一种机房空调的控制装置的制作方法

本发明涉及一种机房空调的控制装置，属于机房空调控制技术领域。

背景技术：

机房空调是为机房提供稳定可靠的IDC(互联网数据中心，Internet Data Center)以及检测机房工作温度、相对湿度、空气洁净度。但目前的机房空调不节能且噪声较大，现有技术一般采用通风系统来实现节能的目的，其是在室内温度小于下限值时，关闭机房空调和风机；在室内温度大于上限值时，打开机房空调，关闭风机；在室内温度大于下限值、小于上限值且室内湿度小于80％，室外温度低于室内温度且差值大于预定值时，打开风机，关闭机房空调。但由于采用通风系统导致机房空调会频繁启停，以致机房空调的压缩机寿命缩短、故障频率增加，且由于压缩机启动瞬间电流较大故浪费电。

技术实现要素：

本发明提供了一种机房空调的控制装置，以解决现有的机房空调节能系统导致机房空调的压缩机寿命缩短、故障频率增加，且浪费电的问题，为此本发明采用如下的技术方案：

一种机房空调的控制装置，包括机房环境采集模块、转换模块和控制模块，所述机房环境采集模块的输出端与转换模块的输入端相连，转换模块的输出端与控制模块的数据输入端相连，控制模块的控制输出端与机房空调室外机的控制输入端相连。

本发明所述的机房空调的控制装置不引用新的通风系统，而只对机房空调的室外机进行控制以实现节能降噪的目的，避免了机房空调的频繁启停，从而降低了耗电量。

附图说明

图1为本发明实施例所述的一机房空调的控制装置的结构示意图；

图2为本发明实施例所述的一机房空调的控制装置中控制单元130的结构示意图；

图3为本发明实施例所述的一机房空调的控制装置的程序流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本具体实施方式提供了一种机房空调的控制装置，如图1所示，包括：

机房环境采集单元110、转换单元120和控制单元130，所述机房环境采集单元110的输出端与转换单元120的输入端相连，转换单元120的输出端与控制单元130的数据输入端相连，控制单元130的控制输出端与机房空调室外机140的控制输入端相连。

作为可选的，所述机房环境采集单元110可以包括温度传感器和/或湿度传感器，机房环境采集单元110一般用来实时采集机房的温度和/或湿度等。转换单元120将机房环境采集单元110采集的温度或湿度信息转换为控制单元130可以识别的电信号发送给控制单元130。控制单元通过对该电信号的分析和处理形成控制信号，根据温度或湿度的变化对机房空调室外机140的转速进行控制，最终控制空调以避免空调因室内温度的变化而频繁启停。

进一步，所述控制单元130为控制电流变化的单片机。如图2所示，控制单元130可以包括数字信号处理器1301、光电耦合隔离驱动电路1302、相电流检测电路1303、直流电压检测电路1304、键盘1305、显示电路1306、内存扩展电路1307和保护电路1308，所述数字信号处理器1301的脉冲宽度调制(PWM，Pulse Width Modulation)接口与光电耦合隔离驱动电路1302的输入端相连，所述数字信号处理器1301的第一模数变换接口与相电流检测电路1303的输出端相连，所述数字信号处理器1301的第二模数变换接口与直流电压检测电路1304的输出端相连，所述数字信号处理器1301的第一I/O端与键盘1305相连，所述数字信号处理器1301的第二I/O端与显示电路1306相连，所述数字信号处理器1301的第三I/O端与内存扩展电路1307相连，所述数字信号处理器1301的第四I/O端与保护电路1308相连。

作为可选的，如图2所示，所述控制单元130还包括：智能功率模块1309，所述光电耦合隔离驱动电路1302的输出端与智能功率模块1309的输入端相连，所述智能功率模块1309的第一输出端与所述相电流检测电路1303的输入端相连，所述智能功率模块1309的第二输出端与所述直流电压检测电路1304的输入端相连，所述智能功率模块 1309的第三输出端与机房空调室外机140的控制输入端相连。进一步，所述机房空调室外机140的控制输出端用于控制所述机房空调的单相交流电动机150。

本发明为了满足实时性要求和数据计算量大的特点，控制单元130的芯片采用面向新一代数字电机控制的16位定点型数字信号处理器TMS320LF2401A，它具有高速信号处理能力，而且还具备电机控制应用所必需的片内外围设备，该芯片与TMS320F240相比的最大优势是较高的性价比，其价格约为后者的三分之一。由于控制对象为经常处于轻载或空载运行的机房空调室外机140的异步电动机，故该芯片利用的是变频器的基于单片机的恒频变压(CFVV)控制技术。本发明所述的机房空调的控制装置按照功率电路板、数字信号处理器1301(DSP，Digital Signal Processing)控制板、15V开关电源进行模块化设计。控制单元130的主电路中智能功率模块(Intelligent Power Module，IPM)采用PM15RSH120，它是七管封装，额定电压1200V，额定电流15A，该IPM由DSP直接控制。本发明为提高机房空调的控制装置的可靠性，采用光电耦合隔离驱动电路1302，光电耦合隔离驱动电路1302的型号为6N136。转换单元120为6RI30G型整流器，改为温度控制器(1000:1)接入控制单元130处理后，再送到DSP的模数转换接口(ADC，Analog-to-Digital Converter)端；直流电压检测电路1304由接在整流器输出端的电阻分压电路检测到直流母线电压，经过隔离、调整电路送给控制单元130的芯片，作为过压和欠压保护信号。机房空调室外机140的异步电动机的相电压值则根据当前直流母线电压及逆变器的开关状态计算得到。I/O接口主要是指键盘1305、显示电路1306以及内存扩展电路1307，保护电路1308主要包括过(欠)压、过流、短路及过热保护。机房空调的控制装置在硬、软件的协同配合下实现对单相交流电动机的闭环控制，具体机房空调的控制装置的程序流程图如图3所示：首先进行系统初始化，然后采集电压信号，并且对电压信号是否缺相、短路及过载进行检测，若检测出故障，则对故障进行处理后重新采集电压信号，若未检测出故障，则启动ADC检测电流和电压，并对输入信号和运行方式进行处理，若处理结果显示节能效果较好，则进行电压幅值计算后将计算结果进行显示处理，若处理结果显示节能效果较差，则进行U/I曲线计算后将计算结果进行显示处理。

在本发明所述的机房空调的控制装置研制成功后，每台空调室外机配上一个所述的机房空调的控制装置就能提高能源效率和环境保护。以两台海洛斯P07机房风冷空调为例，该空调制冷功率为27KW，每台配C33的室外机一台，有两个风扇，电机是交流550W/220伏，两个电机共1100瓦、即1.1KW。

在没有使用本发明所述的控制装置之前：

在冬季一般只需一台空调运行，三个月耗电为1.1*24*90＝2376度电。其余三个季度基本上是两台运行，但每台启停次数增加更多，九个月耗电为1.1*24*275＝7260度电，两台空调耗电量为14520度电。在不考虑启停和夜间电网电压升高所增加的耗电，一年总耗电为16896度电。

每次电机启停的功率一般在三倍额定功率左右，时间为五到十秒以上，夜间十点半后到早上六点，电网电压逐步升高到230伏以上，风扇耗电明显增加。这两种因素至少使风扇耗电增加1.2倍。所以每年总耗电量为16896*1.2＝20275度电。

在采用本发明所述的机房空调的控制装置之后：

夜间电压稳定在220伏以下的范围内自动跟踪调节减少了夜间电网电压升高损耗，也减少了启停的次数，且减少了夜间产生的噪音15分贝，减少了对周围环境的噪音污染，有益于人们的身心健康。

在白天，除了夏季稳定在220伏电源电压之外，其余三个季度，本发明所述的控制装置可随机房热负荷的变化，自动调节风扇的功率，以降低耗电量及噪音。

综上所述，采用了发明所述的控制装置后机房空调的室外机能节电在15％-17％之间，每年可节电2243度电及降噪15分贝。

本发明的技术要点主要体现在调压节能的控制方法、电路的设计等方面，主要包括：通过空调室外机的氟铜管表面温度的反馈作为所述控制装置输出到2台500～550w风扇电机作为调压调节风扇转速的主反馈讯号，将空调室外机的氟铜管压力开关讯号作为启动室外机的辅助讯号。将变频器改为频率基本不变的条件下，调整所述控制装置输出到电机调速的电压，达到降速节能的目的。面向新一代数字电机控制的16位定点型数字信号处理器TMS320LF2401A，来实现全自动稳压、自动跟踪控制及高速保护驱动电路。实现基于机房风冷空调室外机节能降噪自动控制。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明实施例揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。