CN111141030A - 一种燃气热水器的控制方法及燃气热水器 - Google Patents

一种燃气热水器的控制方法及燃气热水器 Download PDF

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韩天雷
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Abstract

本发明属于燃气热水器技术领域，公开了一种燃气热水器的控制方法及燃气热水器。燃气热水器的控制方法包括：测试安全输出功率P0，根据燃气热水器在不同的热负荷下烟气指标合格时风机的安全输出功率P0，得到热负荷与安全输出功率P0的关系曲线；计算实时输出功率Pt，通过检测燃气热水器工作状态下风机的实时电流It和实时转速Nt，计算得到风机的实时输出功率Pt；调节实时输出功率Pt，通过调节风机的实时转速Nt，将实时输出功率Pt调节至实时热负荷所对应的安全输出功率P0。燃气热水器采用上述燃气热水器的控制方法。本发明中，根据实时热负荷所对应的安全输出功率P0调节风机的实时输出功率Pt，提高了对烟管堵塞和外界风压的适应性。

Description

一种燃气热水器的控制方法及燃气热水器
技术领域
本发明涉及燃气热水器技术领域，尤其涉及一种燃气热水器的控制方法及燃气热水器。
背景技术
强排式热水器直流风机多采用恒转速控制，当烟管被堵塞时，风机工作在同样的转速，但是供风量与标准情况比较发生了很大的变化，导致整机因送风供氧不足，燃烧效率降低产生大量的一氧化碳；当外界存在较大风力时，还易发生废气回流，倒灌现象，重则影响用户的人身安全。
当燃气热水器排气管发生堵塞，或外界风压过大时，风机的电流会变小，风机的输出功率会变小，根据这一原理，目前部分企业使用了风机恒流控制或恒输入功率控制的方法，进行闭环控制，针对管路问题和外界风压异常时，提高风机转速进行相应的补风。其中，恒流控制为对风机的母线电流采样并实现闭环控制，恒输入功率控制是对风机的母线电流和母线电压进行采样计算。
恒流控制或恒输入功率控制时，由于热水器风机工作转速范围宽，而负载扭矩又比较小，风机工作在低转速段和高转速段时，电流差异较大，并且电机本身的损耗相对于电机总输出来讲占比较大，不可忽略，因此采用恒流控制或恒输入功率控制的方式，实质上忽略了电机工作在不同转速点时的效率差异，补风范围有限。
发明内容
本发明的目的在于提供一种燃气热水器的控制方法及燃气热水器，能够根据实时的热负荷调节风机的转速。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种燃气热水器的控制方法，包括：
测试安全输出功率P0，根据燃气热水器在不同的热负荷下烟气指标合格时风机的安全输出功率P0，得到热负荷与安全输出功率P0的关系曲线；
计算实时输出功率Pt，通过检测燃气热水器工作状态下风机的实时电流It和实时转速Nt，计算得到风机的实时输出功率Pt；
调节实时输出功率Pt，通过调节风机的实时转速Nt，将实时输出功率Pt调节至实时热负荷所对应的安全输出功率P0。
作为优选，测试安全输出功率P0的步骤包括：
测试燃气热水器在不同的热负荷下烟气指示合格时风机的输入功率和工作转速；
根据风机的五轴特性曲线，通过输入功率和工作转速的值读取对应的安全输出功率P0，得到热负荷与安全输出功率P0的关系曲线；
将热负荷与安全输出功率的关系曲线存储于燃气热水器的风机控制电路当中。
作为优选，在测试安全输出功率P0时，检测对应状态下风机的安全电流I0和安全转速N0，设定比例系数K＝P0/(I0N0)，在计算实时输出功率Pt时，通过关系式Pt＝KNtIt，计算得到实时输出功率Pt。
作为优选，比例系数K为一个定值，根据各安全输出功率P0对应的K加权平均计算而得。
作为优选，比例系数K为多个定值，通过将安全转速N0划分为多个区间，分别对各区间内安全输出功率P0对应的K加权平均计算而得。
作为优选，设定风机的最高转速Nmax，若风机的实时转速Nt达到最高转速Nmax时，实时输出功率Pt仍小于安全输出功率P0，则控制报警装置发出警报。
作为优选，调节实时输出功率Pt的步骤包括：
调节风机的实时转速Nt；
若实时转速Nt不小于最高转速Nmax，则控制报警装置发出警报；
若实时转速Nt小于最高转速Nmax，则计算得到实时输出功率Pt；
若实时输出功率Pt等于安全输出功率P0，则调节完成；
若实时输出功率Pt不等于安全输出功率P0，则继续调节风机的实时转速Nt。
一种燃气热水器，采用上述的燃气热水器的控制方法。
作为优选，包括风机电流采样放大及滤波电路，所述风机电流采样放大及滤波电路用于检测风机的实时电流It。
作为优选，包括风机转速检测电路，所述风机转速检测电路用于检测风机的实时转速Nt。
本发明的有益效果：
根据热负荷与安全输出功率P0的关系曲线，在燃气热水器工作时，通过调节风机的实时转速Nt对其实时输出功率Pt进行针对性地控制，从而实现了根据实时的热负荷调节风机的实时转速Nt，相对于恒流和恒输入功率控制，提高了风机鼓风量对燃气热水器工作状态的适应性，并且相对恒输入功率控制，在风管发生堵塞或外界风压过大情况下，避免了电压急剧增大对硬件电路带来的冲击。
附图说明
图1是本发明实施例所述的燃气热水器的控制方法中调节实时输出功率Pt的流程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，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例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
本发明提供了一种燃气热水器的控制方法，包括如下步骤：
步骤一、测试安全输出功率P0，根据燃气热水器在不同的热负荷下烟气指标合格时风机的安全输出功率P0，得到热负荷与安全输出功率P0的关系曲线。
步骤二、计算实时输出功率Pt，通过检测燃气热水器工作状态下风机的实时电流It和实时转速Nt，计算得到风机的实时输出功率Pt。
步骤三、调节实时输出功率Pt，通过调节风机的实时转速Nt，将实时输出功率Pt调节至实时热负荷所对应的安全输出功率P0。
本发明中，根据热负荷与安全输出功率P0的关系曲线，在燃气热水器工作时，通过调节风机的实时转速Nt对其实时输出功率Pt进行针对性地控制，从而实现了根据实时的热负荷调节风机的实时转速Nt，相对于恒流和恒输入功率控制，提高了风机鼓风量对燃气热水器工作状态的适应性，并且相对恒输入功率控制，在风管发生堵塞或外界风压过大情况下，避免了电压急剧增大对硬件电路带来的冲击。
在本实施例中，测试安全输出功率P0的步骤具体包括：
步骤一、测试燃气热水器在不同的热负荷下烟气指示合格时风机的输入功率和工作转速。
步骤二、根据风机的五轴特性曲线，通过输入功率和工作转速的值读取对应的安全输出功率P0，得到热负荷与安全输出功率P0的关系曲线。
在此步骤中，根据不同热负荷和烟气指标测试风机的输入功率和工作转速，使用同一台风机在测功机上测试，然后根据电机五轴特性曲线，通过输入功率和工作转速的值读取对应的输出功率P0。
步骤三、将热负荷与安全输出功率的关系曲线存储于燃气热水器的风机控制电路当中。
具体的，利用直流电机的特性，电磁功率＝反电动势*电流，反电动势＝CeNφ(其中，Ce为反电动势常数，N为转速，φ为气隙磁通)，即电磁功率＝CeNφI＝K*N*I。在测试安全输出功率P0时，检测对应状态下风机的安全电流I0和安全转速N0，设定比例系数K＝P0/(I0N0)，这里我们在忽略机械损耗的情况下，近似的用电磁功率表征输出功率，在计算实时输出功率Pt时，通过关系式Pt＝KNtIt，计算得到实时输出功率Pt。
更为具体的，比例系数K可以为一个定值，根据各安全输出功率P0对应的K加权平均计算而得。但是，考虑到系统本身的机械损耗，并且这些损耗都是与风机转速相关的，工作转速与取基准点时转速偏差越多，K值偏移越大。因此，比例系数K也可以为多个定值，通过将安全转速N0划分为多个区间，分别对各区间内安全输出功率P0对应的K加权平均计算而得，在计算实时输出功率Pt，根据风机的实时转速Nt选取对应的K。
在本实施例中，设定风机的最高转速Nmax，若风机的实时转速Nt达到最高转速Nmax时，实时输出功率Pt仍小于安全输出功率P0，则控制报警装置发出警报。
具体的，如图1所示，调节实时输出功率Pt的步骤包括：
调节风机的实时转速Nt。
若实时转速Nt不小于最高转速Nmax，则控制报警装置发出警报。
若实时转速Nt小于最高转速Nmax，则计算得到实时输出功率Pt。
若实时输出功率Pt等于安全输出功率P0，则调节完成。
若实时输出功率Pt不等于安全输出功率P0，则继续调节风机的实时转速Nt。
在具体调节风机的实时转速Nt时，以转速变化量ΔN为单位，每次调节在上次实时转速Nt的基础上，增加或减少ΔN。
本发明还提供了一种燃气热水器，采用上述燃气热水器的控制方法。
本发明的燃气热水器中，根据实时热负荷所对应的安全输出功率P0调节风机的实时输出功率Pt，使得比例阀进燃气量和风机鼓风量相匹配，保证了合理的空燃比，提高烟气指标，增强了对烟管堵塞和外界风压的适应性。
本发明的燃气热水器中包括风机电流采样放大及滤波电路、风机转速检测电路、单片机电路、风机控制电路。风机电流采样放大及滤波电路用于检测风机的实时电流It，风机转速检测电路用于检测风机的实时转速Nt。
具体的，风机电流采样放大及滤波电路的输出、风机转速检测电路的输出分别与单片机电路的输入相连接，单片机电路的输出与风机控制电路的输入连接，风机控制电路的输出与风机的输入相连接。
更为具体的，风机电流采样放大及滤波电路中，风机电流采样放大电路用于对电机三相电流进行采样后，通过MCU进行合成运算，滤波电路用于对三相合成电流进行滤波处理，并将滤波后的结果以A/D值的方式输出至单片机电路的输入端。风机转速检测电路是通过电机中增加霍尔原件，在电机运转过程中，永磁转子NS极经过霍尔位置时输出高低电平，输出的高低电平信号经放大处理后输出至风机转速检测电路，风机转速检测电路通过检测此高低电平频率计算风机转速N，并将转速值N输出到单片机电路。单片机电路根据风机电流采样放大及滤波电路输出的电流A/D值，风机转速检测电路检测到的转速值，计算结果乘以放大比例系数K，最终得到风机的实时输出功率。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种燃气热水器的控制方法，其特征在于，包括：
测试安全输出功率P0，根据燃气热水器在不同的热负荷下烟气指标合格时风机的安全输出功率P0，得到热负荷与安全输出功率P0的关系曲线；
计算实时输出功率Pt，通过检测燃气热水器工作状态下风机的实时电流It和实时转速Nt，计算得到风机的实时输出功率Pt；
调节实时输出功率Pt，通过调节风机的实时转速Nt，将实时输出功率Pt调节至实时热负荷所对应的安全输出功率P0。
2.根据权利要求1所述的燃气热水器的控制方法，其特征在于，测试安全输出功率P0的步骤包括：
测试燃气热水器在不同的热负荷下烟气指示合格时风机的输入功率和工作转速；
根据风机的五轴特性曲线，通过输入功率和工作转速的值读取对应的安全输出功率P0，得到热负荷与安全输出功率P0的关系曲线；
将热负荷与安全输出功率的关系曲线存储于燃气热水器的风机控制电路当中。
3.根据权利要求1所述的燃气热水器的控制方法，其特征在于，在测试安全输出功率P0时，检测对应状态下风机的安全电流I0和安全转速N0，设定比例系数K＝P0/(I0N0)，在计算实时输出功率Pt时，通过关系式Pt＝KNtIt，计算得到实时输出功率Pt。
4.根据权利要求3所述的燃气热水器的控制方法，其特征在于，比例系数K为一个定值，根据各安全输出功率P0对应的K加权平均计算而得。
5.根据权利要求3所述的燃气热水器的控制方法，其特征在于，比例系数K为多个定值，通过将安全转速N0划分为多个区间，分别对各区间内安全输出功率P0对应的K加权平均计算而得。
6.根据权利要求3所述的燃气热水器的控制方法，其特征在于，设定风机的最高转速Nmax，若风机的实时转速Nt达到最高转速Nmax时，实时输出功率Pt仍小于安全输出功率P0，则控制报警装置发出警报。
7.根据权利要求6所述的燃气热水器的控制方法，其特征在于，调节实时输出功率Pt的步骤包括：
调节风机的实时转速Nt；
若实时转速Nt不小于最高转速Nmax，则控制报警装置发出警报；
若实时转速Nt小于最高转速Nmax，则计算得到实时输出功率Pt；
若实时输出功率Pt等于安全输出功率P0，则调节完成；
若实时输出功率Pt不等于安全输出功率P0，则继续调节风机的实时转速Nt。
8.一种燃气热水器，其特征在于，采用权利要求1-7任一所述的燃气热水器的控制方法。
9.根据权利要求8所述的燃气热水器，其特征在于，包括风机电流采样放大及滤波电路，所述风机电流采样放大及滤波电路用于检测风机的实时电流It。
10.根据权利要求8所述的燃气热水器，其特征在于，包括风机转速检测电路，所述风机转速检测电路用于检测风机的实时转速Nt。
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