本申请属于空调风机控制技术领域，具体涉及一种变速风机控制系统及控制方法。
背景技术：
随着家电产品的消费升级，家用空调产品也从传统的单纯空调温度调节升级到温湿度、新风以及洁净度和气流组织的全维度调节，这就对风机形式、风机控制方式以及降噪措施提出了更高的要求。现有家用空调一般采用贯流风机、轴流风机或者有蜗壳的离心风机。然而，贯流风机所能提供的压头小；轴流风机安装形式不适合；有蜗壳离心风机出口风速高，动压大，但静压效率低，风机出口吹向蒸发器时，由于风速高且出风集中，使蒸发器迎风面受风不均匀，影响换热器的换热效率。
技术实现要素：
为至少在一定程度上克服相关技术中存在的问题，本申请提供了一种变速风机控制系统及控制方法。
根据本申请实施例的第一方面，本申请提供了一种变速风机控制系统，其包括组合过滤单元、颗粒物传感器、控制模块和变速风机；所述组合过滤单元包括多级过滤器，所述颗粒物传感器设置在所述组合过滤单元的进风侧；所述颗粒物传感器用于采集所述组合过滤单元的进风侧的颗粒物浓度，并发送给所述控制模块；所述控制模块用于计算所述组合过滤单元中各级过滤器的动态容尘量，还用于计算所述组合过滤单元运行时的总动态阻力，并用于根据所述组合过滤单元的总动态阻力与风压的对应关系以及不同转速下的风机性能曲线，调节所述变速风机的转速。
进一步地，所述变速风机采用无蜗壳风机，所述无蜗壳风机包括风机箱、叶轮和电机；所述风机箱上设置有导流入口和出风口，所述叶轮和电机均设置在所述风机箱中，所述叶轮的中心轴与电机轴固定连接，所述电机固定设置在所述风机箱内；所述导流入口、叶轮的进风口和电机轴均位于同一条直线上；所述叶轮的进风口设置在导流入口处；所述风机箱中还设置有导流板，所述导流板用于改变随所述叶轮旋转后的风的方向，经所述导流板导流后的风从所述出风口导出。
更进一步地，所述无蜗壳风机的出风口处还设置有均流箱，所述均流箱的进口与风机箱的出风口尺寸相等；所述均流箱的出口正对蒸发器在水平面上的投影；所述均流箱的出口的面积大于或等于蒸发器在水平面上的投影的面积。
更进一步地，所述风机箱采用长方体结构，所述风机箱的一侧面上设置所述导流入口，与所述导流入口所在侧面相对的侧面上设置所述出风口；在所述风机箱内，自所述导流入口到所述出风口的方向上，依次设置所述叶轮和电机；所述叶轮旋转所形成的平面与所述导流入口所在的平面平行；
所述导流板设置在所述导流入口处，所述导流板采用环形曲面结构，所述环形曲面结构一端的直径小于其相对端的直径；所述环形曲面结构中直径较小的一端与所述叶轮的前盖板在所述导流入口所在的风机箱内壁上的投影重合，所述环形曲面结构中直径较大的一端与所述风机箱的内壁连接。
更进一步地，所述环形曲面结构由一曲线段绕所述风机箱水平方向的中轴线旋转得到，所述曲线段的起点为所述叶轮的前盖板顶部的一点在所述导流入口所在的风机箱内壁上的投影，所述曲线段的终点为所述叶轮的后盖板顶部的一点在所述导流入口所在的风机箱内壁的相邻内壁上的投影；所述曲线段满足阿基米德螺旋线方程或者对数螺旋线方程。
更进一步地，所述风机箱采用底面为弧形的长方体结构，所述风机箱的一侧面上设置所述导流入口，所述风机箱的顶面设置所述出风口；在所述风机箱内，自所述导流入口所在的侧面到其相对侧面的方向上，依次设置所述叶轮和电机，所述叶轮旋转所形成的平面与所述导流入口所在的平面平行；所述导流板为所述风机箱的弧形底面。
更进一步地，所述风机箱的弧形底面由一曲线段在与所述导流入口所在的侧面到其相对侧面的方向上拉伸得到，所述曲线段的两端点分别为过所述叶轮的中心所做的水平线与风机箱两侧内壁的交点，所述过所述叶轮的中心所做的水平线与所述导流入口所在的侧面平行，所述曲线段满足阿基米德螺旋线方程或者对数螺旋线方程。
更进一步地，所述风机箱的内壁上覆盖隔音吸声材料。
根据本申请实施例的第二方面，本申请还提供了一种变速风机控制方法，其包括以下步骤：
采集组合过滤单元进风侧的颗粒物浓度；
根据采集到的颗粒物浓度、总风量和组合过滤单元中各级过滤器的过滤效率，计算得到组合过滤单元中各级过滤器的动态容尘量；
根据预设的各级过滤器的容尘量与其阻力的函数关系，分别得到各级过滤器的动态阻力；
对各级过滤器的动态阻力求和，得到组合过滤单元运行时的总动态阻力；
根据组合过滤单元的总动态阻力与风压的对应关系以及不同转速下的风机性能曲线，调节变速风机的转速。
进一步地，所述步骤根据采集到的颗粒物浓度、总风量和组合过滤单元中各级过滤器的过滤效率，计算得到组合过滤单元中各级过滤器的动态容尘量的具体过程为：
根据变速风机单位时间的送风量和工作时间，进行累加求和，得到变速风机的总风量；
根据变速风机的总风量、组合过滤单元中各级过滤器的过滤效率以及颗粒物浓度，分别得到组合过滤单元中各级过滤器运行时的动态容尘量；
所述组合过滤单元中各级过滤器包括初效过滤器、中效过滤器和高效过滤器中的一种或多种。。
本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：本申请通过设置组合过滤单元、颗粒物传感器、控制模块和变速风机，采集组合过滤单元进风侧处的颗粒物浓度，利用颗粒物浓度、总风量和组合过滤单元中各级过滤器的过滤效率，计算得到组合过滤单元运行时各级过滤器的动态容尘量，根据预设的各级过滤器的容尘量与其阻力的函数关系，分别得到各级过滤器的动态阻力，对各级过滤器的动态阻力求和，得到组合过滤单元运行时的总动态阻力，并根据组合过滤单元的总动态阻力与风压的对应关系以及不同转速下的风机性能曲线，调节变速风机的转速；本申请能够在组合过滤单元的使用过程中，随着组合过滤单元阻力的增加保证变速风机的送风量不变，从而保证蒸发器的换热效率不受影响。另外，本申请通过设置均流箱，能够保证风机箱出口气流和风速在断面上分布均匀，使得蒸发器迎面的的风速分布均匀，优化蒸发器的换热工况，提高制热效率，达到节能降噪的效果。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
图1是根据一示例性实施例示出的一种变速风机控制系统的结构示意图之一。
图2是一示例性实施例示出的一种变速风机控制系统的结构示意图之二。
图3是根据一示例性实施例示出的一种变速风机控制系统中无蜗壳风机的结构示意图之一。
图4是根据一示例性实施例示出的一种变速风机控制系统中无蜗壳风机的结构示意图之二。
图5是根据一示例性实施例示出的一种变速风机控制方法的流程图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。
在家用空调产品的使用过程中，本申请的发明人发现随着家用空调产品中过滤器的使用，过滤器上积尘越来越多，过滤器的阻力越来越大。在风机转速不变的情况下，风机单位时间的送风量会越来越小。风机单位时间送风量的减小会影响蒸发器的换热效率，从而浪费能源。
图1和图2是根据一示例性实施例示出的一种变速风机控制系统的结构示意图。如图1和图2所示，本申请变速风机控制系统包括组合过滤单元1、颗粒物传感器2、控制模块3和变速风机4。组合过滤单元1包括多级过滤器，其可以设置在净化工况回风口处。颗粒物传感器2设置在组合过滤单元1的进风侧。空调工况回风口处设置电动风阀。颗粒物传感器2用于采集组合过滤单元1的进风侧的颗粒物浓度，并发送给控制模块3。控制模块3用于计算组合过滤单元1中各级过滤器的动态容尘量，还用于计算组合过滤单元1运行时的总动态阻力，并用于根据组合过滤单元1的总动态阻力与风压的对应关系以及不同转速下的风机性能曲线，调节变速风机4的转速。
具体地，随着组合过滤单元1的总动态阻力的增加，需要增大风压。为保证变速风机4在给定档位下的单位时间的送风量不随着组合过滤单元1的阻力的增加而衰减，需要提高变速风机4的转速。
净化工况下，控制模块3控制关闭空调工况回风口处的电动风阀，颗粒物传感器2采集净化工况的回风口处的颗粒物浓度，并将数据发送给控制模块3。控制模块3根据回风口的颗粒物浓度、总风量和已知的过滤效率，计算得到组合过滤单元1中各级过滤器的容尘量。
在空调工况下，控制模块3控制打开空调工况回风口处的电动风阀，在组合过滤单元1阻力的作用下将净化回风口旁通掉，此时空调器的风道阻力系数相对恒定。按照空调工况所需最大风量确定变速风机4的工作状态点，对应该工况所在的该转速下的风机性能曲线，进而可以得到变速风机4的转速，并以此作为空调工况下的最大转速，并将变速风机4的风量数据发送至控制模块3。
在本实施例中，如图3所示，变速风机4可以采用无蜗壳风机，无蜗壳风机包括风机箱41、叶轮42和电机43。风机箱41上设置有导流入口411和出风口412。叶轮42和电机43均设置在风机箱41中，叶轮42的中心轴与电机轴固定连接，电机43通过支架固定在风机箱41内。导流入口411、叶轮的进风口421和电机轴均位于同一条直线上。叶轮的进风口421设置在导流入口411处。优选地，为便于将风全部导入叶轮的进风口421中，导流入口411伸入叶轮的进风口421中，即导流入口411与叶轮的进风口421有部分重叠。
风机箱41中还设置有导流板413，导流板413用于改变随叶轮42高速旋转后的风的方向。经导流板413导流后的风从出风口412导出。
在本实施例中，无蜗壳风机的出风口处还设置有均流箱，均流箱采用两端开口的矩形结构。均流箱的进口与风机箱的出风口412尺寸相等。均流箱的出口正对蒸发器在水平面上的投影。均流箱的出口的面积大于或等于蒸发器在水平面上的投影的面积。这样的设计使得断面风速低，静压高，断面风速分布均匀。
在一个具体的实施例中，如图3所示，风机箱41采用长方体结构，风机箱41的一侧面上设置导流入口411，与导流入口411所在侧面相对的侧面上设置出风口412。在风机箱41内，自导流入口411到出风口412的方向上，依次设置叶轮42和电机43。叶轮42中心与电机轴固定连接。叶轮42旋转所形成的平面与导流入口411所在的平面平行。导流入口411一侧的直径小于叶轮42的进风口421的直径，这样导流入口411的一侧就能够内凹伸入叶轮的进风口421中。
导流入口411处设置导流板413，导流板413采用环形曲面结构，环形曲面结构一端的直径小于其相对端的直径。环形曲面结构中直径较小的一端与叶轮42的前盖板在导流入口411所在的风机箱41内壁上的投影重合，环形曲面结构中直径较大的一端与风机箱41的内壁连接。这样，叶轮42就位于导流板413采用的环形曲面结构中。风从风机箱41的导流入口411进入叶轮的进风口421。电机43旋转带动叶轮42旋转，叶轮42将进入进风口21的风导到导流板413，风导到导流板413后转变方向，从风机箱41侧面的出风口412导出。导流板413的设置能够优化风机箱41内的气流，降低噪声。
具体地，风机箱41的弧形底面的形成过程为：过叶轮42的中心做一水平线，水平线与导流入口411所在的侧面平行，以水平线与风机箱41两侧内壁的交点为起点和终点，做一条曲线段，曲线段在与导流入口411所在的侧面到其相对侧面的方向上拉伸，得到风机箱41的弧形底面。
进一步地，曲线段满足阿基米德螺旋线方程或者对数螺旋线方程。导流板413的设计能够减少风机箱41中的涡流损失，降低噪音，提高风机的效率。
在本实施例中，为进一步降低噪音，在风机箱41的内壁上覆盖隔音吸声材料。在噪声源处降噪能够有效地降低噪音。
在本实施例中，电机43采用ec电机(直流无刷变频电机)或dc电机(直流变频电机)，能够进行无级调速。
在本实施例中，风机箱41的宽度和高度均大于或等于1.6倍叶轮42的直径。这样的设置能够保证无蜗壳风机的成本最低的同时保证其性能最优。
在另一个具体的实施例中，如图4所示，风机箱41采用底面为弧形的长方体结构。风机箱41的一侧面上设置导流入口411，风机箱41的顶面设置出风口412。在风机箱41内，自导流入口411所在的侧面到其相对侧面的方向上，依次设置叶轮42和电机43。叶轮42中心与电机轴固定连接。叶轮42旋转所形成的平面与导流入口411所在的平面平行。
风机箱41的弧形底面作为导流板413。这样，风从风机箱41的导流入口411进入叶轮的进风口421。电机43旋转带动叶轮42旋转，叶轮42将进入进风口21的风导到导流板413，风导到导流板413后转变方向，从风机箱41顶面的出风口412导出。风机箱41的弧形底面能够优化风机箱41内的气流，降低噪声。
风机箱41的弧形底面的形成过程为：过叶轮42的中心做一水平线，水平线与导流入口411所在的侧面平行，以水平线与风机箱41两侧内壁的交点为起点和终点，做一条曲线段，曲线段在与导流入口411所在的侧面到其相对侧面的方向上拉伸，得到风机箱41的弧形底面。
进一步地，曲线段满足阿基米德螺旋线方程或者对数螺旋线方程。风机箱41的弧形底面的设计能够减少风机箱41下半部分的涡流损失，降低噪音，提高风机的效率。
在本实施例中，为进一步降低噪音，在风机箱41的内壁上覆盖隔音吸声材料。在噪声源处降噪能够有效地降低噪音。
在本实施例中，电机43采用ec电机(直流无刷变频电机)或dc电机(直流变频电机)，能够进行无级调速。
在本实施例中，风机箱41的宽度和高度均大于或等于1.6倍叶轮42的直径。这样的设置能够保证无蜗壳风机的成本最低的同时保证其性能最优。
在本实施例中，叶轮42在前，电机43在后，以面向叶轮42的方向，如果叶轮42的转向为顺时针，则叶轮42的中心偏离风机箱41竖直方向的中轴线向右，即叶轮42在风机箱41中的安装位置水平偏右；如果叶轮42的转向为逆时针，则叶轮42的中心偏离风机箱41竖直方向的中轴线向左，即叶轮42在风机箱41中的安装位置水平偏左。
当叶轮42偏离风机箱41竖直方向的中轴线安装时，叶轮42所偏向的一侧，叶轮42的边缘与风机箱41的内壁的间距大于或等于0.15倍叶轮42的直径。
如图5所示，基于上述变速风机控制系统，本申请还提供了一种变速风机控制方法，其适用于阻力随时间而增大的系统，包括以下步骤：
s1、颗粒物传感器2采集组合过滤单元1进风侧的颗粒物浓度，并发送给控制模块3。其中，颗粒物传感器2采用多合一的颗粒物传感器，其能够同时采集两种或两种以上的颗粒物的浓度。
s2、根据采集到的颗粒物浓度、总风量和组合过滤单元1中各级过滤器的过滤效率，计算得到组合过滤单元1中各级过滤器的动态容尘量，其具体过程为：
根据变速风机4单位时间的送风量和工作时间，进行累加求和，得到变速风机4的总风量。
根据变速风机4的总风量、组合过滤单元1中各级过滤器的过滤效率以及颗粒物浓度，分别得到组合过滤单元1中各级过滤器运行时的动态容尘量。
其中，组合过滤单元1包括两级或两级以上不同级别的过滤器。具体地，组合过滤单元1包括初效过滤器、中效过滤器和高效过滤器中的一种或多种。
s3、根据预设的各级过滤器的容尘量与其阻力的函数关系，分别得到各级过滤器的动态阻力。
s4、对各级过滤器的动态阻力求和，得到组合过滤单元1运行时的总动态阻力。
其中，组合过滤单元1的容尘量与阻力的函数关系可以为线性关系或二次函数关系。具体地，已知净化工况最大风量下组合过滤单元1的初阻力，设定该风量下1.5～2倍组合过滤单元1的初阻力为组合过滤单元1的终阻力，建立组合过滤单元1的容尘量与阻力之间的对应关系。根据该对应关系，得到组合过滤单元1运行过程中的动态容尘量所对应的组合过滤单元1的动态阻力。
s5、根据组合过滤单元1的总动态阻力与风压的对应关系以及不同转速下的风机性能曲线，调节变速风机4的转速，达到随着组合过滤单元1阻力的增加保证变速风机4单位时间的送风量不变的目的，实现节能和降噪的效果。
其中，组合过滤单元1的总动态阻力与风压的对应关系为：风压需要能够克服组合过滤单元1的总动态阻力。
在本实施例中，变速风机采用无蜗壳风机，变速风机的电机采用ec电机(直流无刷变频电机)或dc电机(直流变频电机)，能够进行无级调速，由控制模块3控制变速风机4的转速。
采用本申请变速风机控制系统，能够保证随着过滤器阻力的增加，变速风机的送风量不变，保证蒸发器的换热效率不变。
关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。
可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。
需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个中央处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。