的平均温度，即与整个冷库中的实际平均温度是有差距的，那么根据这个采集到的温度值对风机转速控制也是不准确的，因此无法实现准确控制风机转速从而提高冷却效果。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种准确控制风机转速从而提高冷却效果以使冷库达到最佳冷藏温度的基于压力控制的风机调速控制系统。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种基于压力控制的风机调速控制系统，包括容积固定不变的制冷剂容器和用于控制风机工作的电机，所述制冷剂容器内装有制冷剂，其特征在于：所述控制装置还包括压力传感器、控制单元和电源模块，所述压力传感器安装在制冷剂容器上，用于检测制冷剂容器内的制冷剂实际压力值并将实际压力值传输给控制单元，所述控制单元用于接收上述实际压力值并将该实际压力值转换成实际温度值，将该实际温度值与事先存储于控制单元内的最佳冷藏温度值进行比对，当实际温度值高于最佳冷藏温度值时，输出控制信号控制上述电机增加转速，加快热交换，降低冷库温度；当实际温度值低于最佳冷藏温度值时，输出控制信号控制上述电机降低转速，减少热交换，使冷库温度上升。

在上述的一种基于压力控制的风机调速控制系统中，所述的风机调速控制装置还包括OLED显示屏，上述控制单元通过IIC通讯接口与所述OLED显示屏连接，所述OLED显示屏用于显示上述实际压力值、实际温度值、最佳冷藏温度和电机实时的转速。

在上述的一种基于压力控制的风机调速控制系统中，所述的电源模块包括降压电路、整流稳压电路，降压电路通过滤波电路与外界220V交流电压连接，外界220V交流电压通过滤波电路供电给上述电机。

在上述的一种基于压力控制的风机调速控制系统中，所述的控制单元包括PIC单片机。

在上述的一种基于压力控制的风机调速控制系统中，所述的电机为单相异步电动机。

在上述的一种基于压力控制的风机调速控制系统中，所述的控制单元通过双向可控硅模块与上述电机连接，所述双向可控硅模块包括双向可控硅以及用于控制双向可控硅开通和关闭的触发驱动电路。

在上述的一种基于压力控制的风机调速控制系统中，所述的整流稳压电路包括整流桥电路和三端稳压器WS78L05。

与现有技术相比，本基于压力控制的风机调速控制系统具有如下几个优点：

1、控制单元采用单片机控制方式，整个系统控制的实现更加智能化、模块化、可靠性更高、控制精度更高且容易扩展；

2、能够实时检测，且能接入云端，实现远程监控，监控更加方便、智能；

3、结构简单，且本系统与外界电源直接连接不隔离，从而制造成本，性价比较高。

附图说明

图1是本发明的原理框图。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图1所示，本基于压力控制的风机调速控制系统，包括容积固定不变的制冷剂容器、用于控制风机工作的电机以及压力传感器、控制单元、OLED显示屏和电源模块，电机、压力传感器和电源模块、OLED显示屏与控制单元连接。制冷剂容器内装有制冷剂，压力传感器安装在制冷剂容器上，用于检测制冷剂容器内的制冷剂实际压力值并将实际压力值传输给控制单元。控制单元用于接收实际压力值并将该实际压力值转换成实际温度值，将该实际温度值与事先存储于控制单元内的最佳冷藏温度进行比对，然后根据对比结果输出控制信号给电机并控制电机的转速，电源模块用于供电给控制单元。

在冷库中，制冷系统进行冷热交换，通过风机转速加速冷空气的流动，达到降温冷藏的目的。风机转速由电机转速控制，从而控制电机转速即可控制风机转速，进而能够间接地控制冷库里的温度高低，使冷库达到最佳的冷藏温度，从而具有最佳的冷藏效果。

在冷库制冷系统中，根据克拉贝隆方程式，在等容过程中(即容积固定不变)，制冷剂的压力与制冷剂所处环境的温度是有较为严格的线性关系的，因此通过检测制冷剂的实际压力值，然后换算成与实际压力值一一对应的实际温度值，即可得知反应冷库更加正确全面的温度，从而可根据检测到的实际压力值调整风机转速，以使冷库内温度达到冷藏最佳温度，达到最佳冷藏效果。本方案采用PIC单片机作为控制单元的控制器，来实现上述的实际压力值与实际温度值的一一对应换算，以及将实际温度值与事先预设的最佳冷藏温度进行对比，然后产生控制信号控制电机作出相应的转速变化。现有的采用简易模拟电路设计结合专用电子组件来实现上述的分析、计算及控制功能，其专用电子组件包括滑线电位器，其机械接触受环境温度、湿度影响较大，随着时间长久，存在触头氧化情况，可靠性较差；而简易模拟电路的控制电路采用模拟分立元件，可靠性较差，成本高，功能单一。本方案的PIC单片机相对于现有的采用简易模拟电路设计结合专用电子组件的方案具有能够实现智能化、模块化、通用化、高可靠性、控制精度高及易扩展的特点。

PIC单片机具备的优点具体说明如下：

通过PIC单片机通讯功能，分机组件可以整合到制冷系统中央控制器上，随时反馈风机工况；也可实现接受来自中央控制器的控制指令。另外，系统可以根据需方要求灵活增加显示、操作组件，实现简单的人机交互功能。风机组件通过装配只能控制模块便可实现产品的升级换代；系统拆分为输入转换、计算控制、输出驱动等模块，部分模块采用易于采购的标准零部件，简化了设计，增加了灵活性；针对不同用途、不同控制范围、不同控制参数等整合为统一平台产品，提高通用性和灵活性，便于品质控制；系统没有电位器等不可靠元器件，控制电路工作电压低，耗电可忽略不计，从而省电，节省能源；根据控制需要，压力传感器可以选配高精度产品，实现控制误差在0.5％以内，数字化控制模块，使重复精度误差几乎为零；有充足的输入预留，可方便的连接0-5V标准工业信号或温度传感器信号，扩展性好。

进一步的，电源模块包括降压电路、整流稳压电路，降压电路通过滤波电路与外界220V交流电压连接，降压电路、整流稳压电路与PIC单片机连接，外界220V交流电压通过滤波电路供电给上述电机。整流稳压电路包括整流桥电路和三端稳压器WS78L05。滤波电路与PIC单片机之间连接有过零检测电路。PIC单片机通过IIC通讯接口与OLED显示屏连接，OLED显示屏用于显示实际压力值、实际温度值、最佳冷藏温度和电机实时的转速。PIC单片机通过依次触发驱动电路、双向可控硅与电机连接，触发驱动电路用于控制双向可控硅开通和关闭。本实施例的电机为单相异步电动机。

该基于压力控制的风机调速控制系统工作原理如下：

通过压力传感器检测制冷剂容器内的制冷剂的压力值，然后将其压力值转换成电压信号，通过信号放大器将电压信号进行放大，再传输给PIC单片机，PIC单片机上含有储存器，储存器中事先预设有最佳冷藏温度，PIC单片机将其电压信号转换成实际温度值信息，并与最佳冷藏温度进行对比。当实际温度值高于最佳冷藏温度值时，不利于冷藏，从而输出控制信号控制电机增加转速，加快热交换，降低冷库温度直至冷库温度到最佳冷藏温度；当实际温度值低于最佳冷藏温度值时，温度过低会增加制冷剂的消耗，同样不利于冷藏，从而输出控制信号控制电机降低转速，减少热交换，使冷库温度略微上升直至冷库温度到最佳冷藏温度。两种情况，或高或低，都不利于冷藏，通过单片机对数据进行处理，然后通过触发驱动电路对双向可控硅进行适当的开通与关断，输出不同的电压，进而调整电机转速，达到在不同温度下自动调节风机转速的目的，同时使冷库温度保持在预期范围内，还减少了电能消耗，达到控制温度的目的。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (7)

1.一种基于压力控制的风机调速控制系统，包括容积固定不变的制冷剂容器和用于控制风机工作的电机，所述制冷剂容器内装有制冷剂，其特征在于：所述控制装置还包括压力传感器、控制单元和电源模块，所述压力传感器安装在制冷剂容器上，用于检测制冷剂容器内的制冷剂实际压力值并将实际压力值传输给控制单元，所述控制单元用于接收上述实际压力值并将该实际压力值转换成实际温度值，将该实际温度值与事先存储于控制单元内的最佳冷藏温度值进行比对，当实际温度值高于最佳冷藏温度值时，输出控制信号控制上述电机增加转速，加快热交换，降低冷库温度；当实际温度值低于最佳冷藏温度值时，输出控制信号控制上述电机降低转速，减少热交换，使冷库温度上升。

2.根据权利要求1所述的一种基于压力控制的风机调速控制系统，其特征在于，所述的风机调速控制装置还包括OLED显示屏，上述控制单元通过IIC通讯接口与所述OLED显示屏连接，所述OLED显示屏用于显示上述实际压力值、实际温度值、最佳冷藏温度和电机实时的转速。

3.根据权利要求2所述的一种基于压力控制的风机调速控制系统，其特征在于，所述的电源模块包括降压电路、整流稳压电路，降压电路通过滤波电路与外界220V交流电压连接，外界220V交流电压通过滤波电路供电给上述电机。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种基于压力控制的风机调速控制系统，其特征在于，所述的控制单元包括PIC单片机。

5.根据权利要求4所述的一种基于压力控制的风机调速控制系统，其特征在于，所述的电机为单相异步电动机。

6.根据权利要求4所述的一种基于压力控制的风机调速控制系统，其特征在于，所述的控制单元通过双向可控硅模块与上述电机连接，所述双向可控硅模块包括双向可控硅以及用于控制双向可控硅开通和关闭的触发驱动电路。

7.根据权利要求3所述的一种基于压力控制的风机调速控制系统，其特征在于，所述的整流稳压电路包括整流桥电路和三端稳压器WS78L05。