[發明專利]風機控制裝置及提高風機可靠性運行的控制方法

有效

• 申請號: 201510307670.2
• 申請日: 2015-06-08
• 公開（公告）號: CN105003454B
• 公開（公告）日: 2017-01-11
• 發明（設計）人: 劉金滿;游玉香;杜偉;楊文泉
• 申請（專利權）人: 廈門科華恒盛股份有限公司
• 主分類號: F04D27/00
• 分類號: F04D27/00
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司35100
• 代理人: 蔡學俊

技術領域

本發明涉及一種風機控制裝置及提高風機可靠性運行的控制方法。

背景技術

目前，風機已經廣泛應用電子設備領域，用于電氣設備的冷卻散熱，主要的風機控制方法如下，

第一，采用持續全速運轉，該方法具備簡單的特點，但具備如下缺點，降低系統效率，效率損失0.3%左右，特別是空載或輕載情況下，不滿足節能要求，另外，風機包含軸承等易損部件，其壽命往往比電子產品本身的壽命要短，風機壽命低，容易損壞，持續全速運轉的風機更容易帶來灰塵，長期累積容易導致風機故障，電氣設備中發熱元件產生的熱量就無法排出，從而導致電氣設備本身也損壞。

第二，根據負載情況對風機轉速進行控制，如半載以下慢轉，半載以上全轉，然而在環境溫度比較低時，滿載可能僅需要半轉即可，導致能源損耗、風機壽命降低、增大噪聲。

第三，根據散熱器溫度控制風機轉速，風機控制滯后，待散熱器溫度上升到一定值時，功率器件溫度已經較高，影響電氣設備系統的可靠性；在某些條件下，可能造成風機頻繁啟動、停止，對風機壽命有較大影響。

發明內容

本發明的目的在于提供一種風機控制裝置及提高風機可靠性運行的控制方法，該裝置及方法延長了風機的使用壽命，另一方面使得設備具備低噪聲的特點。

為實現上述目的，本發明的技術方案是：一種風機控制裝置，包括MCU控制單元及與該MCU控制單元連接的第一溫度采樣單元、第二溫度采樣單元、電流采樣單元、電壓采樣單元和BUCK降壓電路，還包括與所述BUCK降壓電路連接的直流風機；

所述第一溫度采樣單元設置于需冷卻散熱電氣設備外部，用于采樣環境溫度；

所述第二溫度采樣單元設置于電氣設備的散熱器上，用于采樣電氣設備散熱器溫度；

所述電流采樣單元用于采樣電氣設備輸出電流值；

所述電壓采樣單元用于采樣電氣設備輸出電壓值；

所述MCU控制單元根據環境溫度、電氣設備散熱器的溫度、電氣設備輸出電流值、電氣設備輸出電壓值，控制所述BUCK降壓電路的開關管的工作狀態，進而控制直流風機的工作狀態，其具體控制方式如下：

根據電氣設備輸出電流值I、電氣設備輸出電壓值U及電氣設備的額定功率????????????????????????????????????????????????，計算電氣設備的負載等級p，其中，再而根據下式計算BUCK降壓電路的開關管的占空比系數D1；

式中，A為環境溫度影響系數，B為負載功率影響系數，C為調整常數，A≥0，B≥0，且A+B=1，1≤C≤1.5，t1、t2分別為環境溫度、散熱器溫度，T1、T2分別為電氣設備適用環境溫度的下、上限值，Tmin、Tmax分別為散熱器的低溫閾值、高溫閾值；

判斷散熱器溫度與散熱器低溫閾值、高溫閾值的大小關系，若散熱器溫度t2小于低溫閾值Tmin時，MCU控制單元設置所述開關管的占空比D為0；若散熱器溫度t2大于高溫閾值Tmax時，MCU控制單元設置所述開關管的占空比D為1；若散熱器溫度t2介于低溫閾值Tmin與高溫閾值Tmax之間，MCU控制單元根據開關管的占空比系數D1的大小設置所述開關管的驅動占空比D，并輸出PWM驅動信號控制開關管的工作狀態，進而控制直流風機的工作狀態。

在本發明一實施例中，若散熱器溫度t2介于低溫閾值Tmin與高溫閾值Tmax之間時，所述MCU控制單元根據D1的大小控制設置所述開關管的驅動占空比D的具體方式為：設置一占空比系數閾值D0，且D0＜1，若開關管的占空比系數D1大于等于1，則設置開關管的驅動占空比D為1；若開關管的占空比系數D1滿足：D0＜D1＜1，則設置開關管的驅動占空比D為D1；若開關管的占空比系數D1小于等于D0，則設置開關管的驅動占空比為0。

在本發明一實施例中，所述BUCK降壓電路還包括二極管、電感、電容；所述二極管的陰極、電感的一端與所述開關管的一端連接，所述開關管的另一端連接至風機直流電源的正極，所述二極管的陽極、電感的另一端連接至電容的兩端，所述電感的另一端還連接至風機直流電源的負極，所述電容的兩端作為BUCK降壓電路的輸出，并連接至所述直流風機。

本發明還提供了另一種風機控制裝置，包括MCU控制單元及與該MCU控制單元連接的第一溫度采樣單元、第二溫度采樣單元、電流采樣單元、電壓采樣單元和驅動單元，還包括雙向晶閘管及與該雙向晶閘管連接的交流風機；

所述第一溫度采樣單元設置于需冷卻散熱電氣設備外部，用于采樣環境溫度；