风机控制装置及提高风机可靠性运行的控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种风机控制装置及提高风机可靠性运行的控制方法。
【背景技术】
[0002] 目前，风机已经广泛应用电子设备领域，用于电气设备的冷却散热，主要的风机控 制方法如下， 第一，采用持续全速运转，该方法具备简单的特点，但具备如下缺点，降低系统效率，效 率损失0.3%左右，特别是空载或轻载情况下，不满足节能要求，另外，风机包含轴承等易损 部件，其寿命往往比电子产品本身的寿命要短，风机寿命低，容易损坏，持续全速运转的风 机更容易带来灰尘，长期累积容易导致风机故障，电气设备中发热元件产生的热量就无法 排出，从而导致电气设备本身也损坏。
[0003] 第二，根据负载情况对风机转速进行控制，如半载以下慢转，半载以上全转，然而 在环境温度比较低时，满载可能仅需要半转即可，导致能源损耗、风机寿命降低、增大噪声。
[0004] 第三，根据散热器温度控制风机转速，风机控制滞后，待散热器温度上升到一定值 时，功率器件温度已经较高，影响电气设备系统的可靠性；在某些条件下，可能造成风机频 繁启动、停止，对风机寿命有较大影响。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种风机控制装置及提高风机可靠性运行的控制方法，该 装置及方法延长了风机的使用寿命，另一方面使得设备具备低噪声的特点。
[0006] 为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种风机控制装置，包括MCU控制单元及 与该MCU控制单元连接的第一温度采样单元、第二温度采样单元、电流采样单元、电压采样 单元和BUCK降压电路，还包括与所述BUCK降压电路连接的直流风机； 所述第一温度采样单元设置于需冷却散热电气设备外部，用于采样环境温度； 所述第二温度采样单元设置于电气设备的散热器上，用于采样电气设备散热器温度； 所述电流采样单元用于采样电气设备输出电流值； 所述电压采样单元用于采样电气设备输出电压值； 所述MCU控制单元根据环境温度、电气设备散热器的温度、电气设备输出电流值、电气 设备输出电压值，控制所述BUCK降压电路的开关管的工作状态，进而控制直流风机的工作 状态，其具体控制方式如下： 根据电气设备输出电流值I、电气设备输出电压值U及电气设备的额定功率
式中，A为环境温度影响系数，B为负载功率影响系数，C为调整常数，A多0,B多0,且A+B=l，I<C< 1. 5,tl、t2分别为环境温度、散热器温度，T1、T2分别为电气设备适用环境 温度的下、上限值，Tmin、Tmax分别为散热器的低温阈值、高温阈值； 判断散热器温度与散热器低温阈值、高温阈值的大小关系，若散热器温度t2小于低温 阈值Tmin时，MCU控制单元设置所述开关管的占空比D为0 ;若散热器温度t2大于高温阈 值Tmax时，MCU控制单元设置所述开关管的占空比D为1 ;若散热器温度t2介于低温阈值 Tmin与高温阈值Tmax之间，MCU控制单元根据开关管的占空比系数Dl的大小设置所述开 关管的驱动占空比D，并输出PffM驱动信号控制开关管的工作状态，进而控制直流风机的工 作状态。
[0007] 在本发明一实施例中，若散热器温度t2介于低温阈值Tmin与高温阈值Tmax之间 时，所述MCU控制单元根据Dl的大小控制设置所述开关管的驱动占空比D的具体方式为： 设置一占空比系数阈值D0,且DO<1，若开关管的占空比系数Dl大于等于1，则设置开关管 的驱动占空比D为1 ;若开关管的占空比系数Dl满足：DO<Dl< 1，则设置开关管的驱动 占空比D为Dl;若开关管的占空比系数Dl小于等于D0,则设置开关管的驱动占空比为0。
[0008] 在本发明一实施例中，所述BUCK降压电路还包括二极管、电感、电容；所述二极 管的阴极、电感的一端与所述开关管的一端连接，所述开关管的另一端连接至风机直流电 源的正极，所述二极管的阳极、电感的另一端连接至电容的两端，所述电感的另一端还连接 至风机直流电源的负极，所述电容的两端作为BUCK降压电路的输出，并连接至所述直流风 机。
[0009] 本发明还提供了另一种风机控制装置，包括MCU控制单元及与该MCU控制单元连 接的第一温度采样单元、第二温度采样单元、电流采样单元、电压采样单元和驱动单元，还 包括双向晶闸管及与该双向晶闸管连接的交流风机； 所述第一温度采样单元设置于需冷却散热电气设备外部，用于采样环境温度； 所述第二温度采样单元设置于电气设备的散热器上，用于采样电气设备散热器温度； 所述电流采样单元用于采样电气设备输出电流值； 所述电压采样单元用于采样电气设备输出电压值； 所述MCU控制单元根据环境温度、电气设备散热器的温度、电气设备输出电流值、电气 设备输出电压值，通过所述驱动单元控制所述双向晶闸管的工作状态，进而控制交流风机 的工作状态，其具体控制方式如下： 根据电气设备输出电流值I、电气设备输出电压值U及电气设备的额定功率_:，计算电
式中，A为环境温度影响系数，B为负载功率影响系数，C为调整常数，A多0,B多0,且A+B=l，I<C< 1. 5,tl、t2分别为环境温度、散热器温度，T1、T2分别为电气设备适用环境 温度的下、上限值，Tmin、Tmax分别为散热器的低温阈值、高温阈值； 判断散热器温度与散热器低温阈值、高温阈值的大小关系，若散热器温度t2小于低温 阈值Tmin时，MCU控制单元设置所述双向晶闸管的驱动导通角大小D为0° ;若散热器温度 t2大于高温阈值Tmax时，MCU控制单元设置所述双向晶闸管的驱动导通角大小D为180° ; 若散热器温度t2介于低温阈值Tmin与高温阈值Tmax之间，MCU控制单元根据双向晶闸 管的导通角系数Dl的大小设置所述双向晶闸管的驱动导通角D，控制双向晶闸管的工作状 态，进而控制交流风机的工作状态。
[0010] 在本发明一实施例中，若散热器温度t2介于低温阈值Tmin与高温阈值Tmax之 间，MCU控制单元根据双向晶闸管的导通角系数Dl的大小设置所述双向晶闸管的导通角D的具体方式为：若双向晶闸管的导通角系数Dl大于75%，则设置双向晶闸管的驱动导通角 D为180° ;若双向晶闸管的导通角系数Dl满足：50% <Dl彡75%，则设置双向晶闸管的驱 动导通角D为135° ;若双向晶闸管的导通角系数Dl满足：25% <Dl彡50%，则设置双向晶 闸管的驱动导通角D为90° ;若双向晶闸管的导通角系数Dl满足：0%<Dl< 25%，则设置 双向晶闸管的驱动导通角D为45° ;若双向晶闸管的导通角系数Dl小于等于0%则设置双 向晶闸管的驱动导通角D为0。
[0011] 本发明还提供了一种提高风机可靠性运行的控制方法，提供一风机控制装置，包 括MCU控制单元及与该MCU控制单元连接的用于采集环境温度的第一温度采样单元、用于 采集电气设备散热器温度的第二温度采样单元、用于采集电气设备输出电流值的电流采样 单元、用于采集电气设备输出电压值的电压采样单元和BUCK降压电路，还包括与所述BUCK 降压电路连接的直流风机，该方法包括如下步骤， 步骤S1，实时采集环境温度tl、电气设备散热器温度t2、电气设备的输出电压值U、电 气设备的输出电流值I; 步骤S2,根据采集的电气设备的输出电压值U、电气设备的输出电流值I计算负载功率P=UXI以及负载等级p=P/Ps，其中，为电气设备的额定功率； 步骤S3,判断散热器温度t2是否大于高温阈值Tmax，若是，则控制开关管的占空比D为1，否则，进入步骤S4,其中，75 °C彡Tmax彡85°C; 步骤S4,判断散热器温度t2是否小于低温阈值Tmin，若是，则控制开关管的占空比D为0,否则，进入步骤S5,其中，40 °C彡Tmin彡55°C;
其中，A为环境温度影响系数，B为负载功率影响系数，C为调整常数，A彡0，B彡0,且A+B=l，I<C< 1. 5,tl、t2分别为环境温度、散热器温度，T1、T2分别为电气设备适用环境温度的 下、上限值，Tmin、Tmax分别为散热器的低温阈值、高温阈值； 步骤S6,根据占空比系数Dl大小设置开关管的驱动占空比D; 步骤S7,根据驱动占空比D控制开关管