專利名稱：一種風(fēng)機盤管控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及空調(diào)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及中央空調(diào)系統(tǒng)中風(fēng)機盤管的控制器。
背景技術(shù)：
中央空調(diào)系統(tǒng)的運彳丁能耗在建筑總能耗中占聞達(dá)60%的比例，因此為了能夠節(jié)能減排，降低中央空調(diào)系統(tǒng)的運行能耗具有非常重要的意義。據(jù)中國建筑節(jié)能年度發(fā)展研究報告(2009)的統(tǒng)計，中央空調(diào)系統(tǒng)能耗構(gòu)成中，米用水系統(tǒng)的中央空調(diào)系統(tǒng)，末端設(shè)備(風(fēng)機盤管)的能耗占整個中央空調(diào)能耗的25% 30%，因此能夠降低風(fēng)機盤管的能耗則具有顯著的節(jié)能效果。而現(xiàn)有技術(shù)中，風(fēng)機盤管電機基本采用單相交流電驅(qū)動，只具備固定的幾個檔位轉(zhuǎn)速選擇，運行過程中，用戶需自行根據(jù)需求人工選擇檔位調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速，這種方式不僅不能自動根據(jù)環(huán)境溫度變化、運行時間等因素實現(xiàn)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)控制，調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速，降低能耗，另外，單相交流電機的性能和運行效率均不如三相交流電機，若想直接采用三相交流電機，則又需要提供三相交流工業(yè)配電系統(tǒng)，大大增加了系統(tǒng)成本。因此，如能夠提供一種網(wǎng)·絡(luò)控制型無級調(diào)速且性能和效率皆優(yōu)，成本低廉的風(fēng)機盤管控制器，就能夠大大降低中央空調(diào)的總能耗。
發(fā)明內(nèi)容鑒于現(xiàn)有技術(shù)之不足，本實用新型所要解決的技術(shù)問題提供一種風(fēng)機盤管控制器，該控制器可通過網(wǎng)絡(luò)上位管理機經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸入的系統(tǒng)溫度目標(biāo)值，利用PI調(diào)節(jié)算法調(diào)節(jié)風(fēng)機盤管轉(zhuǎn)速，提高系統(tǒng)性能，降低系統(tǒng)成本，并實現(xiàn)節(jié)能減排。本實用新型解決上述問題的技術(shù)方案如下一種風(fēng)機盤管控制器，該控制器包括由DSP控制器、三相橋式逆變電源組成的風(fēng)機調(diào)速電路、人機通信單元和冷水閥驅(qū)動單元，其特征在于，還包括網(wǎng)絡(luò)通信單元，該單元為一高速隔離串行收發(fā)器，其內(nèi)部通信端口與所述DSP控制器通過串行通信I/O 口連接，其外部傳輸端口連接至上位管理機；所述DSP控制器根據(jù)上位管理機輸入的系統(tǒng)溫度目標(biāo)值和當(dāng)前環(huán)境溫度值，控制風(fēng)機的轉(zhuǎn)速和冷水閥開啟或關(guān)閉。本實用新型所述的風(fēng)機盤管控制器，其中，所述的DSP控制器由數(shù)字信號處理芯片及其外圍電路組成，其中所述數(shù)字信號處理芯片的一串行通信I/o 口與人機通信單元的內(nèi)部通信端口連接，一通用I/O 口連接冷水閥驅(qū)動單元的控制端；所述的三相橋式逆變電源包括三相橋式逆變電路，該電路由內(nèi)置3對IGBT功率開關(guān)管的智能電源芯片及其外圍電路組成，其中，智能電源芯片的電壓輸入端與外部整流后的單相交流電源連接，PWM三相驅(qū)動信號輸入端分別連接至所述數(shù)字信號處理芯片3對具有PWM輸出功能的I/O 口，三相交流電壓輸出端分別連接三相交流電機，故障信號輸出端與數(shù)字信號處理芯片的I/O 口連接；所述數(shù)字信號處理芯片按照相序依次驅(qū)動所述智能電源芯片內(nèi)各IGBT功率開關(guān)管，將單相交流電轉(zhuǎn)換為三相交流電。[0009]本實用新型所述的風(fēng)機盤管控制器，其中，所述的三相橋式逆變電源還包括輸出檢測電路，該電路由檢流電阻、或門電路、同相比例放大電路和RC濾波電路組成，其中，所述檢流電阻串接與三相橋式逆變電路的三相橋臂與整流地之間；所述同相比例放大電路的同相輸入端經(jīng)或門電路與檢流電阻的正電壓端連接，輸出端經(jīng)RC濾波電路連接至數(shù)字信號處理芯片的具有A/D轉(zhuǎn)換功能的I/O 口 ；當(dāng)數(shù)字信號處理芯片檢測到檢流電阻兩端電壓過高或故障信號輸出端口輸出信號翻轉(zhuǎn)，三相橋式逆變電路便停止工作。本實用新型所述的風(fēng)機盤管控制器由網(wǎng)絡(luò)通信單元中的DSP控制器根據(jù)上位管理機輸入的系統(tǒng)溫度目標(biāo)值和當(dāng)前環(huán)境溫度值，控制風(fēng)機的轉(zhuǎn)速和冷水閥開啟或關(guān)閉，顯著提高了節(jié)能減排力度。此外，本實用新型 所述的風(fēng)機盤管控制器的改進(jìn)方案由三相橋式逆變電路將單相交流電轉(zhuǎn)換為三相交流電，進(jìn)一步提升了風(fēng)機盤管的性能和效率，并保證了中央空調(diào)系統(tǒng)穩(wěn)定性。

圖I為本實用新型所述的一種風(fēng)機盤管控制器的結(jié)構(gòu)框圖。圖2為本實用新型所述的一種風(fēng)機盤管控制器的控制流程圖。圖3 8為本實用新型所述的一種風(fēng)機盤管控制器的一個具體實施例的電原理圖，其中，圖3為網(wǎng)絡(luò)通信單元，圖4為DSP控制器，圖5為三相橋式逆變電源中的三相橋式逆變電路，圖6為三相橋式逆變電源中的輸出檢測電路，圖7為人機通信單元的電路，圖8為冷水閥驅(qū)動單元。
具體實施方式
參見圖I，本實施例所述一種風(fēng)機盤管控制器包括DSP控制器和三相橋式逆變電源組成的風(fēng)機調(diào)速電路、網(wǎng)通通信單元、人機通信單元及冷水閥驅(qū)動單元。其中，DSP控制器由MICROCHIP公司生產(chǎn)的DSPIC30F4011及其外圍電路組成，三相橋式逆變電源中的三相橋式逆變電路由FAIRCHILD公司生產(chǎn)的FSBB20CH60智能逆變電源芯片及其外圍電路組成，網(wǎng)絡(luò)通信單元由廣州致遠(yuǎn)電子有限公司生產(chǎn)的型號為CTM1050D的CAN協(xié)議通信芯片及其外圍電路組成，人機通信單元由MAX頂公司生產(chǎn)的型號為MAX485及其外圍電路組成。其中，參見圖3，所述的網(wǎng)絡(luò)通信單元由廣州致遠(yuǎn)電子有限公司生產(chǎn)的型號為CTM1050D的CAN協(xié)議通信芯片U6及其外圍電路組成的CAN協(xié)議通信電路。芯片U5的TXD和RXD引腳分別連接至單片機Ul的CAN協(xié)議通信I/O 口 RFl和RF0，芯片U5的CANH和CANL引腳連接至上位管理機，芯片U5的CANG引腳經(jīng)并聯(lián)的電阻R14和電容C6連接至上位管理機。參見圖4，所述的DSP控制器為MICROCHIP公司生產(chǎn)的型號為DSPIC30F4011內(nèi)嵌數(shù)字信號處理器引擎的16位單片機Ul及其外圍電路組成的單片機最小系統(tǒng)電路，該單片機具有6路PWM輸出通道、9路10位A/D轉(zhuǎn)換器、I路CAN協(xié)議通信模塊、I路SPI總線模塊、I路I2C總線模塊。圖5所示為所述的三相橋式逆變電源中的三相橋式逆變電路的原理圖，該電路采用FAIRCHILD公司生產(chǎn)的內(nèi)嵌3對IGBT功率開關(guān)管的FSBB20CH60智能逆變電源芯片U9及其外圍電路組成一電壓和頻率可調(diào)的三相橋式逆變電路，該芯片的UL、VL、WL低端PWM輸入口和UH、VH、WH高端PWM輸入口經(jīng)電阻R37、R36、R35、R33、R31和R29分別與數(shù)字信號處理器 Ul 的 6 個具有 PWM 輸出功能的 I/O 口 PWM3L、P^2L、P^1L、P^3H、P^2!^P PWMlH 連接，芯片的高電壓輸入腳P與市電整流濾波后的正電壓端相連，芯片的三相負(fù)電壓端經(jīng)檢流電阻R41、R42、R43接整流電源地，芯片U9的故障信號輸出端口 VFO與數(shù)字信號處理芯片的I/O 口 FLTA連接。圖6所示為所述的三相橋式逆變電源中的三相橋式逆變電路的輸出檢測電路原理圖，該電路由檢流電阻、二極管組成的三或門電路、同相比例放大電路、RC濾波電路依次連接組成，其中檢流電阻由連接于芯片U9的三相負(fù)電壓端與整流電源地之間的功率電阻R41、R42、R43組成，三或門電路由圖5所示陽極連接于U9的三相負(fù)電壓端的二極管D13、D14、D15組成，二極管D13 D15的陰極經(jīng)輸入電阻R44分別連接至同相比例放大器的同相輸入端和芯片U9的短路電流檢測端口 CSC，同相比例放大器由型號為LM358AN集成運算放大器AlA及電阻R49和R48組成，集成運算放大器AlA的反相輸入端經(jīng)電阻R49接地，反相 輸入端和輸出端之間跨接電阻R48，輸出端經(jīng)由電阻R50和電容C55構(gòu)成的RC濾波電路連接至數(shù)字信號處理器U9的具有A/D轉(zhuǎn)換功能的I/O 口 AN2。參見圖7，所述的人機通信單元由光電耦合器U3、U4、G1和美信公司生產(chǎn)的型號為MX485RS-485協(xié)議通信芯片U5及其外圍電路組成的帶光電隔離的RS485協(xié)議串行通信電路，其中，單片機Ul的串行通信I/O 口 U2RX連接至該電路中光電耦合器U3的光電三極管的集電極，單片機Ul的串行通信I/O 口 U2TX經(jīng)電阻RlO連接至該電路中光電耦合器U4的光電二極管的陰極，單片機的串行通信I/O 口經(jīng)電阻R8連接至該電路中光電耦合器Gl的光電二極管的陰極，芯片U5的A、B通信口分別連接至外圍人機交互設(shè)備。參見圖8，所述的冷水閥驅(qū)動單元由NPN型三極管Q2，電阻R0、R2、R3、R4、R5，變阻器YM2，發(fā)光二極管LEDl、光電耦合雙向可控硅U2和雙向可控硅Q4組成，其中，NPN型三極管Q2的基極經(jīng)電阻RO連接至單片機Ul的I/O 口 RB5，Q2的基極與電源地之間跨接電阻R2，Q2的射極接地，供電電源與Q2的集電極間依次順向連接光電耦合雙向可控硅U2的光電二極管、發(fā)光二極管LEDl和電阻R3，光電耦合雙向可控硅U2的光電雙向可控硅的兩端經(jīng)電阻R4和R5連接至冷水閥的執(zhí)行機構(gòu)，冷水閥的執(zhí)行機構(gòu)分別跨接變阻器YM2和雙向可控硅Q4的第一陽極和第二陽極，電阻R5跨接于雙向可控硅的第二陽極和控制極之間。參見圖2，該控制器可通過人機交互設(shè)備和上位管理機實現(xiàn)手動和管理兩種控制模式，當(dāng)操作人員未通過人機交互設(shè)備向控制器輸入目標(biāo)溫度和風(fēng)機轉(zhuǎn)速信息，則控制器進(jìn)入管理控制模式，由上位管理機通過網(wǎng)絡(luò)通信單元向控制器輸入目標(biāo)溫度，再通過網(wǎng)絡(luò)通信單元讀取當(dāng)前環(huán)境溫度，若當(dāng)前環(huán)境溫度未達(dá)到目標(biāo)溫度，則控制器根據(jù)當(dāng)前環(huán)境溫度與目標(biāo)溫度之差，采用PI比例積分調(diào)節(jié)方式計算所需風(fēng)機轉(zhuǎn)速，再保持風(fēng)機電壓與頻率比恒定的方式按相序輸出PWM信號依次導(dǎo)通智能電源芯片內(nèi)置的3對IGBT功率開關(guān)管，從而改變?nèi)鄻蚴侥孀冸娐份敵龅碾妷汉皖l率，調(diào)節(jié)風(fēng)機轉(zhuǎn)速，若環(huán)境溫度低于目標(biāo)溫度，則由單片機輸出高電平，NPN型三極管飽和導(dǎo)通，光電耦合雙向可控硅U2導(dǎo)通，打開冷水閥執(zhí)行機構(gòu)，關(guān)閉冷水閥，當(dāng)單片機Ul檢測到智能逆變電源芯片U9的故障信號輸出端口輸出低電平或當(dāng)單片機Ul的A/D轉(zhuǎn)換I/O 口檢測到三相橋式逆變電路的輸出檢測電路輸入的電壓高于程序設(shè)定電壓，則判定系統(tǒng)過載，單片機Ul停止輸出PWM信號，三相橋式逆變電路則停止工作，使風(fēng)機停轉(zhuǎn)，同時通過上位管理機或人機交互設(shè)備發(fā)出告警信號。當(dāng)操作人員通過人機交互設(shè)備想控制器輸入目標(biāo)溫度和風(fēng)機轉(zhuǎn)速信息，則控制器進(jìn)入手動控制模式，通過人機通信單元讀取目標(biāo)溫度和風(fēng)機轉(zhuǎn)速，并以保持風(fēng)機電壓與頻率比恒定的方式按相序輸出PWM信號依次導(dǎo)通智能電源芯片內(nèi)置的3對IGBT功率開關(guān)管，從而改變?nèi)鄻蚴侥孀冸娐份敵龅碾妷汉皖l率，調(diào)節(jié)風(fēng)機轉(zhuǎn)速至給定值，當(dāng)控制器通過網(wǎng)絡(luò)通信單元讀取當(dāng)前環(huán)境溫度低于目標(biāo)溫度，則由單片機輸出高電平，NPN型三極管飽和導(dǎo)通，光電耦合雙向可控硅U2導(dǎo)通，打開冷水閥執(zhí)行機構(gòu)，關(guān)閉冷水閥，當(dāng)單片機Ul檢測到智能逆變電源芯片U9的故障信號輸出端口輸出低電平或當(dāng)單片機Ul的A/D轉(zhuǎn)換I/O 口檢測到三相橋式逆變電路的輸出檢測電路輸入的電壓高于程序設(shè)定電壓，則判定系統(tǒng)過載，單片機Ul停止輸出PWM信號，三相橋式逆變電路則停止工作，使風(fēng)機停轉(zhuǎn)，同時通 過上位管理機或人機交互設(shè)備發(fā)出告警信號。
權(quán)利要求1.一種風(fēng)機盤管控制器，該控制器包括由DSP控制器、三相橋式逆變電源組成的風(fēng)機調(diào)速電路、人機通信單元和冷水閥驅(qū)動單元，其特征在于， 還包括網(wǎng)絡(luò)通信單元，該單元的內(nèi)部通信端口與所述DSP控制器通過串行通信I/O 口連接，外部傳輸端口連接至上位管理機；所述DSP控制器根據(jù)上位管理機輸入的系統(tǒng)溫度目標(biāo)值和當(dāng)前環(huán)境溫度值，控制風(fēng)機的轉(zhuǎn)速和冷水閥開啟或關(guān)閉。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種風(fēng)機盤管控制器，其特征在于， 所述的DSP控制器由數(shù)字信號處理芯片及其外圍電路組成，其中所述數(shù)字信號處理芯片的一串行通信I/O 口與人機通信單元的內(nèi)部通信端口連接，一通用I/O 口連接冷水閥驅(qū)動單元的控制端； 所述的三相橋式逆變電源包括三相橋式逆變電路，該電路由內(nèi)置3對IGBT功率開關(guān)管的智能電源芯片及其外圍電路組成，其中，智能電源芯片的電壓輸入端與外部整流后的·單相交流電源連接，PWM三相驅(qū)動信號輸入端分別連接至所述數(shù)字信號處理芯片3對具有PWM輸出功能的I/O 口，三相交流電壓輸出端分別連接三相交流電機，故障信號輸出端與數(shù)字信號處理芯片的I/O 口連接；所述數(shù)字信號處理芯片按照相序依次驅(qū)動所述智能電源芯片內(nèi)各IGBT功率開關(guān)管，將單相交流電轉(zhuǎn)換為三相交流電。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種風(fēng)機盤管控制器，其特征在于，所述的三相橋式逆變電源還包括輸出檢測電路，該電路由檢流電阻、或門電路、同相比例放大電路和RC濾波電路組成，其中，所述檢流電阻串接與三相橋式逆變電路的三相橋臂與整流地之間；所述同相比例放大電路的同相輸入端經(jīng)或門電路與檢流電阻的正電壓端連接，輸出端經(jīng)RC濾波電路連接至數(shù)字信號處理芯片的具有A/D轉(zhuǎn)換功能的I/O 口 ；當(dāng)數(shù)字信號處理芯片檢測到檢流電阻兩端電壓過高或故障信號輸出端口輸出信號翻轉(zhuǎn)，三相橋式逆變電路便停止工作。
專利摘要本實用新型涉及一種風(fēng)機盤管控制器，該控制器包括由DSP控制器、三相橋式逆變電源組成的風(fēng)機調(diào)速電路、人機通信單元和冷水閥驅(qū)動單元，其特征在于，還包括網(wǎng)絡(luò)通信單元，該單元的內(nèi)部通信端口與所述DSP控制器通過串行通信I/O口連接，外部傳輸端口連接至上位管理機；所述DSP控制器根據(jù)上位管理機輸入的系統(tǒng)溫度目標(biāo)值和當(dāng)前環(huán)境溫度值，控制風(fēng)機的轉(zhuǎn)速和冷水閥開啟或關(guān)閉。
文檔編號F24F11/02GK202675541SQ201220271998
公開日2013年1月16日 申請日期2012年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月9日
發(fā)明者徐曉寧, 陳東華, 蔣仁嬌 申請人:廣州大學(xué)