CN107781878A

CN107781878A - 烟机和烟机的风量调节方法

Info

Publication number: CN107781878A
Application number: CN201711079946.1A
Authority: CN
Inventors: 颜雪平
Original assignee: Midea Group Co Ltd; Guangdong Midea Kitchen Appliances Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Wuhu Midea Smart Kitchen Appliance Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2017-11-06
Filing date: 2017-11-06
Publication date: 2018-03-09
Anticipated expiration: 2037-11-06
Also published as: CN107781878B

Abstract

本发明公开了一种烟机。烟机包括主控制器、电机控制单元、风机系统和电机信息采集单元。电机控制单元包括风量控制子单元和变频控制子单元。风机系统包括电机。风量控制子单元比较电机的目标转矩电流和实际转矩电流的大小，变频控制子单元根据比较结果改变旋转电压使电机的实际转矩电流和目标转矩电流相等。此外，本发明还公开了一种烟机的风量调节方法。本发明实施方式的烟机和烟机的风量调节方法，风量控制子单元对电机的目标转矩电流和实际转矩电流的大小进行比较，变频控制子单元根据比较结果改变旋转电压来调节电机的实际转矩电流，从而调节电机的转速使烟机保持对应档位的恒风量输出，实现了风量的自动调节。

Description

烟机和烟机的风量调节方法

技术领域

本发明涉及厨房电器领域，特别涉及一种烟机和烟机的风量调节方法。

背景技术

在相关技术中，吸油烟机的风道堵塞会使风压增大，排风量减小，从而导致排油烟效果不佳。目前，吸油烟机的风机无法在满足风量的前提下实现自动调节风量。

发明内容

本发明的实施方式提供了一种烟机和烟机的风量调节方法。

本发明实施方式的烟机，包括主控制器、电机控制单元、风机系统和电机信息采集单元；

所述主控制器用于发送档位控制指令，所述档位控制指令包括电机的目标转矩电流；

所述电机控制单元包括风量控制子单元和变频控制子单元；

所述风机系统包括电机，所述变频控制子单元用于根据所述档位控制指令输出旋转电压和转子位置角并以开环起动的方式控制所述电机起动；

所述电机起动后，所述变频控制子单元用于控制所述电机进入电流闭环调速环节，所述变频控制子单元用于根据所述转子位置角输出第一电压至所述电机；

所述电机信息采集单元用于采集所述电机的电流信号，并将所述电机的电流信号发送至所述电机控制单元；

所述变频控制子单元用于根据所述电机的电流信号计算所述电机的当前转子位置角和所述电机的实际转矩电流，所述风量控制子单元用于比较所述目标转矩电流和所述实际转矩电流；

在所述目标转矩电流大于所述实际转矩电流时，所述变频控制子单元用于增大所述旋转电压，并结合所述电机的当前转子位置角计算得到第二电压，并输出所述第二电压至所述电机；

在所述目标转矩电流小于所述实际转矩电流时，所述变频控制子单元用于减小所述旋转电压，并结合所述电机的当前转子位置角计算得到第三电压，并输出所述第三电压至所述电机；和

在所述目标转矩电流等于所述实际转矩电流时，所述变频控制子单元用于保持所述旋转电压，并结合所述电机的当前转子位置角计算得到第四电压，并输出所述第四电压至所述电机。

本发明实施方式的烟机，风量控制子单元对电机的目标转矩电流和实际转矩电流的大小进行比较，变频控制子单元根据比较结果改变旋转电压来调节电机的实际转矩电流，从而调节电机的转速使烟机保持对应档位的恒风量输出，实现了风量的自动调节。

在某些实施方式中，所述电机包括三相无刷直流电机，所述电流信号包括所述电机的三相电流信号。

在某些实施方式中，所述变频控制子单元用于对所述三相电流信号进行建模解耦分析得出所述电机的当前转子位置角、电机转速和所述电机的实际转矩电流。

在某些实施方式中，所述烟机包括风道信息采集单元，所述风道信息采集单元用于采集所述烟机的风道的状态信息，所述风量控制子单元用于根据所述风道的状态信息和所述档位控制指令比较所述目标转矩电流和所述实际转矩电流。

在某些实施方式中，所述烟机包括通信传输单元，所述通信传输单元连接所述主控制器和所述电机控制单元，所述通信传输单元用于将所述档位控制指令传输给所述电机控制单元。

在某些实施方式中，所述通信传输单元采用标准UART通信协议对所述档位控制指令进行传输。

本发明实施方式的烟机的风量调节方法，所述烟机包括主控制器、电机控制单元、风机系统和电机信息采集单元，所述电机控制单元包括风量控制子单元和变频控制子单元，所述风机系统包括电机，所述风量调节控制方法包括：

步骤一：所述主控制器发送档位控制指令至所述电机控制单元，所述档位控制指令包括所述电机的目标转矩电流；

步骤二：所述变频控制子单元根据所述档位控制指令输出旋转电压和转子位置角并以开环起动的方式控制所述电机起动；

步骤三：所述电机起动后，所述变频控制子单元控制所述电机进入电流闭环调速环节，所述变频控制子单元根据所述转子位置角输出第一电压至所述电机；

步骤四：所述电机信息采集单元采集所述电机的电流信号并将所述电机的电流信号发送至所述电机控制单元；

步骤五：所述变频控制子单元根据所述电机的电流信号计算所述电机的当前转子位置角和所述电机的实际转矩电流；

步骤六：所述风量控制子单元比较所述目标转矩电流和所述实际转矩电流；

在所述目标转矩电流大于所述实际转矩电流时，所述变频控制子单元增大所述旋转电压，并结合所述电机的当前转子位置角计算得到第二电压，并输出所述第二电压至所述电机，返回步骤四；

在所述目标转矩电流小于所述实际转矩电流时，所述变频控制子单元减小所述旋转电压，并结合所述电机的当前转子位置角计算得到第三电压，并输出所述第三电压至所述电机，返回步骤四；和

在所述目标转矩电流等于所述实际转矩电流时，所述变频控制子单元保持所述旋转电压，并结合所述电机的当前转子位置角计算得到第四电压，并输出所述第四电压至所述电机，返回步骤四。

本发明实施方式的烟机的风量调节方法，风量控制子单元对电机的目标转矩电流和实际转矩电流的大小进行比较，变频控制子单元根据比较结果改变旋转电压来调节电机的实际转矩电流，从而调节电机的转速使烟机保持对应档位的恒风量输出，实现了风量的自动调节。

在某些实施方式中，所述烟机包括风道信息采集单元，所述步骤六包括：所述风道信息采集单元采集所述烟机的风道的状态信息，所述风量控制子单元根据所述风道的状态信息和所述档位控制指令比较所述目标转矩电流和所述实际转矩电流。

在某些实施方式中，所述烟机包括通信传输单元，所述通信传输单元连接所述主控制器和所述电机控制单元，所述通信传输单元将所述档位控制指令传输给所述电机控制单元。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明实施方式的烟机的模块示意图；

图2是本发明实施方式的烟机的风量调节方法的流程示意图；

主要元件符号说明：

烟机100、主控制器110、电机控制单元120、风量控制子单元122、变频控制子单元124、风机系统130、电机信息采集单元140、风道信息采集单元150、通信传输单元160。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的实施方式在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

请参阅图1，本发明实施方式的烟机100，包括主控制器110、电机控制单元120、风机系统130和电机信息采集单元140。主控制器110用于发送档位控制指令，档位控制指令包括电机的目标转矩电流。电机控制单元120包括风量控制子单元122和变频控制子单元124。风机系统130包括电机。变频控制子单元124用于根据档位控制指令输出旋转电压和转子位置角并以开环起动的方式控制电机起动。

电机起动后，变频控制子单元124用于控制电机进入电流闭环调速环节，变频控制子单元124用于根据转子位置角输出第一电压至电机。电机信息采集单元140用于采集电机的电流信号，并将电机的电流信号发送至电机控制单元120。变频控制子单元124用于根据电机的电流信号计算电机的当前转子位置角和电机的实际转矩电流。风量控制子单元122用于比较目标转矩电流和实际转矩电流。

在目标转矩电流大于实际转矩电流时，变频控制子单元124用于增大旋转电压，并结合电机的当前转子位置角计算得到第二电压，并输出第二电压至电机；

在目标转矩电流小于实际转矩电流时，变频控制子单元124用于减小旋转电压，并结合电机的当前转子位置角计算得到第三电压，并输出第三电压至电机；和

在目标转矩电流等于实际转矩电流时，变频控制子单元124用于保持旋转电压，并结合电机的当前转子位置角计算得到第四电压，并输出第四电压至电机。

本发明实施方式的烟机100，风量控制子单元122对电机的目标转矩电流和实际转矩电流的大小进行比较，变频控制子单元124根据比较结果改变旋转电压来调节电机的实际转矩电流，从而调节电机的转速使烟机100保持对应档位的恒风量输出，实现了风量的自动调节。

可以理解，烟机100有多个档位，每个档位对应一个电机的输出风量，主控制器110可基于用户的选择或默认设置的档位生成并发送档位控制指令。每个档位风量所需的电机转速对应一个目标转矩电流，只有电机的实际转矩电流和目标转矩电流相等(相等包括实际转矩电流和目标转矩电流的差值在预设范围内的情况)，烟机100才能保持对应档位的恒风量输出。在本发明的一个示例中，当风道堵塞后，风压增大，此时电机转速提高，电流减小，从而导致风量减小。此时，电机的实际转矩电流小于目标转矩电流。为了实现烟机100的吸烟效果必须再提高电机转速来加大风量。因此，变频控制子单元124增大旋转电压来提高电机转速，此时电机的实际转矩电流相应增大，风量也增大了。当旋转电压增大到使电机的实际转矩电流等于对应档位的目标转矩电流时，烟机100可以保持对应档位的恒风量输出。

在本发明实施方式中，电机的起动采用开环起动的方式，而电机的调速采用电流闭环调速的方式。在开环起动时，变频控制子单元124控制电机通过自举充电、定位锁相和VF开环起动。其中，VF表示恒压频比，即旋转电压和频率的比率恒定。变频控制子单元124通过控制频率和旋转电压的大小使电机开环起动。

请参阅图1和图2，本发明实施方式的烟机100的风量调节方法，烟机100包括主控制器110、电机控制单元120、风机系统130和电机信息采集单元140，电机控制单元120包括风量控制子单元122和变频控制子单元124，风机系统130包括电机，风量调节控制方法包括：

S110：主控制器110发送档位控制指令至电机控制单元120，档位控制指令包括电机的目标转矩电流；

S120：变频控制子单元124根据档位控制指令输出旋转电压和转子位置角并以开环起动的方式控制电机起动；

S130：电机起动后，变频控制子单元124控制电机进入电流闭环调速环节，变频控制子单元124根据转子位置角输出第一电压至电机；

S140：电机信息采集单元140采集电机的电流信号并将电机的电流信号发送至电机控制单元120；

S150：变频控制子单元124根据电机的电流信号计算电机的当前转子位置角和电机的实际转矩电流；

S160：风量控制子单元122比较目标转矩电流和实际转矩电流；

S162：在目标转矩电流大于实际转矩电流时，变频控制子单元124增大旋转电压，并结合电机的当前转子位置角计算得到第二电压，并输出第二电压至电机，返回S140；

S164：在目标转矩电流小于实际转矩电流时，变频控制子单元124减小旋转电压，并结合电机的当前转子位置角计算得到第三电压，并输出第三电压至电机，返回S140；和

S166：在目标转矩电流等于实际转矩电流时，变频控制子单元124保持旋转电压，并结合电机的当前转子位置角计算得到第四电压，并输出第四电压至电机，返回S140。

本发明实施方式的烟机100的风量调节方法，风量控制子单元122对电机的目标转矩电流和实际转矩电流的大小进行比较，变频控制子单元124根据比较结果改变旋转电压来调节电机的实际转矩电流，从而调节电机的转速使烟机100保持对应档位的恒风量输出，实现了风量的自动调节。

也即是说，本发明实施方式的烟机100的风量调节由本发明实施方式的烟机100的风量调节方法实现。

可以理解，在本发明实施方式中，电机包括三相绕组，分别表示为A相、B相和C相。转子位置角是转子磁场轴线与A相绕组轴线之间的夹角。第一电压、第二电压、第三电压和第四电压均为三相电压。在步骤S150中，电机的当前转子位置角可根据反电势法计算得到，电机的实际转矩电流可通过Clarke变换和Park变换得到。

电机的三相电压可根据SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulation，空间矢量脉宽调制)原理计算。SVPWM计算包括五段式和七段式。五段式计算公式如下：

七段式计算公式如下：

其中，DC_A、DC_B和DC_C是电机的三相电压，分别表示A相、B相和C相的直流电压，m表示旋转电压，θ表示电机的转子位置角。

可以理解，外部环境条件变化会引起风道的风压变化。风压变化会改变电机的转速，从而影响烟机100的风量输出。通过电机信息采集单元140重复不断地采集电机的电流信号，变频控制子单元124根据电机的电流信号计算电机的当前转子位置角和电机的实际转矩电流，风量控制子单元122对目标转矩电流和实际转矩电流进行比较，变频控制子单元124根据比较结果不断调整旋转电压，使电机的目标转矩电流和实际转矩电流相等，从而使烟机100保持恒风量输出。

在某些实施方式中，旋转电压的增大或减少幅度是不变的，例如，变频控制子单元124对旋转电压每次增大的幅度为1V，或每次减少的幅度为1V。如此，变频控制子单元124对旋转电压的调节较简单，成本低。

在某些实施方式中，电机包括三相无刷直流电机，电流信号包括电机的三相电流信号。

可以理解，三相无刷直流电机可以实现无极调速，调速范围广。三相无刷直流电机由电动机主体和驱动器组成，是一种典型的机电一体化产品。无刷直流电机的定子绕组可做成三相对称星形接法或其它接法。

在某些实施方式中，变频控制子单元124用于对三相电流信号进行建模解耦分析得出电机的当前转子位置角、电机转速和电机的实际转矩电流。

可以理解，电机是一个多变量、强耦合的系统。变频控制子单元124用于对三相电流信号进行建模解耦分析将三相电流变成一个励磁电流和一个转矩电流，这两个电流在空间垂直解耦。当励磁电流保持不变的时候，电机输出转矩与转矩电流成正比，且只有一个变量。具体地，根据磁势和功率不变的原则通过正交变换，将三相静止坐标变换成两相静止坐标，即Clarke变换，将三相的电流转变到静止坐标系，再通过旋转变换将两相静止坐标变成两相旋转坐标，即Park变换。如此，将三相电流转变成一个励磁电流和一个转矩电流。

电机的当前转子位置角可通过反电势法计算得到，电机转速可由转子位置角随时间的变化量计算得到。

在某些实施方式中，烟机100包括风道信息采集单元150。风道信息采集单元150用于采集烟机100的风道的状态信息。风量控制子单元122用于根据风道的状态信息和档位控制指令比较目标转矩电流和实际转矩电流。

在某些实施方式中，烟机100包括风道信息采集单元150，步骤S160包括：风道信息采集单元150采集烟机100的风道的状态信息，风量控制子单元122根据风道的状态信息和档位控制指令比较目标转矩电流和实际转矩电流。

可以理解，风道的状态信息包括风压和风量。风道信息采集单元150采集风道的风压和风量信息，将风压和风量信息传输到风量控制子单元122。当风量大于对应档位的恒风量时，风量控制子单元122判断旋转电压应该要减小，然后将对应的指令发送至变频控制子单元124，变频控制子单元124减小旋转电压，从而减小电机的实际转矩电流和电机转速，使风量减小。当风量小于对应档位的恒风量时，风量控制子单元122判断旋转电压应该要增大，然后将对应的指令发送至变频控制子单元124，变频控制子单元124增大旋转电压，从而增大电机的实际转矩电流和电机转速，使风量增大。

在某些实施方式中，烟机100包括通信传输单元160，通信传输单元160连接主控制器110和电机控制单元120，通信传输单元160用于将档位控制指令传输给电机控制单元120。

可以理解，主控制器110通过通信传输单元160将档位控制指令传输给电机控制单元120。

在某些实施方式中，通信传输单元160采用标准UART通信协议对档位控制指令进行传输。

可以理解，UART通信协议是数据通信及控制系统中广泛使用的一种全双工串行数据传输协议。串行通信是指利用一条传输线将数据一位位地顺序传送，特点是通信线路简单。如此，利用简单的通信线路就可以实现通信，降低成本。

在本发明的实施方式的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的实施方式的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的实施方式的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明的实施方式中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理模块的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的实施方式的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明的各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施方式进行变化、修改、替换和变型。

Claims

1.一种烟机，其特征在于，包括主控制器、电机控制单元、风机系统和电机信息采集单元；

所述电机控制单元包括风量控制子单元和变频控制子单元；

2.如权利要求1所述的烟机，其特征在于，所述电机包括三相无刷直流电机，所述电流信号包括所述电机的三相电流信号。

3.如权利要求2所述的烟机，其特征在于，所述变频控制子单元用于对所述三相电流信号进行建模解耦分析得出所述电机的当前转子位置角、电机转速和所述电机的实际转矩电流。

4.如权利要求1所述的烟机，其特征在于，所述烟机包括风道信息采集单元，所述风道信息采集单元用于采集所述烟机的风道的状态信息，所述风量控制子单元用于根据所述风道的状态信息和所述档位控制指令比较所述目标转矩电流和所述实际转矩电流。

5.如权利要求1所述的烟机，其特征在于，所述烟机包括通信传输单元，所述通信传输单元连接所述主控制器和所述电机控制单元，所述通信传输单元用于将所述档位控制指令传输给所述电机控制单元。

6.如权利要求5所述的烟机，其特征在于，所述通信传输单元采用标准UART通信协议对所述档位控制指令进行传输。

7.一种烟机的风量调节方法，其特征在于，所述烟机包括主控制器、电机控制单元、风机系统和电机信息采集单元，所述电机控制单元包括风量控制子单元和变频控制子单元，所述风机系统包括电机，所述风量调节控制方法包括：

8.如权利要求7所述的烟机的风量调节方法，其特征在于，所述电机包括三相无刷直流电机，所述电流信号包括所述电机的三相电流信号。

9.如权利要求7所述的烟机的风量调节方法，其特征在于，所述烟机包括风道信息采集单元，所述步骤六包括：所述风道信息采集单元采集所述烟机的风道的状态信息，所述风量控制子单元根据所述风道的状态信息和所述档位控制指令比较所述目标转矩电流和所述实际转矩电流。

10.如权利要求7所述的烟机的风量调节方法，其特征在于，所述烟机包括通信传输单元，所述通信传输单元连接所述主控制器和所述电机控制单元，所述通信传输单元将所述档位控制指令传输给所述电机控制单元。