CN109268299B - 风机转向检测装置、检测方法及风机 - Google Patents

风机转向检测装置、检测方法及风机 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种风机转向检测装置、检测方法及风机，其中，该装置包括：风机转向检测电路，用于在风机启动前检测电机三相端子上的反电动势；控制芯片，与风机转向检测电路连接，用于根据电机三相端子上的反电动势判断风机启动前的旋转方向。本发明解决了现有技术中风机启动前自转容易引起启动失败的问题，提高了风机启动的成功率。

Description

风机转向检测装置、检测方法及风机
技术领域
本发明涉及风机技术领域，具体而言，涉及一种风机转向检测装置、检测方法及风机。
背景技术
空调安装到用户建筑上，由于天气变化等原因，外部风力多变，导致风机在启动前经常已经自动旋转，此时，若直流风机直接启动，就可能出现启动失败等问题，因此，有必要在风机启动前检测风机当前方向，为风机启动前处理提供必要的信息。
针对相关技术中风机启动前自转容易引起启动失败的问题，目前尚未提出有效地解决方案。
发明内容
本发明提供了一种风机转向检测装置、检测方法及风机，以至少解决现有技术中风机启动前自转容易引起启动失败的问题。
为解决上述技术问题，根据本发明实施例的一个方面，提供了一种风机转向检测装置，包括：风机转向检测电路，用于在风机启动前检测电机三相端子上的反电动势；控制芯片，与风机转向检测电路连接，用于根据电机三相端子上的反电动势判断风机启动前的旋转方向。
进一步地，风机转向检测电路包括：第一运算放大器OPA1，用于检测电机三相端子上的UV相反电动势；第二运算放大器OPA2，用于检测电机三相端子上的VW相反电动势。
进一步地，控制芯片还用于：根据UV反电动势和VW反电动势计算电机的U相反电动势、V相反电动势、W相反电动势；对比U相反电动势、V相反电动势、W相反电动势的大小，并根据对比结果确定风机启动前的旋转方向。
进一步地，风机转向检测电路还包括：UV采样电路，包括第一分压电阻R1、第一三极管Q1和第二分压电阻R2；其中，电机的U相与电机的V相依次通过第一分压电阻R1、第一三极管Q1和第二分压电阻R2连接；VW采样电路，包括第三分压电阻R3、第二三极管Q2和第四分压电阻R4；其中，电机的V相与电机的W相依次通过第三分压电阻R3、第二三极管Q2和第四分压电阻R4连接。
进一步地，第一运算放大器OPA1的正向输入端通过第一三极管Q1和第一分压电阻R1与电机的U相连接，反向输入端与电机的V相连接；第二运算放大器OPA2的正向输入端通过第二三极管Q2和第三分压电阻R3与电机的V相连接，反向输入端与电机的W相连接。
进一步地，第一分压电阻R1与第三分压电阻R3阻值相同；第二分压电阻R2和第四分压电阻R4阻值相同；其中，第一分压电阻R1的阻值大于第二分压电阻R2的阻值，第一分压电阻R1阻值与第二分压电阻R2阻值的差值大于预设阈值。
进一步地，控制芯片还包括第一三极管控制端口Q1-CTL和第二三极管控制端口Q2-CTL；第一三极管控制端口Q1-CTL与第一三极管Q1连接，用于在风机转向检测电路检测前控制第一三极管Q1闭合，在风机转向检测电路检测后控制第一三极管Q1断开；第二三极管控制端口Q2-CTL与第二三极管Q2连接，用于在风机转向检测电路检测前控制第二三极管Q2闭合，在风机转向检测电路检测后控制第二三极管Q2断开。
进一步地，装置还包括：智能功率模块，其输入端与控制芯片连接，其输出端与风机转向检测电路连接，用于接收控制芯片对电机的控制信号，并根据控制信号为电机供电。
进一步地，智能功率模块的输入端分别与控制芯片的U相控制端口、V相控制端口、W相控制端口连接，用于接收控制芯片对电机的控制信号；智能功率模块的输出端分别与电机的U相、V相、W相连接，用于根据控制信号为电机供电。
根据本发明实施例的另一方面，提供了一种风机转向检测方法，包括：监测到风机开机后，在风机启动前检测电机三相端子上的反电动势；根据电机三相端子上的反电动势判断风机启动前的旋转方向。
进一步地，监测到风机开机通过以下方法实现：监听风机的开机指令。
进一步地，在检测电机三相端子上的反电动势之前，还包括：控制电机的三相供电信号断开。
进一步地，检测电机三相端子上的反电动势，包括：控制电机的UV采样电路和VW采样电路导通；通过UV采样电路检测UV反电动势；通过VW采样电路检测VW反电动势。
进一步地，根据电机三相端子上的反电动势判断风机启动前的旋转方向，包括：根据UV反电动势、VW反电动势计算电机的U相反电动势、V相反电动势、W相反电动势；对比U相反电动势、V相反电动势、W相反电动势的大小，并根据对比结果确定风机的旋转方向。
进一步地，在根据反电动势判断风机启动前的旋转方向之后，还包括：控制电机的三相供电信号导通。
进一步地，在根据反电动势判断风机启动前的旋转方向之后，还包括：控制电机的UV采样电路和VW采样电路断开。
根据本发明实施例的又一方面，提供了一种风机，包括上述的风机转向检测装置。
根据本发明实施例的又一方面，提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时实现如上述的风机转向检测方法。
根据本发明实施例的又一方面，提供了一种包含计算机可执行指令的存储介质，计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行如上述的风机转向检测方法。
在本发明中，提供了一种新的风机转向检测装置，在风机启动前检测电机三相端子上的反电动势，并根据电机三相端子上的反电动势判断风机启动前的旋转方向，以便对风机进行对应的启动控制。上述装置可以为风机启动前的预处理提供必要的信息，以对风机进行对应的控制，从而有效地降低风机启动前自转引起的启动失败的问题，提高了风机启动的成功率。
附图说明
图1是根据本发明实施例1的风机转向检测装置的一种可选的结构框图；
图2是根据本发明实施例1的风机转向检测装置的一种可选的电路图；
图3是根据本发明实施例2的风机转向检测方法的一种可选的流程图；以及
图4是根据本发明实施例2的风机转向检测方法的另一种可选的流程图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
实施例1
在本发明优选的实施例1中提供了一种风机转向检测装置，该装置可以直接应用至各种风机上，也可以应用至具有风机部分功能的其他装置上。具体来说，图1示出该装置的一种可选的结构框图，如图1所示，包括：
风机转向检测电路102，用于在风机启动前检测电机三相端子上的反电动势；
控制芯片104，与风机转向检测电路102连接，用于根据电机三相端子上的反电动势判断风机启动前的旋转方向。
在上述实施方式中，提供了一种新的风机转向检测装置，在风机启动前检测电机三相端子上的反电动势，并根据电机三相端子上的反电动势判断风机启动前的旋转方向，以便对风机进行对应的启动控制。上述装置可以为风机启动前的预处理提供必要的信息，以对风机进行对应的控制，从而有效地降低风机启动前自转引起的启动失败的问题，提高了风机启动的成功率。
进一步地，风机转向检测电路包括：第一运算放大器OPA1，用于检测电机三相端子上的UV相反电动势；第二运算放大器OPA2，用于检测电机三相端子上的VW相反电动势。控制芯片还用于：根据UV反电动势和VW反电动势计算电机的U相反电动势、V相反电动势、W相反电动势；对比U相反电动势、V相反电动势、W相反电动势的大小，并根据对比结果确定风机启动前的旋转方向。
在本发明一个优选的实施方式中，风机转向检测电路还包括：UV采样电路，包括第一分压电阻R1、第一三极管Q1和第二分压电阻R2；其中，电机的U相与电机的V相依次通过第一分压电阻R1、第一三极管Q1和第二分压电阻R2连接；VW采样电路，包括第三分压电阻R3、第二三极管Q2和第四分压电阻R4。
进一步地，第一运算放大器OPA1的正向输入端通过第一三极管Q1和第一分压电阻R1与电机的U相连接，反向输入端与电机的V相连接；第二运算放大器OPA2的正向输入端通过第二三极管Q2和第三分压电阻R3与电机的V相连接，反向输入端与电机的W相连接。其中，电机的V相与电机的W相依次通过第三分压电阻R3、第二三极管Q2和第四分压电阻R4连接。其中，第一分压电阻R1与第三分压电阻R3阻值相同；第二分压电阻R2和第四分压电阻R4阻值相同；第一分压电阻R1的阻值大于第二分压电阻R2，第一分压电阻R1阻值与第二分压电阻R2阻值的差值大于预设阈值。
由于三相电机的电压为强电，为了适应和保护检测电路，设置了采样电路，使检测电路测得的是反电动势的部分电压，即第二分压电阻R2和第四分压电阻R4的分压，并且第一分压电阻R1的阻值远大于第二分压电阻R2，进而保障检测电路检测的电势在安全范围内。在控制芯片收到检测电路检测的UV相反电动势和VW相反电动势之后，乘以相应的分压系数即可以得到正确的UV相反电动势和VW相反电动势。
在本发明另一个优选的实施方式中，控制芯片还包括第一三极管控制端口Q1-CTL和第二三极管控制端口Q2-CTL；第一三极管控制端口Q1-CTL与第一三极管Q1连接，用于在风机转向检测电路检测前控制第一三极管Q1闭合，在风机转向检测电路检测后控制第一三极管Q1断开；第二三极管控制端口Q2-CTL与第二三极管Q2连接，用于在风机转向检测电路检测前控制第二三极管Q2闭合，在风机转向检测电路检测后控制第二三极管Q2断开。在检测电路工作之前，控制三极管闭合，从而使检测电路采集到反向电动势，在检测电路工作完成之后，控制三极管断开，风机进入正常的工作和控制模式，并且可防止UV相、VW相通过电阻导通。
在本发明又一个优选的实施方式中，检测装置还包括：智能功率模块，其输入端与控制芯片连接，其输出端与风机转向检测电路连接，用于接收控制芯片对电机的控制信号，并根据控制信号为电机供电。智能功率模块的输入端分别与控制芯片的U相控制端口、V相控制端口、W相控制端口连接，用于接收控制芯片对电机的控制信号；智能功率模块的输出端分别与电机的U相、V相、W相连接，用于根据控制信号为电机供电。U相控制端口包括UH端口、UL端口，V相控制端口包括VH端口、VL端口，W相控制端口包括WH端口、WL端口。上述六个端口与智能功率模块中三个IGBT连接，U相控制端口、V相控制端口、W相控制端口分别与三个IGBT的两个桥臂连接，用于向智能功率模块提供电机控制信号，智能功率模块通过输出端口与U相、V相、W相连接，驱动电机的运转。优选地，在检测电路工作之前，控制芯片在UH、UL、VH、VL、WH及WL上输出低电平，此时，智能功率模块内部的桥臂全部断开，即电机绕组定子UVW三相均是悬空，保证绕组上的电压只来源于电机转子旋转所产生的反电动势，保证检测结果的准确性。
在本发明优选的实施例1中还提供了另一种风机转向检测装置，具体来说，图2示出该装置的一种可选的结构框图，如图2所示，包括：
DSP芯片、IPM模块，直流电机，直流电机包括三相绕组UVW、开关器件Q1和Q2，UV和VW反电动势检测电阻R1、R2、R3和R4，其中R1、R3电阻值相同，并且远大于R2、R4，R2、R4电阻值亦相同。
直流风机启动前旋转方向检测硬件工作原理：由DSP芯片在UH、UL、VH、VL、WH及WL上输出低电平，此时，IPM模块内部的桥臂全部断开，即电机绕组定子UVW三相均是悬空，绕组上的电压只来源于电机转子旋转所产生的反电动势，若通过Q1_CTL和Q2_CTL控制开关器件Q1和Q2导通，则R1和R2两端的电压为UV相反电动势之和，其检测可通过R2分压，经运放OPA1至DSP芯片UV反电动势检测口，DSP芯片检测该电压值，再乘以分压倍数，即可检测到UV相反电动势之和，R3和R4两端的检测电压为VW相反电动势之和，其检测可通过R4分压，经运放OPA2至DSP芯片VW反电动势检测口，DSP芯片检测该电压值，再乘以分压倍数，即可检测到VW相反电动势之和,若通过Q1_CTL和Q2_CTL控制开关器件Q1和Q2关断，则可防止UV相、VW相通过电阻导通，消除对电机正常运行时造成影响。
在上述实施方式中，提供了一种新的风机转向检测装置，在风机启动前检测电机三相端子上的反电动势，并根据电机三相端子上的反电动势判断风机启动前的旋转方向，以便对风机进行对应的启动控制。上述装置可以为风机启动前的预处理提供必要的信息，以对风机进行对应的控制，从而有效地降低风机启动前自转引起的启动失败的问题，提高了风机启动的成功率。
实施例2
在本发明优选的实施例2中提供了一种风机转向检测方法，该方法可以直接应用至各种风机上，也可以应用至具有风机部分功能的其他装置上。具体来说，图3示出该方法的一种可选的流程图，如图3所示，包括如下步骤：
S302：监测到风机开机后，在风机启动前检测电机三相端子上的反电动势；
S304：根据电机三相端子上的反电动势判断风机启动前的旋转方向。
在上述实施方式中，提供了一种新的风机转向检测方法，在风机启动前检测电机三相端子上的反电动势，并根据电机三相端子上的反电动势判断风机启动前的旋转方向，以便对风机进行对应的启动控制。上述装置可以为风机启动前的预处理提供必要的信息，以对风机进行对应的控制，从而有效地降低风机启动前自转引起的启动失败的问题，提高了风机启动的成功率。
进一步地，监测到风机开机通过以下方法实现：监听风机的开机指令。
优选地，在检测电机三相端子上的反电动势之前，还包括：控制电机的三相供电信号断开。
在本发明一个优选的实施方式中，检测电机三相端子上的反电动势，包括：控制电机的UV采样电路和VW采样电路导通；通过UV采样电路检测UV反电动势；通过VW采样电路检测VW反电动势。
进一步地，根据电机三相端子上的反电动势判断风机启动前的旋转方向，包括：根据UV反电动势、VW反电动势计算电机的U相反电动势、V相反电动势、W相反电动势；对比U相反电动势、V相反电动势、W相反电动势的大小，并根据对比结果确定风机的旋转方向。
可选地，在根据反电动势判断风机启动前的旋转方向之后，还包括：控制电机的三相供电信号导通。进一步地，在根据反电动势判断风机启动前的旋转方向之后，还包括：控制电机的UV采样电路和VW采样电路断开。
在本发明优选的实施例2中提供了另一种风机转向检测方法，具体来说，图4示出该方法的一种可选的流程图，如图4所示，包括如下步骤：
S402：初始化；
S404：是否有风机开机指令，在有风机开机指令时，进入步骤S406，否则，重复执行S404；在DSP芯片初始化完成后，开始等待风机开机指令。
S406：检测UV和VW的反电动势；若接收到开机指令，软件通过控制UH、UL、VH、VL、WH及WL输出低电平，使得IPM模块中的桥臂均处于不开通状态，再通过控制Q1_CTL和Q2_CTL输出高电平，使得Q1和Q2导通，通过采样UV反电动势检测口，可获取UV相反电动势之和，通过采样VW反电动势检测口，可获取VW相反电动势之和。
S408：计算直流电机绕组U、V、W等反电动势；根据电路原理，可知U相、V相及W相上的反电动势与UV相反电动势之和、VW相反电动势之和的数学关系式，从而可计算出U相、V相及W相上的反电动势，再根据U相和V相的反电动势的相位差为120°及V相和W相的反电动势的相位差为120°等原理，通过判断不同时刻U相、V相及W相上的反电动势值的大小关系。
S410：计算直流电机转子旋转方向。再根据U相和V相的反电动势的相位差为120°及V相和W相的反电动势的相位差为120°等原理，通过判断不同时刻U相、V相及W相上的反电动势值的大小关系，即可确定当前风机旋转方向，之后再控制Q1_CTL和Q2_CTL输出低电平，使得Q1和Q2关断，可消除对电机正常运行时造成影响。返回步骤S404。
在上述实施方式中，提供了一种新的风机转向检测方法，在风机启动前检测电机三相端子上的反电动势，并根据电机三相端子上的反电动势判断风机启动前的旋转方向，以便对风机进行对应的启动控制。上述装置可以为风机启动前的预处理提供必要的信息，以对风机进行对应的控制，从而有效地降低风机启动前自转引起的启动失败的问题，提高了风机启动的成功率。
实施例3
在本发明优选的实施例3中提供了一种风机，包括上述的风机转向检测装置。
在上述实施方式中，提供了一种新的风机转向检测装置，在风机启动前检测电机三相端子上的反电动势，并根据电机三相端子上的反电动势判断风机启动前的旋转方向，以便对风机进行对应的启动控制。上述装置可以为风机启动前的预处理提供必要的信息，以对风机进行对应的控制，从而有效地降低风机启动前自转引起的启动失败的问题，提高了风机启动的成功率。
实施例4
在本发明优选的实施例4中提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时实现如上述的风机转向检测方法。
在上述实施方式中，提供了一种新的风机转向检测方法，在风机启动前检测电机三相端子上的反电动势，并根据电机三相端子上的反电动势判断风机启动前的旋转方向，以便对风机进行对应的启动控制。上述装置可以为风机启动前的预处理提供必要的信息，以对风机进行对应的控制，从而有效地降低风机启动前自转引起的启动失败的问题，提高了风机启动的成功率。
实施例5
在本发明优选的实施例5中提供了一种包含计算机可执行指令的存储介质，计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行如上述的风机转向检测方法。
在上述实施方式中，提供了一种新的风机转向检测方法，在风机启动前检测电机三相端子上的反电动势，并根据电机三相端子上的反电动势判断风机启动前的旋转方向，以便对风机进行对应的启动控制。上述装置可以为风机启动前的预处理提供必要的信息，以对风机进行对应的控制，从而有效地降低风机启动前自转引起的启动失败的问题，提高了风机启动的成功率。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未发明的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (15)

1.一种风机转向检测装置，其特征在于，包括：
风机转向检测电路，用于在所述风机启动前检测电机三相端子上的反电动势；
控制芯片，与所述风机转向检测电路连接，用于根据所述电机三相端子上的反电动势判断所述风机启动前的旋转方向；
所述风机转向检测电路包括：
UV采样电路，包括第一分压电阻（R1）、第一三极管（Q1）和第二分压电阻（R2）；其中，所述电机的U相与所述电机的V相依次通过所述第一分压电阻（R1）、所述第一三极管（Q1）和所述第二分压电阻（R2）连接；
VW采样电路，包括第三分压电阻（R3）、第二三极管（Q2）和第四分压电阻（R4）；其中，所述电机的V相与所述电机的W相依次通过所述第三分压电阻（R3）、所述第二三极管（Q2）和所述第四分压电阻（R4）连接；
所述控制芯片还包括第一三极管控制端口（Q1-CTL）和第二三极管控制端口（Q2-CTL）；
所述第一三极管控制端口（Q1-CTL）与所述第一三极管（Q1）连接，用于在所述风机转向检测电路检测前控制所述第一三极管（Q1）闭合，在所述风机转向检测电路检测后控制所述第一三极管（Q1）断开；
所述第二三极管控制端口（Q2-CTL）与所述第二三极管（Q2）连接，用于在所述风机转向检测电路检测前控制所述第二三极管（Q2）闭合，在所述风机转向检测电路检测后控制所述第二三极管（Q2）断开；
智能功率模块，其输入端与所述控制芯片连接，其输出端与所述风机转向检测电路连接，用于接收所述控制芯片对所述电机的控制信号，并根据所述控制信号为所述电机供电；所述智能功率模块的输入端分别与所述控制芯片的U相控制端口、V相控制端口、W相控制端口连接，用于接收所述控制芯片对所述电机的控制信号；所述智能功率模块的输出端分别与所述电机的U相、V相、W相连接，用于根据所述控制信号为所述电机供电。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述风机转向检测电路包括：
第一运算放大器（OPA1），用于检测所述电机三相端子上的UV相反电动势；
第二运算放大器（OPA2），用于检测所述电机三相端子上的VW相反电动势。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述控制芯片还用于：
根据所述UV相反电动势和所述VW相反电动势计算所述电机的U相反电动势、V相反电动势、W相反电动势；
对比所述U相反电动势、所述V相反电动势、所述W相反电动势的大小，并根据对比结果确定所述风机启动前的旋转方向。
4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第一运算放大器（OPA1）的正向输入端通过所述第一三极管（Q1）和所述第一分压电阻（R1）与所述电机的U相连接，反向输入端与所述电机的V相连接；
所述第二运算放大器（OPA2）的正向输入端通过所述第二三极管（Q2）和所述第三分压电阻（R3）与所述电机的V相连接，反向输入端与所述电机的W相连接。
5.根据权利要求2或4所述的装置，其特征在于，所述第一分压电阻（R1）与所述第三分压电阻（R3）阻值相同；所述第二分压电阻（R2）和所述第四分压电阻（R4）阻值相同；其中，所述第一分压电阻（R1）的阻值大于所述第二分压电阻（R2）的阻值，所述第一分压电阻（R1）阻值与所述第二分压电阻（R2）阻值的差值大于预设阈值。
6.一种风机转向检测方法，应用于如权利要求1至5任一项所述的风机转向检测装置，其特征在于，包括：
监测到风机开机后，在所述风机启动前检测电机三相端子上的反电动势；
根据所述电机三相端子上的反电动势判断所述风机启动前的旋转方向。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述监测到风机开机通过以下方法实现：
监听所述风机的开机指令。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述检测电机三相端子上的反电动势之前，还包括：
控制所述电机的三相供电信号断开。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述检测电机三相端子上的反电动势，包括：
控制所述电机的UV采样电路和VW采样电路导通；
通过所述UV采样电路检测UV相反电动势；
通过所述VW采样电路检测VW相反电动势。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述根据所述电机三相端子上的反电动势判断所述风机启动前的旋转方向，包括：
根据所述UV相反电动势、所述VW相反电动势计算所述电机的U相反电动势、V相反电动势、W相反电动势；
对比所述U相反电动势、所述V相反电动势、所述W相反电动势的大小，并根据对比结果确定所述风机的旋转方向。
11.根据权利要求6或8所述的方法，其特征在于，在所述根据所述反电动势判断所述风机启动前的旋转方向之后，还包括：
控制所述电机的三相供电信号导通。
12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在所述根据所述反电动势判断所述风机启动前的旋转方向之后，还包括：
控制所述电机的UV采样电路和所述VW采样电路断开。
13.一种风机，其特征在于，包括如权利要求1至5任一项所述的风机转向检测装置。
14.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求6至12中任一项所述的风机转向检测方法。
15.一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行如权利要求6至12中任一项所述的风机转向检测方法。
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