一種一體式變頻風(fēng)機用降溫控制裝置及其控制方法
【專利摘要】一種一體式變頻風(fēng)機用降溫控制裝置及其控制方法，涉及一種變頻風(fēng)機溫控系統(tǒng)。由于電機與變頻驅(qū)動器均為功率型器件，其自身的損耗發(fā)熱、較大的結(jié)構(gòu)體積、冷卻散熱問題成為電機與變頻驅(qū)動器一體化設(shè)計的難點。本發(fā)明包括上位機指令輸入模塊、電源模塊、DSP模塊、溫度采樣模塊；電流采樣模塊以及三維表存儲模塊；上位機指令輸入模塊、電源模塊、溫度采樣模塊、電流采樣模塊、三維表存儲模塊均與DSP模塊相連；DSP模塊根據(jù)采樣獲得的實際溫度、用戶選擇的模式對應(yīng)比對三維表存儲模塊的數(shù)據(jù)確定降低系統(tǒng)內(nèi)部溫度的方案及PWM頻率目標值或電機轉(zhuǎn)速的目標值并據(jù)此調(diào)節(jié)。本技術(shù)方案在保證系統(tǒng)安全正常運轉(zhuǎn)不停機的條件下，降低系統(tǒng)溫升。
【專利說明】
一種一體式變頻風(fēng)機用降溫控制裝置及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種變頻風(fēng)機溫控系統(tǒng)，尤其涉及一種一體式變頻風(fēng)機用降溫控制裝置及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的變頻系統(tǒng)采用風(fēng)扇給變頻部分散熱，在防護等級要求較高的密封場合，無法有效達到降低系統(tǒng)溫升確保系統(tǒng)安全的目標。
[0003]隨著電機驅(qū)動技術(shù)的發(fā)展，用戶越來越對電機與驅(qū)動的一體化設(shè)計提出了強烈的需要。由于電機與變頻驅(qū)動器均為功率型器件，其自身的損耗發(fā)熱、較大的結(jié)構(gòu)體積、冷卻散熱等問題成為電機與變頻驅(qū)動器一體化設(shè)計的技術(shù)難點。如何有效降低電機和控制系統(tǒng)一體化的溫升成為該系統(tǒng)設(shè)計的難點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題和提出的技術(shù)任務(wù)是對現(xiàn)有技術(shù)方案進行完善與改進，提供一種一體式變頻風(fēng)機用降溫控制裝置及其控制方法，以達到降低溫升的目的。為此，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案。
[0005]—種一體式變頻風(fēng)機用降溫控制裝置，其特征在于:包括用于輸入指令的上位機指令輸入模塊、用于供電的電源模塊、用于控制逆變器模塊工作的DSP模塊、用于對電機和/或逆變器溫度進行采樣的溫度采樣模塊;用于采集電機三相輸入電流的電流采樣模塊以及用于存儲PffM頻率、輸入電壓、溫度三者關(guān)系和電機轉(zhuǎn)速、輸入電壓、溫度三者關(guān)系的三維表存儲模塊;所述的上位機指令輸入模塊、電源模塊、溫度采樣模塊、電流采樣模塊、三維表存儲模塊均與DSP模塊相連;所述的DSP模塊根據(jù)采樣獲得的實際溫度、用戶選擇的模式對應(yīng)比對三維表存儲模塊的數(shù)據(jù)確定降低系統(tǒng)內(nèi)部溫度的方案及PWM頻率目標值或電機轉(zhuǎn)速的目標值并據(jù)此調(diào)節(jié)。本技術(shù)方案從系統(tǒng)發(fā)熱源頭出發(fā)，采取主動降低系統(tǒng)損耗來達到降低系統(tǒng)溫升的目的。一方面從降低部分開關(guān)損耗的角度出發(fā)，達到降低系統(tǒng)功率損耗，從而有效降低變頻裝置內(nèi)部溫升的方法;一方面采用限功率運行方法，在保證系統(tǒng)能夠安全正常運轉(zhuǎn)不停機的條件下，從而達到滿足降低系統(tǒng)溫升的方法。
[0006]作為對上述技術(shù)方案的進一步完善和補充，本發(fā)明還包括以下附加技術(shù)特征。
[0007]所述的溫度采樣模塊包括置于電機內(nèi)用于采集電機溫度的內(nèi)部溫度采樣模塊、用于對逆變器模塊的IGBT進行溫度采樣的外部溫度采樣模塊;所述的內(nèi)部溫度采樣模塊、夕卜部溫度采樣模塊均與DSP模塊相連。內(nèi)部溫度采樣模塊、外部溫度采樣模塊在不同位置對溫度進行采樣，采樣點多，有效溫控，避免局部溫度過高，有利于提高工作的可靠性。
[0008]所述的外部溫度采樣模塊包括熱敏電阻。測溫準確，且成本低。
[0009]所述的上位機指令輸入模塊通過modbus通訊方式與上位機聯(lián)系。
[0010]所述的DSP模塊集成用于對DSP芯片內(nèi)部溫度進行采樣的片上溫度采樣模塊。可與內(nèi)部溫度采樣模塊、外部溫度采樣模塊同時使用，檢測系統(tǒng)多個位置的溫度，保證系統(tǒng)可靠性。除此之外，還可以替代環(huán)境溫度檢測傳感器，不僅便于系統(tǒng)安裝維護，而且成本低廉。
[0011]—種一體式變頻風(fēng)機用降溫控制裝置的控制方法，其特征在于包括以下步驟:
1)檢測環(huán)境溫度TO和電源電壓Uin;
2)對逆變器模塊的IGBT溫度Tl和/或者電機溫度T2進行檢測，結(jié)合檢測到的環(huán)境溫度TO，判斷溫升是否超過限定值，如果溫升正常，則不進行低溫處理;如果溫升過高，超過限定值時，則進入下一步；
3)判斷用戶模式，
當用戶模式為低噪音模式時:根據(jù)當前的實際轉(zhuǎn)速，查詢對應(yīng)存儲速度、電源電壓Uin、溫度值關(guān)系的三維表，獲得限功率后運行的速度值，進行限功率運行，從而降低系統(tǒng)發(fā)熱；
當用戶模式為高效模式時:根據(jù)當前的PWM頻率，查詢對應(yīng)存儲PWM頻率、電源電壓Uin、溫度值關(guān)系的三維表，進行自適應(yīng)調(diào)節(jié)PWM運行；
4)進一步檢測溫度，判斷是否接收到停機指令，當接收到停機指令時，控制系統(tǒng)進行停機;當沒有接收到停機指令時，則返回到溫度判斷環(huán)節(jié)，繼續(xù)根據(jù)溫度進行處理。
[0012]當用戶模式為低噪音模式時:在保持PffM頻率不變的情況下，通過降低實際運轉(zhuǎn)速度，從而快速地降低輸出功率，以便快速達到降低系統(tǒng)溫升的目的
當用戶模式為高效模式時，在保持速度不變的情況下，通過PWM自適應(yīng)調(diào)節(jié)，降低開關(guān)頻率，從而降低IGBT開關(guān)損耗，以達到降低系統(tǒng)損耗、降低溫升的目的。
[0013]當用戶模式為高效模式時，DSP模塊根據(jù)外部溫度采樣模塊獲得的實際溫度，來判斷溫升是否超過限定值。當用戶模式為高效模式時，往往IGBT的升溫會高，對IGBT進行針對性的測溫及判斷，有利于提高處理速度。
[0014]當用戶模式為低噪音模式時，DSP模塊根據(jù)內(nèi)部溫度采樣模塊獲得的實際溫度，來判斷溫升是否超過限定值。當用戶模式為低噪音模式時，往往電機的溫升會高，同樣對電機內(nèi)部進行針對性的測溫及判斷，有利于提高處理速度。
[0015]有益效果:
本技術(shù)方案從系統(tǒng)發(fā)熱源頭出發(fā)，采取主動降低系統(tǒng)損耗來達到降低系統(tǒng)溫升的目的。一方面可從降低部分開關(guān)損耗的角度出發(fā)，達到降低系統(tǒng)功率損耗，從而有效降低變頻裝置內(nèi)部溫升的方法；另一方面可采用限功率運行方法，在保證系統(tǒng)能夠安全正常運轉(zhuǎn)不停機的條件下，從而達到滿足降低系統(tǒng)溫升的方法。
[0016]在基于低噪音和高效模式下，均可以達到低噪音以及高效率，同時避免溫升過高，提高工作的可靠性，有效滿足一體化變頻系統(tǒng)的要求。
[0017]內(nèi)部溫度采樣模塊、外部溫度采樣模塊在不同位置對溫度進行采樣，采樣點多，有效溫控，避免局部溫度過高，有利于提高工作的可靠性。
[0018]片上溫度采樣模塊可與內(nèi)部溫度采樣模塊、外部溫度采樣模塊同時使用，檢測系統(tǒng)多個位置的溫度，進一步保證系統(tǒng)可靠性。除此之外，還可以替代環(huán)境溫度檢測傳感器，不僅便于系統(tǒng)安裝維護，而且成本低廉。
【附圖說明】
[0019]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理圖。
[0020]圖2是本發(fā)明的工作流程圖。[0021 ]圖中:卜上位機指令輸入模塊;2-電源模塊;3-DSP模塊;4-逆變器模塊;5_外部溫度米樣模塊;6-電機;7-風(fēng)機;8-內(nèi)部溫度米樣模塊;9-電流米樣模塊。
【具體實施方式】
[0022]以下結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的詳細說明。
[0023]本技術(shù)方案適用于電機與變頻器為一體的變頻電機。變頻風(fēng)機設(shè)有變頻器、電機，其中變頻器設(shè)有DSP模塊3、逆變器模塊4，DSP模塊3的輸出與逆變器模塊4的IGBT相連，逆變器模塊4與電機6相連，電機6為系統(tǒng)執(zhí)行機構(gòu)，用于驅(qū)動風(fēng)扇7轉(zhuǎn)動;實現(xiàn)變頻器對電機6的控制。
[0024]如圖1所示，本發(fā)明包括用于輸入指令的上位機指令輸入模塊1、用于供電的電源模塊2、用于控制逆變器模塊4工作的DSP模塊3、用于對電機和/或逆變器溫度進行采樣的溫度采樣模塊;用于采集電機6三相輸入電流的電流采樣模塊9以及用于存儲PffM頻率、輸入電壓、溫度三者關(guān)系和電機轉(zhuǎn)速、輸入電壓、溫度三者關(guān)系的三維表存儲模塊;該上位機指令輸入模塊1、電源模塊2、溫度采樣模塊、電流采樣模塊9、三維表存儲模塊均與DSP模塊3相連;該DSP模塊根據(jù)采樣獲得的實際溫度、用戶選擇的模式對應(yīng)比對三維表存儲模塊的數(shù)據(jù)確定降低系統(tǒng)內(nèi)部溫度的方案及PWM頻率目標值或電機轉(zhuǎn)速的目標值并據(jù)此調(diào)節(jié)。
[0025]為提高工作的可靠性，該溫度采樣模塊包括置于電機內(nèi)用于采集電機溫度的內(nèi)部溫度采樣模塊8、用于對逆變器模塊的IGBT進行溫度采樣的外部溫度采樣模塊5;該內(nèi)部溫度采樣模塊8、外部溫度采樣模塊5均與DSP模塊3相連。內(nèi)部溫度采樣模塊8、外部溫度采樣模塊5在不同位置對溫度進行采樣，采樣點多，有效溫控，避免局部溫度過高，有利于提高工作的可靠性。
[0026]其中，外部溫度采樣模塊5包括熱敏電阻。通過熱敏電阻對IGBT進行溫度監(jiān)測，體積小，準確性高，且成本低。
[0027]上電后，電源模塊為系統(tǒng)提供工作電壓，此時上位機以modbus通訊方式輸出指令，DSP模塊接收指令并控制逆變器模塊使電機轉(zhuǎn)動;輸入上位機指令輸入模塊I的指令主要分為兩大類，一類是在低噪音模式下的控制指令;另一類是在高效模式下的控制指令。在不同的控制模式下，可根據(jù)實際需要選擇通過內(nèi)部溫度采樣模塊8和/或外部溫度采樣模塊5進行溫度監(jiān)測，外部溫度采樣模塊5對IGBT內(nèi)部溫度進行采樣，內(nèi)部溫度采樣模塊8對電機溫度進行采樣。DSP根據(jù)采樣到的溫度值，判斷是否需要降低系統(tǒng)溫升。當需要降低溫升時，可通過查詢低噪音模式和高效率模式下的三維表獲得降低系統(tǒng)內(nèi)部溫度的方法。高效率模式下的三維表存儲PffM頻率、輸入電壓、溫度三者關(guān)系；低噪音模式下的三維表存儲電機轉(zhuǎn)速、輸入電壓、溫度三者關(guān)系。
[0028]本發(fā)明的控制方法，如圖2，其包括以下步驟:
1.開始，系統(tǒng)初始化，環(huán)境溫度檢測TO，電源電壓檢測Uin;
2.然后根據(jù)用戶參數(shù)，進行溫度采樣模塊選擇，可以采用IGBT溫度檢測Tl或者電機溫度T2，結(jié)合檢測到的環(huán)境溫度TO判斷環(huán)境溫升是否過高，如果溫升正常，則不進行低溫處理。如果溫升過高，超過限定值時，則進入下一步；
3.然后判斷用戶模式，
當用戶模式為低噪音模式時: 3.1則根據(jù)當前的實際轉(zhuǎn)速，進行限功率運行，從而降低系統(tǒng)發(fā)熱，具體操作可通過查詢速度、電源電壓Uin、溫度值的三維表，獲得限功率后運行的速度值，進行限功率運行；當用戶模式為高效模式時:
3.2則根據(jù)當前的PffM頻率，進行自適應(yīng)調(diào)節(jié)PffM運行，具體操作可通過查詢PffM頻率、電源電壓Uin、溫度值的三維表，進行自適應(yīng)PffM調(diào)節(jié)；
4.然后，進一步檢測溫度。判斷是否接收到停機指令，當接收到停機指令時，控制系統(tǒng)進行停機;當沒有接收到停機指令時，則返回到溫度判斷環(huán)節(jié)，繼續(xù)根據(jù)溫度進行處理。
[0029]以上圖1、2所示的一種一體式變頻風(fēng)機用降溫控制裝置及其控制方法是本發(fā)明的具體實施例，已經(jīng)體現(xiàn)出本發(fā)明實質(zhì)性特點和進步，可根據(jù)實際的使用需要，在本發(fā)明的啟示下，對其進行形狀、結(jié)構(gòu)等方面的等同修改，均在本方案的保護范圍之列。
【主權(quán)項】
1.一種一體式變頻風(fēng)機用降溫控制裝置，其特征在于:包括用于輸入指令的上位機指令輸入模塊(I)、用于供電的電源模塊(2)、用于控制逆變器模塊(4)工作的DSP模塊(3)、用于對電機和/或逆變器溫度進行采樣的溫度采樣模塊;用于采集電機(6)三相輸入電流的電流采樣模塊(9)以及用于存儲PWM頻率、輸入電壓、溫度三者關(guān)系和電機轉(zhuǎn)速、輸入電壓、溫度三者關(guān)系的三維表存儲模塊;所述的上位機指令輸入模塊(I )、電源模塊(2)、溫度采樣模塊、電流采樣模塊(9)、三維表存儲模塊均與DSP模塊(3)相連;所述的DSP模塊根據(jù)采樣獲得的實際溫度、用戶選擇的模式對應(yīng)比對三維表存儲模塊的數(shù)據(jù)確定降低系統(tǒng)內(nèi)部溫度的方案及PffM頻率目標值或電機轉(zhuǎn)速的目標值并據(jù)此調(diào)節(jié)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種一體式變頻風(fēng)機用降溫控制裝置，其特征在于:所述的溫度采樣模塊包括置于電機內(nèi)用于采集電機溫度的內(nèi)部溫度采樣模塊(8)、用于對逆變器模塊的IGBT進行溫度采樣的外部溫度采樣模塊(5);所述的內(nèi)部溫度采樣模塊(8)、外部溫度采樣模塊(5)均與DSP模塊(3)相連。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種一體式變頻風(fēng)機用降溫控制裝置，其特征在于:所述的外部溫度采樣模塊(5)包括熱敏電阻。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種一體式變頻風(fēng)機用降溫控制裝置，其特征在于:所述的上位機指令輸入模塊(I)通過modbus通訊方式與上位機聯(lián)系。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種一體式變頻風(fēng)機用降溫控制裝置，其特征在于:所述的DSP模塊(3)集成用于對DSP芯片內(nèi)部溫度進行采樣的片上溫度采樣模塊。6.采用權(quán)利要求1所述的一種一體式變頻風(fēng)機用降溫控制裝置的控制方法，其特征在于包括以下步驟: a)檢測環(huán)境溫度TO和電源電壓Uin; b)對逆變器模塊的IGBT溫度Tl和/或者電機溫度T2進行檢測，結(jié)合檢測到的環(huán)境溫度TO，判斷溫升是否超過限定值，如果溫升正常，則不進行低溫處理;如果溫升過高，超過限定值時，則進入下一步； c)判斷用戶模式， 當用戶模式為低噪音模式時:根據(jù)當前的實際轉(zhuǎn)速，查詢對應(yīng)存儲速度、電源電壓Uin、溫度值關(guān)系的三維表，獲得限功率后運行的速度值，進行限功率運行，從而降低系統(tǒng)發(fā)熱； 當用戶模式為高效模式時:根據(jù)當前的PWM頻率，查詢對應(yīng)存儲PWM頻率、電源電壓Uin、溫度值關(guān)系的三維表，進行自適應(yīng)調(diào)節(jié)PWM運行； d)進一步檢測溫度，判斷是否接收到停機指令，當接收到停機指令時，控制系統(tǒng)進行停機;當沒有接收到停機指令時，則返回到溫度判斷環(huán)節(jié)，繼續(xù)根據(jù)溫度進行處理。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的控制方法，其特征在于:當用戶模式為低噪音模式時:在保持PffM頻率不變的情況下，通過降低實際運轉(zhuǎn)速度，從而快速地降低輸出功率，以便快速達到降低系統(tǒng)溫升的目的。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的控制方法，其特征在于:當用戶模式為高效模式時，在保持速度不變的情況下，通過PWM自適應(yīng)調(diào)節(jié)，降低開關(guān)頻率，從而降低IGBT開關(guān)損耗，以達到降低系統(tǒng)損耗、降低溫升的目的。9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的控制方法，其特征在于:當用戶模式為高效模式時，DSP模塊根據(jù)外部溫度采樣模塊(5)獲得的實際溫度，來判斷溫升是否超過限定值。10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的控制方法，其特征在于:當用戶模式為低噪音模式時，DSP模塊根據(jù)內(nèi)部溫度采樣模塊(8)獲得的實際溫度，來判斷溫升是否超過限定值。
【文檔編號】G05D23/20GK106054963SQ201610396389
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月7日
【發(fā)明人】姜澤, 廉晨龍, 嚴偉燦, 魏君燕, 汪春兵
【申請人】臥龍電氣集團股份有限公司, 臥龍電氣集團杭州研究院有限公司