風(fēng)機控制裝置及提高風(fēng)機可靠性運行的控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種風(fēng)機控制裝置及提高風(fēng)機可靠性運行的控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，風(fēng)機已經(jīng)廣泛應(yīng)用電子設(shè)備領(lǐng)域，用于電氣設(shè)備的冷卻散熱，主要的風(fēng)機控 制方法如下， 第一，采用持續(xù)全速運轉(zhuǎn)，該方法具備簡單的特點，但具備如下缺點，降低系統(tǒng)效率，效 率損失0.3%左右，特別是空載或輕載情況下，不滿足節(jié)能要求，另外，風(fēng)機包含軸承等易損 部件，其壽命往往比電子產(chǎn)品本身的壽命要短，風(fēng)機壽命低，容易損壞，持續(xù)全速運轉(zhuǎn)的風(fēng) 機更容易帶來灰塵，長期累積容易導(dǎo)致風(fēng)機故障，電氣設(shè)備中發(fā)熱元件產(chǎn)生的熱量就無法 排出，從而導(dǎo)致電氣設(shè)備本身也損壞。
[0003] 第二，根據(jù)負載情況對風(fēng)機轉(zhuǎn)速進行控制，如半載以下慢轉(zhuǎn)，半載以上全轉(zhuǎn)，然而 在環(huán)境溫度比較低時，滿載可能僅需要半轉(zhuǎn)即可，導(dǎo)致能源損耗、風(fēng)機壽命降低、增大噪聲。
[0004] 第三，根據(jù)散熱器溫度控制風(fēng)機轉(zhuǎn)速，風(fēng)機控制滯后，待散熱器溫度上升到一定值 時，功率器件溫度已經(jīng)較高，影響電氣設(shè)備系統(tǒng)的可靠性；在某些條件下，可能造成風(fēng)機頻 繁啟動、停止，對風(fēng)機壽命有較大影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種風(fēng)機控制裝置及提高風(fēng)機可靠性運行的控制方法，該 裝置及方法延長了風(fēng)機的使用壽命，另一方面使得設(shè)備具備低噪聲的特點。
[0006] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種風(fēng)機控制裝置，包括MCU控制單元及 與該MCU控制單元連接的第一溫度采樣單元、第二溫度采樣單元、電流采樣單元、電壓采樣 單元和BUCK降壓電路，還包括與所述BUCK降壓電路連接的直流風(fēng)機； 所述第一溫度采樣單元設(shè)置于需冷卻散熱電氣設(shè)備外部，用于采樣環(huán)境溫度； 所述第二溫度采樣單元設(shè)置于電氣設(shè)備的散熱器上，用于采樣電氣設(shè)備散熱器溫度； 所述電流采樣單元用于采樣電氣設(shè)備輸出電流值； 所述電壓采樣單元用于采樣電氣設(shè)備輸出電壓值； 所述MCU控制單元根據(jù)環(huán)境溫度、電氣設(shè)備散熱器的溫度、電氣設(shè)備輸出電流值、電氣 設(shè)備輸出電壓值，控制所述BUCK降壓電路的開關(guān)管的工作狀態(tài)，進而控制直流風(fēng)機的工作 狀態(tài)，其具體控制方式如下： 根據(jù)電氣設(shè)備輸出電流值I、電氣設(shè)備輸出電壓值U及電氣設(shè)備的額定功率
式中，A為環(huán)境溫度影響系數(shù)，B為負載功率影響系數(shù)，C為調(diào)整常數(shù)，A多0,B多0,且A+B=l，I<C< 1. 5,tl、t2分別為環(huán)境溫度、散熱器溫度，T1、T2分別為電氣設(shè)備適用環(huán)境 溫度的下、上限值，Tmin、Tmax分別為散熱器的低溫閾值、高溫閾值； 判斷散熱器溫度與散熱器低溫閾值、高溫閾值的大小關(guān)系，若散熱器溫度t2小于低溫 閾值Tmin時，MCU控制單元設(shè)置所述開關(guān)管的占空比D為0 ;若散熱器溫度t2大于高溫閾 值Tmax時，MCU控制單元設(shè)置所述開關(guān)管的占空比D為1 ;若散熱器溫度t2介于低溫閾值 Tmin與高溫閾值Tmax之間，MCU控制單元根據(jù)開關(guān)管的占空比系數(shù)Dl的大小設(shè)置所述開 關(guān)管的驅(qū)動占空比D，并輸出PffM驅(qū)動信號控制開關(guān)管的工作狀態(tài)，進而控制直流風(fēng)機的工 作狀態(tài)。
[0007] 在本發(fā)明一實施例中，若散熱器溫度t2介于低溫閾值Tmin與高溫閾值Tmax之間 時，所述MCU控制單元根據(jù)Dl的大小控制設(shè)置所述開關(guān)管的驅(qū)動占空比D的具體方式為： 設(shè)置一占空比系數(shù)閾值D0,且DO<1，若開關(guān)管的占空比系數(shù)Dl大于等于1，則設(shè)置開關(guān)管 的驅(qū)動占空比D為1 ;若開關(guān)管的占空比系數(shù)Dl滿足：DO<Dl< 1，則設(shè)置開關(guān)管的驅(qū)動 占空比D為Dl;若開關(guān)管的占空比系數(shù)Dl小于等于D0,則設(shè)置開關(guān)管的驅(qū)動占空比為0。
[0008] 在本發(fā)明一實施例中，所述BUCK降壓電路還包括二極管、電感、電容；所述二極 管的陰極、電感的一端與所述開關(guān)管的一端連接，所述開關(guān)管的另一端連接至風(fēng)機直流電 源的正極，所述二極管的陽極、電感的另一端連接至電容的兩端，所述電感的另一端還連接 至風(fēng)機直流電源的負極，所述電容的兩端作為BUCK降壓電路的輸出，并連接至所述直流風(fēng) 機。
[0009] 本發(fā)明還提供了另一種風(fēng)機控制裝置，包括MCU控制單元及與該MCU控制單元連 接的第一溫度采樣單元、第二溫度采樣單元、電流采樣單元、電壓采樣單元和驅(qū)動單元，還 包括雙向晶閘管及與該雙向晶閘管連接的交流風(fēng)機； 所述第一溫度采樣單元設(shè)置于需冷卻散熱電氣設(shè)備外部，用于采樣環(huán)境溫度； 所述第二溫度采樣單元設(shè)置于電氣設(shè)備的散熱器上，用于采樣電氣設(shè)備散熱器溫度； 所述電流采樣單元用于采樣電氣設(shè)備輸出電流值； 所述電壓采樣單元用于采樣電氣設(shè)備輸出電壓值； 所述MCU控制單元根據(jù)環(huán)境溫度、電氣設(shè)備散熱器的溫度、電氣設(shè)備輸出電流值、電氣 設(shè)備輸出電壓值，通過所述驅(qū)動單元控制所述雙向晶閘管的工作狀態(tài)，進而控制交流風(fēng)機 的工作狀態(tài)，其具體控制方式如下： 根據(jù)電氣設(shè)備輸出電流值I、電氣設(shè)備輸出電壓值U及電氣設(shè)備的額定功率_:，計算電
式中，A為環(huán)境溫度影響系數(shù)，B為負載功率影響系數(shù)，C為調(diào)整常數(shù)，A多0,B多0,且A+B=l，I<C< 1. 5,tl、t2分別為環(huán)境溫度、散熱器溫度，T1、T2分別為電氣設(shè)備適用環(huán)境 溫度的下、上限值，Tmin、Tmax分別為散熱器的低溫閾值、高溫閾值； 判斷散熱器溫度與散熱器低溫閾值、高溫閾值的大小關(guān)系，若散熱器溫度t2小于低溫 閾值Tmin時，MCU控制單元設(shè)置所述雙向晶閘管的驅(qū)動導(dǎo)通角大小D為0° ;若散熱器溫度 t2大于高溫閾值Tmax時，MCU控制單元設(shè)置所述雙向晶閘管的驅(qū)動導(dǎo)通角大小D為180° ; 若散熱器溫度t2介于低溫閾值Tmin與高溫閾值Tmax之間，MCU控制單元根據(jù)雙向晶閘 管的導(dǎo)通角系數(shù)Dl的大小設(shè)置所述雙向晶閘管的驅(qū)動導(dǎo)通角D，控制雙向晶閘管的工作狀 態(tài)，進而控制交流風(fēng)機的工作狀態(tài)。
[0010] 在本發(fā)明一實施例中，若散熱器溫度t2介于低溫閾值Tmin與高溫閾值Tmax之 間，MCU控制單元根據(jù)雙向晶閘管的導(dǎo)通角系數(shù)Dl的大小設(shè)置所述雙向晶閘管的導(dǎo)通角D的具體方式為：若雙向晶閘管的導(dǎo)通角系數(shù)Dl大于75%，則設(shè)置雙向晶閘管的驅(qū)動導(dǎo)通角 D為180° ;若雙向晶閘管的導(dǎo)通角系數(shù)Dl滿足：50% <Dl彡75%，則設(shè)置雙向晶閘管的驅(qū) 動導(dǎo)通角D為135° ;若雙向晶閘管的導(dǎo)通角系數(shù)Dl滿足：25% <Dl彡50%，則設(shè)置雙向晶 閘管的驅(qū)動導(dǎo)通角D為90° ;若雙向晶閘管的導(dǎo)通角系數(shù)Dl滿足：0%<Dl< 25%，則設(shè)置 雙向晶閘管的驅(qū)動導(dǎo)通角D為45° ;若雙向晶閘管的導(dǎo)通角系數(shù)Dl小于等于0%則設(shè)置雙 向晶閘管的驅(qū)動導(dǎo)通角D為0。
[0011] 本發(fā)明還提供了一種提高風(fēng)機可靠性運行的控制方法，提供一風(fēng)機控制裝置，包 括MCU控制單元及與該MCU控制單元連接的用于采集環(huán)境溫度的第一溫度采樣單元、用于 采集電氣設(shè)備散熱器溫度的第二溫度采樣單元、用于采集電氣設(shè)備輸出電流值的電流采樣 單元、用于采集電氣設(shè)備輸出電壓值的電壓采樣單元和BUCK降壓電路，還包括與所述BUCK 降壓電路連接的直流風(fēng)機，該方法包括如下步驟， 步驟S1，實時采集環(huán)境溫度tl、電氣設(shè)備散熱器溫度t2、電氣設(shè)備的輸出電壓值U、電 氣設(shè)備的輸出電流值I; 步驟S2,根據(jù)采集的電氣設(shè)備的輸出電壓值U、電氣設(shè)備的輸出電流值I計算負載功率P=UXI以及負載等級p=P/Ps，其中，為電氣設(shè)備的額定功率； 步驟S3,判斷散熱器溫度t2是否大于高溫閾值Tmax，若是，則控制開關(guān)管的占空比D為1，否則，進入步驟S4,其中，75 °C彡Tmax彡85°C; 步驟S4,判斷散熱器溫度t2是否小于低溫閾值Tmin，若是，則控制開關(guān)管的占空比D為0,否則，進入步驟S5,其中，40 °C彡Tmin彡55°C;
其中，A為環(huán)境溫度影響系數(shù)，B為負載功率影響系數(shù)，C為調(diào)整常數(shù)，A彡0，B彡0,且A+B=l，I<C< 1. 5,tl、t2分別為環(huán)境溫度、散熱器溫度，T1、T2分別為電氣設(shè)備適用環(huán)境溫度的 下、上限值，Tmin、Tmax分別為散熱器的低溫閾值、高溫閾值； 步驟S6,根據(jù)占空比系數(shù)Dl大小設(shè)置開關(guān)管的驅(qū)動占空比D; 步驟S7,根據(jù)驅(qū)動占空比D控制開關(guān)管