新风净化系统风阻识别方法及其装置的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种新风净化系统风阻识别方法及其装置，风机的电机驱动器识别由过滤网的风阻变化引起的电机的电源输入功率、输出相电压、输出电流以及电机转速的参数变化并将识别到的参数值进行运算；然后将运算结果与设定的风阻警告参数进行比较并将比较结果发送给控制器；控制器发出风阻警告信号，提醒用户更换或清洗过滤网。本发明通过实时观察风机电机运行状态下参数的变化比较，即可在线计算出机械通风系统和空气净化系统风阻的变化，不仅可以及时了解系统运行状态，提高系统运行效率，降低系统维护成本；而且可以及时提醒用户更换或清洗过滤网，无需安装任何外部仪器或传感器，节省设备成本和安装费用。
【专利说明】
新风净化系统风阻识别方法及其装置
技术领域
[0001]本发明涉及空气监测领域，尤其是一种新风净化系统风阻识别方法及其装置。
【背景技术】
[0002]新风净化系统工作时从室外引入新风，经过过滤网过滤后供给室内，以此改善室内空气质量。而新风净化系统中的过滤网属于耗材，需要定期更换。过滤网的使用时间和空气质量有关，即室外的粉尘越多，过滤网需要更换的更频繁。
[0003]目前，过滤网更换通常的做法是:1、在新风净化系统的说明书会有一个大致的使用时间，用户根据使用时间自行更换新风机的过滤网。但实际情况中，各地的空气质量不同，即使是同一地方在不同的时间段(比如不同季节，白天晚上、晴天雨天等)差异也很大。因此，使用者自己对过滤网更换时间的估算很不精确，如果更换早了浪费过滤网，更换晚了造成过滤效果变差，影响新风机的输出效果;2、在过滤网的周围增设压力传感器，以此来检测过滤网所承受的压力差，然后将压力差发送给控制器以此来提醒用户进行更换;这样的检测方式虽然可靠，但是由于压力传感器的成本过高，从而会间接增加生产成本。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题是:提出一种可实时在线监测机械通风系统和空气净化系统的风阻变化的识别方法及其装置。
[0005]本发明所采用的技术方案为:一种新风净化系统风阻识别方法，包括以下步骤:
[0006]I)风机的电机驱动器识别由过滤网的风阻变化引起的电机的电源输入功率、输出相电压、输出电流以及电机转速的参数变化；
[0007]2)电机驱动器将识别到的参数值进行运算；
[0008]3)电机驱动器将运算结果与设定的风阻警告参数进行比较并将比较结果发送给控制器；
[0009]4)控制器发出风阻警告信号，提醒用户更换或清洗过滤网。
[0010]进一步的说，本发明所述的步骤I)中，当风阻增加时，输出电流减小或输出相电压升高，或电机转速会增加；当风阻减小时，输出电流增大或输出相电压减小，或电机转速会降低。
[0011]再进一步的说，本发明所述的电机驱动器包括输入电源处理模块、MCU系统参数运算比较模块、SVPffM (空间矢量脉宽调制)计算模块、电机相电压读取模块、内部电流读取及电机转速/位置读取模块;所述的输入电源处理模块包括交直流逆变电路和三相逆变桥电路;输入电源处理模块将输入的交流信号转变为多路直流信号输出；所述的MCU系统参数运算比较模块对电机驱动器所识别到的参数值进行运算;所述的SVPWM计算模块实现正弦波波形调制;所述的电机相电压读取模块检测电机输出相电压;所述的内部电流读取及电机转速/位置读取模块检测电机输出电流以及电机转速。
[0012]同时，本发明还提供了一种新风净化系统风阻识别方法所使用的装置，包括安装在新风净化系统风机电机上的电机驱动器;所述的电机驱动器固定安装在电机的定子上；所述的电机的转子与风机转轮相连接;所述的电机驱动器的电源输入端连接交流220V电源；电机驱动器的输出端一路作为电机线连接风机电机;另一路作为信号线连接控制器;所述的电机驱动器检测风机电机的电源输入功率、输出相电压、输出电流以及电机转速的参数并对识别到的参数值进行运算;所述的电机驱动器将运算结果与设定的风阻警告参数进行比较并将比较结果发送给控制器。
[0013]进一步的说，本发明所述的电机驱动器包括输入电源处理模块、M⑶系统参数运算比较模块、SVPWM计算模块、电机相电压读取模块、内部电流读取及电机转速/位置读取模块;所述的输入电源处理模块的输入端连接外部220V交流电流;输入电源处理模块的输出端为风机电机以及电机驱动器的其他模块供电；所述的MCU系统参数运算比较模块分别连接SVPffM计算模块、电机相电压读取模块以及内部电流读取及电机转速/位置读取模块。
[0014]本发明的有益效果是:通过实时观察风机电机运行状态下参数的变化比较，即可在线计算出机械通风系统和空气净化系统风阻的变化，不仅可以及时了解系统运行状态，提高系统运行效率，降低系统维护成本;而且可以及时提醒用户更换或清洗过滤网，无需安装任何外部仪器或传感器，节省设备成本和安装费用。
【附图说明】
[0015]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0016]图1是带有本发明的风机结构示意图；
[0017]图2是图1的俯视图；
[0018]图3是带有本发明的风机定子转子结构示意图；
[0019]图4是本发明的电路原理框图；
[0020]图5是本发明的一个实施例的电路原理图；
[0021 ]图中:1、交流AC220V电源输入、2、交直流逆变器、3、三相逆变桥电路、4、直流无刷风机、5、MCU系统参数运算比较模块、6、SVPffM计算模块、7、电机相电压读取模块、8、内部电流读取及电机转速/位置读取模块、9、控制器；10、风机蜗壳；11、风机转轮；12、风机电机；13、电机定子;14、电机转子;15、电机驱动器;16、风机进风口 ； 17、风机出风口。
【具体实施方式】
[0022]现在结合附图和优选实施例对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
[0023]如图1-3所示，风机为涡轮式风机，外壳为蜗壳;风机蜗壳内设置有风机转轮;风机转轮与电机转子固定连接;风机蜗壳的顶部为风机的进风口，过滤网安装在风机蜗壳的出风口处；由于视图视角关系，过滤网在图中没有画出。
[0024]本实施例的电机选用直流无刷电机；电机驱动器固定安装在电机定子上；电机驱动器的电源输入端连接交流220V电源；电机驱动器的输出端一路作为电机线连接风机电机；另一路作为信号线连接控制器；电机驱动器检测风机电机的电源输入功率、输出相电压、输出电流以及电机转速的参数并对识别到的参数值进行运算；电机驱动器将运算结果与设定的风阻警告参数进行比较并将比较结果发送给控制器。
[0025]如图4-5所示，电机驱动器包括输入电源处理模块、M⑶系统参数运算比较模块、SVPffM计算模块、电机相电压读取模块、内部电流读取及电机转速/位置读取模块;输入电源处理模块的输入端连接外部220V交流电流;输入电源处理模块的输出端为风机电机以及电机驱动器的其他模块供电;MCU系统参数运算比较模块分别连接SVPWM计算模块、电机相电压读取模块以及内部电流读取及电机转速/位置读取模块。本实施例中，电机驱动器安装于风机内部，但是根据其他实施方式，电机驱动器也可以安装于风机外部。并且，本实施例中，所采用的输入电源是交流220V电源，但根据其他实施方式，输入电源也可以直接采用直流电源输入，这样就不需要输入电源处理模块进行交流转变为直流的处理。
[0026]当机械通风系统和空气净化系统风阻发生变化时，电机驱动器可以通过霍尔传感器检测到电机的电源输入功率、输出相电压、输出电流及电机转速等参数都会发生变化，而这些参数变化和风阻变化具有相关性。当风阻增加时，输出电流减小或输出相电压升高，或电机转速会增加；当风阻减小时，输出电流增大或输出相电压减小，或电机转速会降低。通过电机参数的变化值和相关算法，电机驱动器就可以识别系统风阻的变化，当参数变化达到阀值时告警，以通知用户定时去清理或更换滤网及防尘罩。系统所有参数变化值均可通过电机驱动器自身获得，无需增加任何其他设备及配件。
[0027]比如假设一台空气净化器，使用送风机直流无刷电机最大功率165W，过滤器初始状态时风阻压力为lOOPa，风机电机转速1500rpm，出风量400m3/H;风阻告警时风阻压力为200Pa，出风量250m3/H，系统在正常运行过程中，随着使用时间的推移风阻压力会越来越大，而相对应的在电机驱动器上所观测到的电机运行电流会减小，出风量也会减小，而风机转速会越来越高，风机转速的提高同时也会造成施加在电机上的相电压提高，在此过程中，电机驱动器实时观测风机电机运行的四大关键参数:运行电流、电机转速、电机相电压、输入母线功率;通过对四大关键参数的观测运算，将运算结果与设定的风阻告警参数做比较，当运算结果大于或等于风阻告警参数设定值时驱动器输出风阻告警信号。
[0028]以上说明书中描述的只是本发明的【具体实施方式】，各种举例说明不对本发明的实质内容构成限制，所属技术领域的普通技术人员在阅读了说明书后可以对以前所述的【具体实施方式】做修改或变形，而不背离本发明的实质和范围。
【主权项】
1.一种新风净化系统风阻识别方法，其特征在于包括以下步骤: 1)风机的电机驱动器识别由过滤网的风阻变化引起的电机的电源输入功率、输出相电压、输出电流以及电机转速的参数变化； 2)电机驱动器将识别到的参数值进行运算； 3)电机驱动器将运算结果与设定的风阻警告参数进行比较并将比较结果发送给控制器； 4)控制器发出风阻警告信号，提醒用户更换或清洗过滤网。2.如权利要求1所述的新风净化系统风阻识别方法，其特征在于:所述的步骤I)中，当风阻增加时，输出电流减小或输出相电压升高，或电机转速会增加；当风阻减小时，输出电流增大或输出相电压减小，或电机转速会降低。3.如权利要求1所述的新风净化系统风阻识别方法，其特征在于:所述的电机驱动器包括输入电源处理模块、MCU系统参数运算比较模块、SVPWM计算模块、电机相电压读取模块、内部电流读取及电机转速/位置读取模块;所述的输入电源处理模块包括交直流逆变电路和三相逆变桥电路;输入电源处理模块将输入的交流信号转变为多路直流信号输出；所述的MCU系统参数运算比较模块对电机驱动器所识别到的参数值进行运算;所述的SVPffM计算模块实现正弦波波形调制;所述的电机相电压读取模块检测电机输出相电压;所述的内部电流读取及电机转速/位置读取模块检测电机输出电流以及电机转速。4.一种如权利要求1所述的新风净化系统风阻识别方法所使用的装置，其特征在于:包括安装在新风净化系统风机电机上的电机驱动器;所述的电机驱动器固定安装在电机的定子上;所述的电机的转子与风机转轮相连接;所述的电机驱动器的电源输入端连接交流电源；电机驱动器的输出端一路作为电机线连接风机电机;另一路作为信号线连接控制器;所述的电机驱动器检测风机电机的电源输入功率、输出相电压、输出电流以及电机转速的参数并对识别到的参数值进行运算;所述的电机驱动器将运算结果与设定的风阻警告参数进行比较并将比较结果发送给控制器。5.如权利要求4所述的新风净化系统风阻识别装置，其特征在于:所述的电机驱动器包括输入电源处理模块、MCU系统参数运算比较模块、SVPWM计算模块、电机相电压读取模块、内部电流读取及电机转速/位置读取模块;所述的输入电源处理模块的输入端连接外部交流电源;输入电源处理模块的输出端为风机电机以及电机驱动器的其他模块供电；所述的MCU系统参数运算比较模块分别连接SVPWM计算模块、电机相电压读取模块以及内部电流读取及电机转速/位置读取模块;所述的SVPWM计算模块实现正弦波波形调制;所述的电机相电压读取模块检测电机输出相电压;所述的内部电流读取及电机转速/位置读取模块检测电机输出电流以及电机转速。
【文档编号】G01M9/00GK105864973SQ201610232077
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年4月14日
【发明人】吴泽明, 薛文柱, 滕超
【申请人】常州绿谷物联网科技有限公司