CN110454946B - 一种通用型变频空调控制板使用的风机调速方法 - Google Patents

Abstract

一种通用型变频空调控制板使用的风机调速方法，其特征在于：所述控制板上设置一多档开关；所述控制板的存储器中预先存贮有PG风机设定表和BLDC风机设定表；包括以下步骤：第一步，控制板的微控制器读取所述多档开关的默认档次状态；所述控制板的微控制器读取用户当前选定的风速档位；第二步，控制板的微控制器的程序采用分时处理方法；当控制板的微控制器的程序循环时间到达PG风机的处理时间节点时进行PG风机控制；当控制板的微控制器的程序循环时间到达BLDC风机的处理时间节点时进行BLDC风机控制；第三步，根据用户感受将所述多档开关从默认档次切换到不同调速档次获得相应高低的风速调整。

Description

一种通用型变频空调控制板使用的风机调速方法

技术领域

本发明属于空调控制领域，尤其涉及空调内机用的通用型空调控制板的调速方法。

背景技术

近年来，空调市场越来越以变频空调为主，变频空调的室内机采用的风机大多分为两类：一类是交流PG 电机；第二类是直流无刷电机（简称BLDC）。

以往，针对电机的类型（PG电机或BLDC电机）需要使用不同的控制电路板，在对空调进行维修时，维修人员需要前往打开损坏空调的内机才能分辨采用哪一种电机，从而决定更换哪种控制电路。由于在没有打开损坏空调的内机时，维修人员不清楚风机采用的电机，为了节省时间，故维修人员需要同时携带两种不同类型的控制电路前往维修，这样一来维修人员便需要采购两种类型的控制电路以便随时替换。因此，针对上述情况，维修人员在维修时间和维修成本这两者中不能兼顾。故，申请人设计提出了通用型变频空调控制板的设计，但是控制板的调速控制，是其设计的难点。

下面介绍下PG电机的调速控制，PG电机的内部有霍尔元件，当电机转动以后，霍尔器件将会每圈产生1个或者多个脉冲，这样控制板的芯片通过检测电机产生的反馈脉冲多少就可以间接测算出电机当前的转速，然后通过调整对电机的电压输出就可以实现调速的目的。但是这里有个问题，就是不同厂家不同型号的PG电机，由于内部霍尔器件数量的不同，所以电机转动一圈产生的脉冲数也不相同，这个问题对于整机厂来说就不是问题，因为他们的首先选取了电机，然后才做了设计，这样电机转动一圈反馈的脉冲数就是固定的，然而对于做维修市场的通用型控制板来讲，这就是个问题了，不同型号的PG电机转动一圈可能反馈1个脉冲，也可能是 2个 、3个 、4个.......所以通用型的控制板是无法根据反馈脉冲来调速的。

而，直流无刷电机（简称BLDC）的调速控制和PG 电机类似，通过电机反馈回来的脉冲数来判断电机当前的转速，与之不同的是，BLDC的行业规范要比PG 电机好很多，不同厂家不同型号的BLDC内部霍尔器件的数量大体一样，但也仍存在如上述PG 电机调速控制的控制问题。

发明内容

本发明目的是提供一种通用型变频空调控制板的调速方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种通用型变频空调控制板使用的风机调速方法：

所述控制板上设置一多档开关，该多档开关具有至少两档调速档次，其中定义任意一档调速档次作为所述控制板启动时的默认档次；

所述控制板的存储器中预先存贮有PG风机设定表和BLDC风机设定表；

所述PG风机设定表具有输入项和输出项，其中，输入项设有高低至少两个风速档次，每个风速档次中设有高低至少两个风速档位；输出项为数值A，数值A是预先设定的用于控制PG风机不同风速的时间参数T；所述输入项与输出项之间的关系是：在同一风速档次中各数值A按档位高低顺序呈阶梯变化，在不同风速档次之间数值A的平均值按档次高低顺序呈阶梯变化；所述PG风机设定表的输入项中的风速档次的数量及高低关系对应于所述多档开关中调速档次的数量及高低关系，其输入项中的风速档位的数量及高低关系对应于现有变频空调PG风机的风速档位的数量及高低关系；

所述BLDC风机设定表具有输入项和输出项，其中，输入项设有高低至少两个风速档次，每个风速档次中设有高低至少两个风速档位；输出项为数值B，数值B是预先设定的用于控制BLDC风机不同风速的代表转速的参数；所述输入项与输出项之间的关系是：在同一风速档次中各数值B按档位高低顺序呈阶梯变化，在不同风速档次之间数值B的平均值按档次高低顺序呈阶梯变化；所述BLDC风机设定表的输入项中的风速档次的数量及高低关系对应于所述多档开关中调速档次的数量及高低关系，其输入项中的风速档位的数量及高低关系对应于现有变频空调BLDC风机的风速档位的数量及高低关系；

调速方法包括以下步骤：

第一步，所述控制板的微控制器读取所述多档开关的默认档次状态，并将该状态存入开关状态专用寄存器；

所述控制板的微控制器读取用户当前选定的风速档位，并存入风速档位专用寄存器；

第二步，所述控制板的微控制器的程序采用分时处理方法，将PG风机和BLDC风机各对应一个处理时间节点；

当控制板的微控制器的程序循环时间到达PG风机的处理时间节点时进行PG风机控制；当需要开启风机时，所述微控制器将所述开关状态专用寄存器的值以及所述风速档位专用寄存器的值，作为输入项一同带入所述PG风机设定表进行查表，在PG风机设定表中查找出同时满足所述开关状态专用寄存器的值和所述风速档位专用寄存器的值所对应输出项的数值A，并将该数值A存入PG专用寄存器作为控制PG风机风速的时间参数T；

同时，所述控制板将输入的市电经桥式整流电路整流后得到连续正弦正半周波形信号，然后经过零点检测电路处理得到一个过正弦波零点的脉冲信号，然后以过正弦波零点的脉冲信号作为输入信号，以所述PG专用寄存器中存贮的时间参数T作为控制信号，经过双向晶闸管调压电路从输入信号的每个零点时刻起延时时间参数T后触发晶闸管开启，从而在所述双向晶闸管调压电路输出端获得驱动电压，来驱动PG风机在相应的风速下工作；

当控制板的微控制器的程序循环时间到达BLDC风机的处理时间节点时进行BLDC风机控制；当需要开启风机时，所述微控制器将所述开关状态专用寄存器的值以及所述风速档位专用寄存器的值，作为输入项一同带入所述BLDC风机设定表进行查表，在BLDC风机设定表中查找出同时满足所述开关状态专用寄存器的值和所述风速档位专用寄存器的值所对应输出项的数值B，并将该数值B存入BLDC专用寄存器作为控制BLDC风机风速的参数；

读取BLDC专用寄存器的值带入PID控制的计算公式，计算出下一次输出的BLDC风机控制参数，最后将该BLDC风机控制参数经处理作为供给BLDC风机的输出；

第三步，在PG风机或者BLDC风机按用户当前选定的风速档位工作条件下，根据用户感受将所述多档开关从默认档次切换到不同调速档次获得相应高低的风速调整。

上述技术方案的有关内容变化和解释如下：

上述方案中，所述多档开关为拨码开关。

本发明具有以下效果：

本发明巧妙地将自动调速和实际自主选挡相结合，当维修工换上本案通用型控制板后，可以开启空调试用，维修工根据用户的实际感受来切换控制板上的多档开关，将风速调整至用户最感到舒适的档位，有效解决了通用型控制板的风机调速问题，最大程度地提升了用户使用体验。

附图说明

图1为本发明实施例的控制电路流程图；

图2为本发明实施例PG风机的桥式整流电路；

图3为本发明实施例PG风机的过零点检测电路；

图4为本发明实施例PG风机的双向晶闸管调压电路；

图5为本发明实施例BLDC风机的控制电路。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

实施例：参见图1-图5所示：

一种通用型变频空调控制板使用的风机调速方法：

所述控制板上设置一多档开关P1、P2，该多档开关P1、P2具有至少两档调速档次，其中定义任意一档调速档次作为所述控制板启动时的默认档次。

所述控制板的存储器中预先存贮有PG风机设定表和BLDC风机设定表。

所述PG风机设定表具有输入项和输出项，其中，输入项设有高低至少两个风速档次，每个风速档次中设有高低至少两个风速档位；输出项为数值A，数值A是预先设定的用于控制PG风机不同风速的时间参数T；所述输入项与输出项之间的关系是：在同一风速档次中各数值A按档位高低顺序呈阶梯变化，在不同风速档次之间数值A的平均值按档次高低顺序呈阶梯变化；所述PG风机设定表的输入项中的风速档次的数量及高低关系对应于所述多档开关中调速档次的数量及高低关系，其输入项中的风速档位的数量及高低关系对应于现有变频空调PG风机的风速档位的数量及高低关系。

所述BLDC风机设定表具有输入项和输出项，其中，输入项设有高低至少两个风速档次，每个风速档次中设有高低至少两个风速档位；输出项为数值B，数值B是预先设定的用于控制BLDC风机不同风速的代表转速的参数；所述输入项与输出项之间的关系是：在同一风速档次中各数值B按档位高低顺序呈阶梯变化，在不同风速档次之间数值B的平均值按档次高低顺序呈阶梯变化；所述BLDC风机设定表的输入项中的风速档次的数量及高低关系对应于所述多档开关中调速档次的数量及高低关系，其输入项中的风速档位的数量及高低关系对应于现有变频空调BLDC风机的风速档位的数量及高低关系。

调速方法包括以下步骤：

第一步，所述控制板的微控制器读取所述多档开关P1、P2的默认档次状态，并将该状态存入开关状态专用寄存器R；

所述控制板的微控制器读取用户当前选定的风速档位，并存入风速档位专用寄存器Speed。

第二步，所述控制板的微控制器的程序采用分时处理方法，将PG风机和BLDC风机各对应一个处理时间节点。

当控制板的微控制器的程序循环时间到达PG风机的处理时间节点时进行PG风机控制；当需要开启风机时，所述微控制器将所述开关状态专用寄存器R的值以及所述风速档位专用寄存器Speed的值，作为输入项一同带入所述PG风机设定表进行查表，在PG风机设定表中查找出同时满足所述开关状态专用寄存器R的值和所述风速档位专用寄存器Speed的值所对应输出项的数值A，并将该数值A存入PG专用寄存器PG_FAN作为控制PG风机风速的时间参数T。

同时，所述控制板将输入的市电经桥式整流电路（如图2所示）整流后得到连续正弦正半周波形信号，然后经过零点检测电路（如图3所示）处理得到一个过正弦波零点的脉冲信号，然后以过正弦波零点的脉冲信号作为输入信号，以所述PG专用寄存器中存贮的时间参数T作为控制信号，经过双向晶闸管调压电路（如图4所示）从输入信号的每个零点时刻起延时时间参数T后触发晶闸管开启，从而在所述双向晶闸管调压电路输出端获得驱动电压，来驱动PG风机在相应的风速下工作。

所述参数T具体逐步调整的优选是：是从当前值逐步调整至与所述PG专用寄存器PG_FAN的值相等。见图1，将当前参数T（PG_NOW）与所述PG专用寄存器PG_FAN的值进行比较，若当前参数T（PG_NOW）大于所述PG专用寄存器PG_FAN的值，则将当前参数T（PG_NOW）减1，若当前参数T（PG_NOW）小于所述PG专用寄存器PG_FAN的值，则将当前参数T（PG_NOW）加1，作为现输出的参数T（PG_NOW）。

当控制板的微控制器的程序循环时间到达BLDC风机的处理时间节点时进行BLDC风机控制；当需要开启风机时，所述微控制器将所述开关状态专用寄存器的值以及所述风速档位专用寄存器的值，作为输入项一同带入所述BLDC风机设定表进行查表，在BLDC风机设定表中查找出同时满足所述开关状态专用寄存器的值和所述风速档位专用寄存器的值所对应输出项的数值B，并将该数值B存入BLDC专用寄存器BLDC_FAN作为控制BLDC风机风速的参数；

读取BLDC专用寄存器BLDC_FAN的值带入PID控制的计算公式，计算出下一次输出的BLDC风机控制参数BLDC_NOW，最后将该BLDC风机控制参数BLDC_NOW经处理作为供给BLDC风机的输出。

所述PID 控制的计算公式具体举例为：

U(k) = U(k-1)+KP*[E(k)-E(k-1)]+KI*E(k)+KD*[E(k)-2E(k-1)+E(k-2)]

其中：KP ：比例系数；KI： 积分系数；KD：微分系数；

E(k)：误差；E(k) = 设定风速- 当前风速；设定风速为查BLDC 风机设定表得到的数值B，也就是BLDC专用寄存器BLDC_FAN的值，当前风速为微处理器根据BLDC 风机反馈，计算得到的当前风速值。

E(k-1)：上一次误差；

E(k-2)：上上一次误差；

U(k-1)：上一次PID 计算的输出值；

这里说明一下，PID 控制算法分位置式和增量式，这里选用的是增量式算法。

PID 计算的最终结果U(k)，也就是流程图上的BLDC_NOW，电路如图5所示，具体是将U(k)传递给微处理器的PWM控制部分的占空比控制寄存器，也就是PID 的最终计算结果控制着微处理器的PWM 的占空比，微处理器输出的PWM 的信号经过BLDC 的控制电路处理后，得到了可以控制BLDC 转速的电压，从而实现了对BLDC 转速的控制。

第三步，在PG风机或者BLDC风机按用户当前选定的风速档位工作条件下，根据用户感受将所述多档开关从默认档次切换到不同调速档次获得相应高低的风速调整。

实际具体的操作流程步骤，见图1。P1、P2状态是指多档开关的状态值；设计第20ms执行PG风机调速，在第30ms执行BLDC风机调速。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种通用型变频空调控制板使用的风机调速方法，其特征在于：

所述控制板上设置一多档开关，该多档开关具有至少两档调速档次，其中定义任意一档调速档次作为所述控制板启动时的默认档次；

所述控制板的存储器中预先存贮有PG风机设定表和BLDC风机设定表；

所述PG风机设定表具有输入项和输出项，其中，输入项设有高低至少两个风速档次，每个风速档次中设有高低至少两个风速档位；输出项为数值A，数值A是预先设定的用于控制PG风机不同风速的时间参数T；所述输入项与输出项之间的关系是：在同一风速档次中各数值A按档位高低顺序呈阶梯变化，在不同风速档次之间数值A的平均值按档次高低顺序呈阶梯变化；所述PG风机设定表的输入项中的风速档次的数量及高低关系对应于所述多档开关中调速档次的数量及高低关系，其输入项中的风速档位的数量及高低关系对应于现有变频空调PG风机的风速档位的数量及高低关系；

所述BLDC风机设定表具有输入项和输出项，其中，输入项设有高低至少两个风速档次，每个风速档次中设有高低至少两个风速档位；输出项为数值B，数值B是预先设定的用于控制BLDC风机不同风速的代表转速的参数；所述输入项与输出项之间的关系是：在同一风速档次中各数值B按档位高低顺序呈阶梯变化，在不同风速档次之间数值B的平均值按档次高低顺序呈阶梯变化；所述BLDC风机设定表的输入项中的风速档次的数量及高低关系对应于所述多档开关中调速档次的数量及高低关系，其输入项中的风速档位的数量及高低关系对应于现有变频空调BLDC风机的风速档位的数量及高低关系；

调速方法包括以下步骤：

第一步，所述控制板的微控制器读取所述多档开关的默认档次状态，并将该状态存入开关状态专用寄存器；

所述控制板的微控制器读取用户当前选定的风速档位，并存入风速档位专用寄存器；

第二步，所述控制板的微控制器的程序采用分时处理方法，将PG风机和BLDC风机各对应一个处理时间节点；

当控制板的微控制器的程序循环时间到达PG风机的处理时间节点时进行PG风机控制；当需要开启风机时，所述微控制器将所述开关状态专用寄存器的值以及所述风速档位专用寄存器的值，作为输入项一同带入所述PG风机设定表进行查表，在PG风机设定表中查找出同时满足所述开关状态专用寄存器的值和所述风速档位专用寄存器的值所对应输出项的数值A，并将该数值A存入PG专用寄存器作为控制PG风机风速的时间参数T；

同时，所述控制板将输入的市电经桥式整流电路整流后得到连续正弦正半周波形信号，然后经过零点检测电路处理得到一个过正弦波零点的脉冲信号，然后以过正弦波零点的脉冲信号作为输入信号，以所述PG专用寄存器中存贮的时间参数T作为控制信号，经过双向晶闸管调压电路从输入信号的每个零点时刻起延时时间参数T后触发晶闸管开启，从而在所述双向晶闸管调压电路输出端获得驱动电压，来驱动PG风机在相应的风速下工作；

当控制板的微控制器的程序循环时间到达BLDC风机的处理时间节点时进行BLDC风机控制；当需要开启风机时，所述微控制器将所述开关状态专用寄存器的值以及所述风速档位专用寄存器的值，作为输入项一同带入所述BLDC风机设定表进行查表，在BLDC风机设定表中查找出同时满足所述开关状态专用寄存器的值和所述风速档位专用寄存器的值所对应输出项的数值B，并将该数值B存入BLDC专用寄存器作为控制BLDC风机风速的参数；

读取BLDC专用寄存器的值带入PID控制的计算公式，计算出下一次输出的BLDC风机控制参数，最后用该BLDC风机控制参数通过PWM控制来得到供给BLDC风机的电压，从而实现对BLDC风机转速的控制；

第三步，在PG风机或者BLDC风机按用户当前选定的风速档位工作条件下，根据用户感受将所述多档开关从默认档次切换到不同调速档次获得相应高低的风速调整。

2.根据权利要求1所述一种通用型变频空调控制板使用的风机调速方法，其特征在于：所述多档开关为拨码开关。

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