CN108691796A - 风机控制装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种风机控制装置，包括风机驱动电路，根据控制信号，产生驱动电压用以驱动风机并调节风机的转速；转速反馈电路，用于采集风机的转速信号；电压反馈电路，用于采集风机运转时的反馈电压。一种风机控制方法，包括：风机正常控制阶段和风机加速控制阶段；两个阶段都以反馈电压作为调节控制的依据。在风机正常控制阶段，监测反馈电压，若低于反馈电压基准值则驱动电压增加，使得风机转速相应提高，以维持反馈电压在反馈电压基准值或趋近反馈电压基准值；若反馈电压高于反馈电压基准值则驱动电压下降。从风机正常控制阶段进入风机加速控制阶段时增加驱动电压。本发明解决了风量和燃气量不匹配导致燃烧不良及烟气超标的问题。

Description

风机控制装置及控制方法

技术领域

本发明涉及一种风机控制装置，尤其是一种将反馈电压作为调节目标进行风机转速调节的分机控制装置。

背景技术

强制排气式燃气热水器燃烧时,需要风机运行提供空气与燃烧器的燃气量匹配，现有热水器基本风速是恒定的或少量的增加风速,当外界风力很大或其他原因导致排烟阻力很大时,普通风机控制则不能感知外界环境的变化而自动调节风速或仅仅做少量的风速改变,导致风量和燃气量不匹配而导致燃烧不良及烟气超标。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种风机控制装置，以及基于该风机控制装置的风机控制方法，通过反馈控制，能够避免因排烟阻力增大,风量和燃气量不匹配导致燃烧不良及烟气超标的问题。本发明采用的技术方案是：

一种风机控制装置，包括：

风机驱动电路，根据控制信号，产生驱动电压用以驱动风机并调节风机的转速；

转速反馈电路，用于采集风机的转速信号；

电压反馈电路，用于采集风机运转时的反馈电压。

具体地，风机驱动电路包括PMOS管Q1、二极管D1、D2、电阻R1、电感L1、电容C1、C2；

控制信号接电阻R1的一端、二极管D1的阳极和PMOS管Q1的栅极；PMOS管Q的源极、电阻R1的另一端和二极管D1的阴极接供电电压VCC；PMOS管Q1的漏极接二极管D2的阴极和电感L1的一端；二极管D2的阳极接地，电感L1的另一端接电容C1的阳极、电容C2的一端，以及风机电机的正极；电容C1的负极和电容C2的另一端接地。

具体地，转速反馈电路包括电阻R2、稳压二极管DZ1、电容C3；电阻R2的一端接风机电机上的霍尔传感器，另一端接稳压二极管DZ1的阴极和电容C3的一端，并向MCU反馈风机转速信号；电容C3的另一端和稳压二极管DZ1的阳极接地。

具体地，电压反馈电路包括运算放大器U1、电阻R3、R4、R5、R6、R7、电容C4、C5；电阻R3的一端接风机电机的负极，以及电阻R4的一端；电阻R3的另一端接地；电阻R4的另一端接运算放大器U1的同相输入端并通过电容C4接地；运算放大器U1的反相输入端接电阻R5的一端和电阻R6的一端；电阻R5的另一端接地；电阻R6的另一端接运算放大器U1的输出端和电阻R7的一端；电阻R7的另一端产生风机运转时的反馈电压，电阻R7的另一端通过电容C5接地。

一种风机控制方法，包括两个阶段：风机正常控制阶段和风机加速控制阶段；这两个阶段都以反馈电压作为调节控制的依据；

获取风机转速，且设定有一风机转速基准值；

获取反馈电压，且设定有一反馈电压基准值；

通过控制信号设定驱动电压，且设有一驱动电压基准值；

在风机正常控制阶段，监测反馈电压，若低于反馈电压基准值则驱动电压增加，使得风机转速相应提高，以维持反馈电压在反馈电压基准值或趋近反馈电压基准值；若反馈电压高于反馈电压基准值则驱动电压下降，以维持反馈电压在反馈电压基准值或趋近反馈电压基准值；

在风机正常控制阶段中，实时监测驱动电压当前值与驱动电压基准值之差，若该差值大于一个驱动电压差阈值时，此时转换为风机加速控制阶段；

从风机正常控制阶段进入风机加速控制阶段时，需要增加驱动电压，风机转速能够增加，反馈电压也会增加；但驱动电压最大不超过一个设定的驱动电压最大值；

在风机正常控制阶段中，计算驱动电压当前值与驱动电压基准值之差，以该差值对应一个反馈电压补偿值；将反馈电压基准值与反馈电压补偿值之和作为反馈电压新基准；

当监测到反馈电压新基准与采集的反馈电压值之差变小，此时使得驱动电压降低，风机转速降低；当实际风机转速与风机转速基准值之差小于设定的转速差阈值时，从风机加速控制阶段返回风机正常控制阶段。

本发明的优点在于：

1）能够使得风机转速自动适应外界环境风力和排烟阻力变化，自适应调整风量。

2）风机控制更安全，更便捷，解决了风量和燃气量不匹配导致燃烧不良及烟气超标的问题。

附图说明

图1为本发明的电原理图。

图2为本发明的控制方法示意图。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明提出的一种风机控制装置，包括：

风机驱动电路1，根据控制信号，产生驱动电压用以驱动风机并调节风机的转速；

转速反馈电路2，用于采集风机的转速信号；

电压反馈电路3，用于采集风机运转时的反馈电压。

图1中，风机驱动电路1包括PMOS管Q1、二极管D1、D2、电阻R1、电感L1、电容C1、C2；

控制信号接电阻R1的一端、二极管D1的阳极和PMOS管Q1的栅极；PMOS管Q的源极、电阻R1的另一端和二极管D1的阴极接供电电压VCC；PMOS管Q1的漏极接二极管D2的阴极和电感L1的一端；二极管D2的阳极接地，电感L1的另一端接电容C1的阳极、电容C2的一端，以及风机电机的正极；电容C1的负极和电容C2的另一端接地。

控制信号是一个PWM信号，通过Q1的驱动作用，以及L1、C1、C2的转换作用，形成风机的驱动电压；控制信号可由MCU发出；

转速反馈电路2包括电阻R2、稳压二极管DZ1、电容C3；电阻R2的一端接风机电机上的霍尔传感器，另一端接稳压二极管DZ1的阴极和电容C3的一端，并向MCU反馈风机转速信号；电容C3的另一端和稳压二极管DZ1的阳极接地。

风机转速信号是一个脉冲信号，脉冲频率代表了风机转速。

电压反馈电路3包括运算放大器U1、电阻R3、R4、R5、R6、R7、电容C4、C5；电阻R3的一端接风机电机的负极，以及电阻R4的一端；电阻R3的另一端接地；电阻R4的另一端接运算放大器U1的同相输入端并通过电容C4接地；运算放大器U1的反相输入端接电阻R5的一端和电阻R6的一端；电阻R5的另一端接地；电阻R6的另一端接运算放大器U1的输出端和电阻R7的一端；电阻R7的另一端产生风机运转时的反馈电压，电阻R7的另一端通过电容C5接地。

风机运转时，风机电机的驱动电流在电阻R3上产生压降，该压降被运算放大器U1所放大，形成反馈电压，反馈电压传输至MCU；C4和C5起滤波作用，消除电压的杂波。

本发明提出的风机控制方法，通过在MCU中的程序实现；

如图2所示，风机控制方法，包括两个阶段：风机正常控制阶段（图2中的阶段1）和风机加速控制阶段（图2中的阶段2）；这两个阶段都以反馈电压作为调节控制的依据；

通过转速反馈电路2获取风机转速，且设定有一转速基准值；

通过电压反馈电路3获取反馈电压，且设定有一反馈电压基准值；

通过控制信号设定驱动电压，且设有一驱动电压基准值；

在风机正常控制阶段，这个阶段，热水器能够正常燃烧，虽然依据外界环境风力或烟管长度,会导致排烟阻力不同，但是在此阶段，通过调整驱动电压，从而维持反馈电压在反馈电压基准值或趋近反馈电压基准值；

就是说，MCU监测反馈电压，若低于反馈电压基准值则驱动电压增加，使得风机转速相应提高，以维持反馈电压在反馈电压基准值或趋近反馈电压基准值，此时风机负载虽增大，但转速相应提高，可以确保足够的风量；若反馈电压高于反馈电压基准值（比如外界环境负压状态）则驱动电压下降，以维持反馈电压在反馈电压基准值或趋近反馈电压基准值，此时虽然驱动电压下降，但风机负载变小，风机转速可以维持不变；

风机加速控制阶段，在这个阶段，由于外界环境风力过大，或烟管存在较大程度堵塞情况，导致排烟阻力显著增大，可能导致排放的烟气超标，需要增大风量，降低CO含量；

在风机正常控制阶段中，实时监测驱动电压当前值与驱动电压基准值之差Δ1，若该差值大于一个驱动电压差阈值时，此时转换为风机加速控制阶段；这时表明，采取阶段1的控制方式，已经不能满足排烟的需要；

从风机正常控制阶段进入风机加速控制阶段时，由于风机阻力增大，需要增加驱动电压，风机转速能够增加，反馈电压也会增加；但驱动电压最大不超过一个设定的驱动电压最大值；

在风机正常控制阶段中，计算驱动电压当前值与驱动电压基准值之差Δ1，以该差值对应一个反馈电压补偿值；将反馈电压基准值与反馈电压补偿值之和作为反馈电压新基准；

当风机负载变小时，采集的反馈电压值会上升，从而能够监测到反馈电压新基准与采集的反馈电压值之差变小，此时使得驱动电压降低，风机转速降低；当实际风机转速与风机转速基准值之差Δ2小于设定的转速差阈值时，从风机加速控制阶段返回风机正常控制阶段。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种风机控制装置，其特征在于，包括：

风机驱动电路，根据控制信号，产生驱动电压用以驱动风机并调节风机的转速；

转速反馈电路，用于采集风机的转速信号；

电压反馈电路，用于采集风机运转时的反馈电压。

2.如权利要求1所述的风机控制装置，其特征在于，

风机驱动电路包括PMOS管Q1、二极管D1、D2、电阻R1、电感L1、电容C1、C2；

控制信号接电阻R1的一端、二极管D1的阳极和PMOS管Q1的栅极；PMOS管Q的源极、电阻R1的另一端和二极管D1的阴极接供电电压VCC；PMOS管Q1的漏极接二极管D2的阴极和电感L1的一端；二极管D2的阳极接地，电感L1的另一端接电容C1的阳极、电容C2的一端，以及风机电机的正极；电容C1的负极和电容C2的另一端接地。

3.如权利要求1所述的风机控制装置，其特征在于，

转速反馈电路包括电阻R2、稳压二极管DZ1、电容C3；电阻R2的一端接风机电机上的霍尔传感器，另一端接稳压二极管DZ1的阴极和电容C3的一端，并向MCU反馈风机转速信号；电容C3的另一端和稳压二极管DZ1的阳极接地。

4.如权利要求1所述的风机控制装置，其特征在于，

电压反馈电路包括运算放大器U1、电阻R3、R4、R5、R6、R7、电容C4、C5；电阻R3的一端接风机电机的负极，以及电阻R4的一端；电阻R3的另一端接地；电阻R4的另一端接运算放大器U1的同相输入端并通过电容C4接地；运算放大器U1的反相输入端接电阻R5的一端和电阻R6的一端；电阻R5的另一端接地；电阻R6的另一端接运算放大器U1的输出端和电阻R7的一端；电阻R7的另一端产生风机运转时的反馈电压，电阻R7的另一端通过电容C5接地。

5.一种风机控制方法，其特征在于，包括两个阶段：风机正常控制阶段和风机加速控制阶段；这两个阶段都以反馈电压作为调节控制的依据；

获取风机转速，且设定有一风机转速基准值；

获取反馈电压，且设定有一反馈电压基准值；

通过控制信号设定驱动电压，且设有一驱动电压基准值；

在风机正常控制阶段，监测反馈电压，若低于反馈电压基准值则驱动电压增加，使得风机转速相应提高，以维持反馈电压在反馈电压基准值或趋近反馈电压基准值；若反馈电压高于反馈电压基准值则驱动电压下降，以维持反馈电压在反馈电压基准值或趋近反馈电压基准值；

在风机正常控制阶段中，实时监测驱动电压当前值与驱动电压基准值之差，若该差值大于一个驱动电压差阈值时，此时转换为风机加速控制阶段；

从风机正常控制阶段进入风机加速控制阶段时，需要增加驱动电压，风机转速能够增加，反馈电压也会增加；但驱动电压最大不超过一个设定的驱动电压最大值；

在风机正常控制阶段中，计算驱动电压当前值与驱动电压基准值之差，以该差值对应一个反馈电压补偿值；将反馈电压基准值与反馈电压补偿值之和作为反馈电压新基准；

当监测到反馈电压新基准与采集的反馈电压值之差变小，此时使得驱动电压降低，风机转速降低；当实际风机转速与风机转速基准值之差小于设定的转速差阈值时，从风机加速控制阶段返回风机正常控制阶段。