CN106160590A - 一种直流无刷风机盘管 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种直流无刷风机盘管，包括温控器、控制驱动装置、回风温度传感器和直流无刷电机，其中，所述控制驱动装置用于对获取的所述温控器提供的档位信号和回风温度传感器测得的回风温度进行处理并控制驱动直流无刷电机。根据本发明的直流无刷风机盘管，利用档位信号温控器对直流无刷电机转速进行连续调节控制，节省为直流无刷电机配备专门的温控器成本，提高直流无刷风机盘管性能，减小室内温度波动，也非常适合于现有交流电机风机盘管改造为直流无刷风机盘管。

Description

一种直流无刷风机盘管

技术领域

本发明涉及直流无刷电机技术领域，尤其涉及一种直流无刷风机盘管。

背景技术

风机盘管机组，也称为FAN COIL UNIT或INDOOR UNIT。是指安装在诸如宾馆、医院、商场、饭店、办公楼、工厂或高档住宅等建筑物内，运用空气热交换循环方式对房间内空气进行处理，从而满足人们需要的温度、湿度和空气品质(INDOOR AIR QUALITY)的空调***末端处理装置。

目前，大部分风机盘管机组内部保证空气热交换循环的电动机均为单相交流异步电动机，这种电动机存在效率低、功耗大、温升高、振动和噪音大、体积大、重量重和耗材多等缺陷，尤其是其调速采用绕组抽头方式，只能进行转速分档的有级调速，达不到最佳的节能效果。以三档交流电机为例，其低转速约为高速的60％，相应的风机盘管制冷(热)量为高速对应的名义值65％左右。实际上室内空调负荷一般在名义值的20-100％间变化，全年约有50％的时间风机盘管运行在室内空调负荷小于60％的情况，即使在风机盘管低速运行的情况下，传统的风机盘管常常存在大马拉小车的情况；在全年另外约50％时间室内空调负荷在60％-100％间连续变化，而风机盘管出力对应于高、中、低三档风速的100％、83％、65％左右出力，也常常存在大马拉小车的现象。采用交流电机既存在高耗电，也浪费了空调主机产生风机盘管部分制冷(热)量的能耗，还造成了室内温度的波动。市场上风机盘管目前有上亿台的交流电机在运行。

交流电机风机盘管机组采用档位信号温控器控制交流电机运转，直接操作温控器即可直接自动或手动控制交流电机的档位转换与启停。具有高效节能特点的直流无刷电机逐渐作为风机盘管的首选，其还可替换传统交流电机风机盘管。但对直流无刷风机盘管机组的控制就比较复杂，不仅需要使用专门的提供模拟量或数字量调速信号的温控器，还需要配备其他设备，成本较高。传统的档位信号温控器还不能用来控制直流无刷电机。如果能使用易操作，成本低的档位信号温控器控制直流无刷风机盘管，会促进直流无刷风机盘管的市场推广和应用。

专利1[申请号：201410119618.X]描述了一种无刷直流电机用三速开关转换器，具有转换器本体，包括MCU微控制单元、档位信号转换电路和转速反馈输入与调速开关电压输出电路。所述档位信号转换电路与MCU微控制单元的A/D接口连接；所述转速反馈输入与调速开关电压输出电路和MCU微控制单元的CCP接口连接；所述档位信号转换电路配设有和三速开关对接的接口；所述转速反馈输入与调速开关电压输出电路配设有和风盘对接的接口。所述转速调节电路配备一个转速调节转速装置，包括三个分别对应三速开关高档、中档和低档的电位器。

专利2[申请号：200720069584.3]描述了一种三速调节的直流无刷电机风机盘管，包括风机、直流无刷电机、盒体、换热器、出风口，所述的直流无刷电机的控制输入端经过一个转换电路与一个三速调节控制器连接。所述转换电路由三个转换继电器、变压器、整流桥堆、三个滤波电容、二个三端稳压电路、四个分压电阻、三个微调电阻连接而成。

专利3[申请号：CN201320678413.6.A]描述了一种无刷直流电机控制***及 无刷直流电机风机盘管机组，其控制***包括交流线控器、控制装置以及电机驱动装置，其中，所述交流线控器用于向所述控制装置提供档位信号；所述控制装置用于对所述档位信号进行处理并向所述电机驱动装置提供直流母线电压和转速调节电压信号；所述电机驱动装置用于接收所述直流母线电压和所述转速调节电压信号以驱动无刷直流无刷电机，所述电机驱动装置还用于接收来自所述无刷直流无刷电机的霍尔转速反馈信号并向所述控制装置反馈转速反馈信号。

上述方案均在一定程度上改进了现有技术，使得档位信号温控器能够控制直流无刷风机盘管。然而专利1、2、3在自定义不同档位对应的转速时，仍需手动设定和调整，同时存在控制精度低，直流无刷风机盘管只能如同交流电机风机盘管一样只能按几档转速运行，未改变交流电机风机盘管大马拉小车的缺陷，不能发挥直流无刷电机在宽广转速范围内通过转速连续调节来匹配室内空调负荷的特性，室内温度达到设定温度的时间过长、电机进行档位切换时产生电机转速突然变化影响电机寿命和突然的噪声突变等缺陷；专利3使用霍尔元件反馈转速调节信号，使直流无刷风机盘管不能在高温工作环境下稳定运行，缩短风机盘管使用寿命。

因此，需要一种直流无刷风机盘管，以至少部分地解决现有技术中存在的问题。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种直流无刷风机盘管，包括温控器、控制驱动装置、回风温度传感器和直流无刷电机，控制驱动装置分别与温控器、回风温度传感器和直流无刷电机连接，其中，

所述控制驱动装置用于：

1)获取所述温控器提供的档位信号和所述回风温度传感器测得的回风温度T _风，根据所述回风温度T_风判断所述直流无刷风机盘管运行模式，再结合所述档位信号计算设定温度T_设；

2)获取直流无刷电机的实际转速，并基于直流无刷电机的实际转速、回风温度T_风和设定温度T_设计算直流无刷电机目标转速；

3)根据所述直流无刷电机目标转速和实际转速自动连续调节所述直流无刷电机的转速。

优选地，所述控制驱动装置进一步包括整流滤波装置、档位检测装置、开关电源、中央处理器、电机控制器、绝缘栅双极型晶体管，整流滤波装置与温控器、开关电源和绝缘栅双极型晶体管连接，档位检测装置与温控器和中央处理器连接，开关电源与电机控制器和中央处理器连接，绝缘栅双极型晶体管还与电机控制器和直流无刷电机连接，中央处理器还与电机控制器和回风温度传感器连接，其中，

所述整流滤波装置用于对温控器提供的档位信号进行整流滤波，将档位信号中包含的交流电转换为直流电，发送至开关电源和绝缘栅双极型晶体管；

所述档位检测装置用于对温控器提供的档位信号进行检测，并将检测后的档位信号发送至所述中央处理器；

所述开关电源将直流电进一步调整后，向中央处理器和电机控制器提供直流驱动电源；

所述中央处理器用于接收所述档位检测装置提供的档位信号，获取回风温度传感器的回风温度信号和直流无刷电机的转速信号，根据所述回风温度信号判断直流 无刷风机盘管运行模式，再结合所述档位信号计算设定温度T_设；基于直流无刷电机的转速信号、回风温度信号和设定温度T_设计算直流无刷电机目标转速；以及根据所述直流无刷电机目标转速和实际转速向所述电机控制器发出转速调节信号；

所述电机控制器根据所述转速调节信号向绝缘栅双极型晶体管提供驱动信号；

所述绝缘栅双极型晶体管根据电机控制器的驱动信号确定提供至直流无刷电机的直流电，进而调节直流无刷电机转速。

优选地，所述温控器通过档位信号连接线与控制驱动装置连接，所述控制驱动装置根据所述档位信号和回风温度T_风对档位信号连接线自动识别。

优选地，所述获取直流无刷电机的实际转速进一步包括：所述控制驱动装置获取所述直流无刷电机的转速反馈信号，根据转速反馈信号计算直流无刷电机的实际转速。

优选地，所述控制驱动装置根据所述回风温度T_风判断直流无刷风机盘管运行模式，再结合所述档位信号计算设定温度T_设进一步包括：

根据回风温度T_风判断直流无刷风机盘管运行模式，并根据直流无刷风机盘管运行模式和所述档位信号确定不同档位信号切换时所对应的临界温度差值△T；根据所述确定的临界温度差值△T和回风温度T_风计算设定温度T_设。

优选地，所述控制驱动装置根据所述回风温度T_风判断直流无刷风机盘管运行模式，再结合所述档位信号计算设定温度T_设进一步包括：

根据回风温度T_风判断直流无刷风机盘管运行模式，若为通风模式，则所述控制驱动装置控制直流无刷电机按照预设转速运行；若为制冷或制热模式，则根据直 流无刷风机盘管运行模式和所述档位信号确定不同档位信号切换时所对应的临界温度差值△T；根据所述确定的临界温度差值△T和回风温度T_风计算设定温度T_设。

优选地，T_设＝T_风-△T，其中，T_设为非固定值，△T为定值。

优选地，所述控制驱动装置带有自动判断△T的值的功能。

优选地，所述直流无刷电机的目标转速与直流无刷电机的实际转速、回风温度T_风和设定温度T_设之间的关系为：

$U_1=U_0+K_p\×e+K_i\×\∫edt+K_d\×\frac{de}{dt}$

其中，U₁为直流无刷电机目标转速，U₀为直流无刷电机实际转速，K_p为比例系数，e＝T_风-T_设,K_i为积分常数，K_d为微分常数。

优选地，所述直流无刷电机的目标转速与所述回风温度T_风和设定温度T_设之间的关系为：

其中，U₁为直流无刷电机目标转速，U₀为直流无刷电机实际转速，K_p为比例系数，T_i为回风温度，T_设为设定温度,K_i为积分常数，K_d为微分常数。

优选地，所述控制驱动装置带有无线/有线/蓝牙通讯模块、网络控制模块、时钟控制模块、空调部件控制模块、远程/门禁控制模块、数据存储模块、人机接口模块、红外线数据接收处理模块、空气品质控制模块、背光控制模块等其中一项或多项组合的扩展功能。

优选地，所述控制驱动装置上还设有拨码开关，用于设定直流无刷风机盘管各 档位对应转速的上下限定值。

优选地，所述回风温度传感器上设有温度校正传感器，用于校验和纠正回风温度传感器的温度漂移。

优选地，所述控制驱动装置具有防冻保护、结露保护、睡眠控制等其中一项或多项组合的控制逻辑。

优选地，所述控制驱动装置可以驱动1台或多台直流无刷电机。

本发明相对于现有技术的优点包括：

根据本发明的直流无刷风机盘管，通过对温控器的档位信号和回风温度传感器测得的回风温度T_风计算空调设定温度T_设，并基于直流无刷电机的实际转速、回风温度T_风和设定温度T_设计算直流无刷电机目标转速，通过转速校正自动连续调节直流无刷电机的转速，一方面可以利用现有的温控器结构直接进行改进，不需要为直流无刷电机配备专门的温控器，节约了改造成本，另一方面，通过计算直流无刷电机目标转速，将实际转速与目标转速进行比较，进而调节直流无刷电机转速始终接近于目标转速，实现直流无刷电机连续稳定的转速调节，从而改变了传统风机盘管常常大马拉小车的状况，实现了室内温度的连续调节，减小了室内温度波动，提高室内温度控制精度和直流无刷风机盘管的整体节能效果。

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

以下结合附图，详细说明本发明的优点和特征。

附图说明

本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施方式及其描述，用来解释本发明的原理。在附图中，

图1为典型的交流电机风机盘管的原理图。

图2为本发明的一种实施例原理图。

图3为本发明的一种控制驱动装置实施例构造图。

图4为本发明一种优选的双电机实施方式。

图5为本发明的一种带有扩展功能的实施例。

图6为本发明另外一种扩展功能的实施例。

图7为典型的交流电机风机盘管的接线图。

图8为本发明的直流无刷风机盘管的一种接线实施例。

图9为本发明的双电机直流无刷风机盘管的一种接线实施例。

图10为本发明的直流无刷风机盘管的一种连接线外观图实施例。

图11为本发明的直流无刷风机盘管的一种插件外观图实施例。

图12为本发明的直流无刷风机盘管的一种工作流程图实施例。

图13为本发明的直流无刷风机盘管与交流电机风机盘管、及按对应档位转速控制的直流无刷风机盘管的运行情况比较。

图14为采用本发明的直流无刷风机盘与按对应档位转速控制的直流无刷风机盘管的温度控制效果比较。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

为了彻底了解本发明，将在下列的描述中提出详细的结构。显然，本发明的施行并不限定于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

图1为典型的交流电机风机盘管的原理图。档位温控器提供档位信号与交流电机的各档位线圈抽头连接。通过不同的档位信号，实现交流电机的不同线圈抽头的工作，实现交流电机的分档转速调节，以调节通过风机盘管的风量和换热量，从而实现室内温度控制的目的。

图2示出了本发明的一种实施例原理图。

在本实施例中，直流无刷风机盘管包括温控器1、控制驱动装置2、回风温度传感器21和直流无刷电机3，控制驱动装置2分别与温控器1、回风温度传感器21和直流无刷电机3连接，其中，

所述控制驱动装置2用于：

1)获取所述温控器1的档位信号和所述回风温度传感器21测得的回风温度T _风，根据所述回风温度T_风判断所述直流无刷风机盘管运行模式，再结合所述档位信号计算设定温度T_设；

2)获取直流无刷电机3的实际转速，并基于直流无刷电机3的实际转速、回风温度T_风和设定温度T_设计算直流无刷电机3的目标转速；

3)根据所述直流无刷电机3的目标转速和实际转速自动连续调节所述直流无刷电机3的转速。

需要说明的是，温控器1连接交流电源，并且与控制驱动装置2通过档位信号连接线连接，控制驱动装置2根据所述档位信号和回风温度T_风对档位信号连接线自动识别当前处于哪个档位。控制驱动装置2与直流无刷电机3通过直流电压连接线相连，通过改变添加到直流无刷电机3的直流电压频率变化来改变直流无刷电机3的转速。温控器1不工作时，无档位信号输出，控制驱动装置2和直流无刷电机3零功耗，节约了直流无刷风机盘管的待机能耗。

回风温度传感器21安装在直流无刷风机盘管的回风口(空气入口位置)或室内能反映室内温度的方便安装的位置，回风温度传感器21通过有线或无线的方式与控制驱动装置2连接，将回风温度信号T_风实时传递给控制驱动装置2。直流无刷电机3的转速变化调节可以改变通过直流无刷风机盘管的空气量，从而改变空气与直流无刷风机盘管的换热量，实现室内温度控制的目的。

优选地，所述获取直流无刷电机3的实际转速进一步包括：所述控制驱动装置获取所述直流无刷电机3的转速反馈信号，根据转速反馈信号计算直流无刷电机3的实际转速。

优选地，所述控制驱动装置2可以驱动1台或多台直流无刷电机3。优选地，根据所述直流无刷电机3目标转速和实际转速自动连续调节所述直流无刷电机3 的转速进一步包括：

将直流无刷电机3目标转速和直流无刷电机3实际转速进行对比；

若直流无刷电机3目标转速和直流无刷电机3实际转速相同，则不调整直流无刷电机3转速；若直流无刷电机3目标转速和直流无刷电机3实际转速不相同，则将直流无刷电机3实际转速调整至目标转速。

优选地，控制驱动装置2具有防冻保护、结露保护、睡眠控制等其中一项或多项组合的控制逻辑。本实施例以控制驱动装置2和直流无刷电机3替换图1中的交流电机，在交流电机替换的节能改造工程中可以直接将图1中温控器与交流电机的档位信号连接线接入控制驱动装置2上，无需另外增加接线和接线工作量。在本发明一种优选的实施方式中，可以按照图3所示的方式来构造控制驱动装置2。从图3中可以看出，控制驱动装置2包括整流滤波装置4、档位检测装置5、开关电源6、中央处理器7、电机控制器8、绝缘栅双极型晶体管9，整流滤波装置4与温控器1、开关电源6和绝缘栅双极型晶体管9连接，档位检测装置5与温控器1和中央处理器7连接，开关电源6与电机控制器8和中央处理器7连接，绝缘栅双极型晶体管9还与电机控制器8和直流无刷电机3连接，中央处理器7还与电机控制器8和回风温度传感器21连接，其中，

所述整流滤波装置4用于对温控器1提供的档位信号进行整流滤波，将档位信号中包含的交流电转换为直流电，发送至开关电源6和绝缘栅双极型晶体管9；

所述档位检测装置4用于对温控器1提供的档位信号进行检测，并将检测后的档位信号发送至所述中央处理器7；

所述开关电源6将直流电进一步调整后，向中央处理器7和电机控制器8提供直流驱动电源；

所述中央处理器7用于接收所述档位检测装置4提供的档位信号，获取回风温度传感器21的回风温度信号和直流无刷电机3的转速信号，根据所述回风温度信号判断直流无刷风机盘管运行模式，再结合所述档位信号计算设定温度T_设；基于直流无刷电机3的转速信号、回风温度信号和设定温度T_设计算直流无刷电机3目标转速；以及根据所述直流无刷电机3目标转速和实际转速向所述电机控制器8发出转速调节信号；

所述电机控制器8根据所述转速调节信号向绝缘栅双极型晶体管9提供驱动信号；

所述绝缘栅双极型晶体管9根据电机控制器8的驱动信号确定提供至直流无刷电机3的直流电，进而调节直流无刷电机3转速。

需要说明的是，整流滤波装置4和档位检测装置5同时接收来自温控器1的档位信号。整流滤波装置4用于对所述档位信号进行整流滤波，将档位信号中包含的交流电转换为直流电，发送给开关电源6和绝缘栅双极型晶体管9；

档位检测装置5用于检测温控器1提供的档位信号，并将档位信号发送至所述中央处理器7，中央处理器7接受档位信号并识别信号连接线对应的具体档位。开关电源6串联在整流滤波装置4的输出端与中央处理器7的供电端和电机控制器8的供电端之间，将整流滤波装置4输出的直流电进一步整流滤波并降压至1.5-5V间的固定值，向中央处理器7和电机控制器8提供驱动电源。中央处理器 7用于接收所述检测后的档位信号、回风温度信号、电机转速信号2，根据识别的档位信号和档位切换临界温度差值以及调整T_设，用于所述直流无刷电机3的目标转速逻辑计算，并根据计算的直流无刷电机3目标转速向电机控制器8发出转速调节信号。

优选地，直流无刷电机3向中央处理器7提供转速反馈信号，中央处理器7根据转速反馈信号计算直流无刷电机3的实际转速。

绝缘栅双极型晶体管9与整流滤波装置4的输出端相连，接收整流滤波装置4提供的直流电，根据电机控制器8的驱动信号来提供直流无刷电机3绕组的直流电来调节直流无刷电机3转速。

电机控制器8和中央处理器7可以合成为一体或分开设置。电机控制器8和绝缘栅双极型晶体管9可以合成为一体或分开设置，合成一体时可组合成IPM(Intelligent PowerModule)，即智能功率模块。IPM配置在控制驱动装置2本体上，或成为一个独立的模块。

图4是本发明一种优选的双电机实施方式。

按照图4所示的方式来构造控制驱动装置2来实现双电机的控制驱动。图4与图3的区别在于绝缘栅双极型晶体管9有2个独立的绝缘栅双极型晶体管与整流滤波装置4的输出端相连，接收整流滤波装置4提供的直流电，并根据电机控制器8的驱动信号来分别提供2台直流无刷电机3的绕组的直流电来分别调节直流无刷电机3转速。

图5示出了本发明的一种带有扩展功能的实施例。所述控制驱动装置2带有 无线通讯模块和/或RS232/485通讯接口。具体地，所述控制驱动装置上设有扩展接口，分别连接无线通信模块、RS232/485通讯模块和LED灯的控制模块，无线通信模块、RS232/485可以将本发明的直流无刷风机盘管的运行控制信息与楼宇控制中心的中央计算机进行通讯，楼宇控制中心也可以远程监控直流无刷风机盘管。LED灯的控制模块可以控制一定数量的LED灯或室内电器装置，可以与遥控器、手机或其他设备进行通信，或控制LED灯，充分体现了本发明的多功能及多用途。

图6是本发明另外一种扩展功能的实施例。优选地，所述控制驱动装置2带有无线/有线/蓝牙通讯模块、网络控制模块、时钟控制模块、空调部件控制模块、远程/门禁控制模块、数据存储模块、人机接口模块、红外线数据接收处理模块、空气品质控制模块、背光控制模块等其中一项或多项组合的扩展功能。在具体实施过程中，驱动控制装置2的网络控制模块通过无线/蓝牙通讯模块及通讯接口用于处理与与楼宇控制中心的中央计算机进行通讯，楼宇控制中心也可以远程监控直流无刷风机盘管。时钟控制模块可具体监测直流无刷风机盘管的直流无刷电机3、温控器1等部件的运行时间情况，空调部件控制模块可用于对其他空调设备的控制，门禁控制模块用于门禁***相连接，数据存储模块用于运行参数的记录，人机接口模块具有带显示控制功能的参数设定或运行数据查询，红外线数据接收处理模块用于带有遥控功能的温控器连接，空气品质控制模块用于对室内空气品质如PM2.5有控制要求的场合，背光控制模块用于带有显示功能的液晶屏的背光设定和控制。

图7是典型的交流电机风机盘管的接线图。温控器1的档位连接线31通过盘管22的接线盒24再与电机3连接，电机3转动驱动风机23,风机23转动驱动空 气通过盘管22进行换热。

图8为本发明的直流无刷风机盘管的一种接线实施例。控制驱动装置2带有插件25，温控器1的档位信号连接线31通过盘管22的接线盒24与控制驱动装置2的插件连接。控制驱动装置2带有插件27，与直流无刷电机3上带有线圈接线插件或焊接直流电连接线32相连，直流无刷电机3转动驱动风机23。控制驱动装置2带有插件26，通过插件26与回风温度传感器21的信号连接线33相连。

回风温度传感器21可带有回风温度传感器的温度校正传感器，对应的信号连接线33有2对。平常回风温度传感器工作，回风温度传感器的温度校正传感器定期校验和纠正回风温度传感器的温度漂移，在回风温度传感器故障时可临时顶替以保证直流无刷风机盘管正常运行。控制驱动装置2装在盘管22的壳体上、或直流无刷电机3的壳体上，也可以与盘管22和直流无刷电机3分体安装。

交流电机风机盘管改造为本发明直流无刷风机盘管工程场合，可以直接将图7中原连接线31在靠近电机侧剪断后与控制驱动装置2的插件25连接。

控制驱动装置2上设有8位拨码开关28，用于设定直流无刷风机盘管不同风压、型号规格和建筑应用类型的各档位对应转速上下限定值等功能。风机盘管的风压有12Pa、30Pa、50Pa三种，风机盘管风量从200m³/h至2500m³/h之间有10种左右，不同风压和不同型号规格其对应的各档位转速上、下限值有所不同，可以通过拨码开关进行设定。另外，风机盘管广泛应用在宾馆、医院、商场、饭店、办公楼、工厂或高档住宅等建筑物中，如宾馆客房、医院病房、高档办公、住宅区内有严格的噪声指标，可以通过限定对应的各档位转速上限值来控制噪声。在运行过 程中，各档位的电机目标转速在逻辑计算值基础上，还将根据拨码开关28的设定要求控制在各档位对应转速上下限定值范围内。在温控器1设置在手动状态，且保持为某档位固定运行状态时，控制驱动装置2可以在该档位对应转速上下限定值范围内依然对直流无刷电机3转速进行控制调整，实现节能和和提高舒适度目的。

对于三档型温控器，档位对应转速上下限定值范围可以为高速档位的上限转速、中速档位的上限转速、低速档位转速的上下限值。各拨码对应具体转速值或高速档位的上限转速百分比，根据需要在产品出厂前或工程现场进行拨码设置。

图9为本发明的双电机直流无刷风机盘管的一种接线实施例。与图8的区别在于，控制驱动装置2带有插件27，与2台直流无刷电机3上带有线圈接线插件或焊接直流电连接线分别相连，2台直流无刷电机3分别转动驱动风机23。

图10为本发明的直流无刷风机盘管的一种连接线外观图。实施例。连接线采用插件连接，以方便安装。

图11为本发明的直流无刷风机盘管的一种插件外观图实施例。插件有2芯、3芯、4芯、5芯、6芯等多种形式。外观有圆形、长方形的形状。

结合图12本发明的直流无刷风机盘管的一种工作流程图实施例，来说明各个组成部分之间的工作原理。

温控器1向控制驱动装置2提供档位信号，所述档位可以是一档或多档，例如，现有的温控器一般包括3种档位信号：高档、中档和低档，不同的档位分别对应不同的温度范围。

在直流无刷风机盘管冷热运行模式确定的情况下，控制驱动装置2自动识别温控器1各档位信号线与对应的档位信号关系。传统的交流电机风机盘管因电机绕组抽头的方式，要求温控器的各档位信号线必须与电机各档位绕组线圈的接线一一对应，若错接会导致电机不能正常工作。本发明中，任一档位信号线均可以作为交流电源来通过整流滤波转化为需要的直流电，且档位信号又同时供给控制驱动装置2的中央处理器7。对于交流电机风机盘管改造为直流无刷风机盘管的场合，温控器1的档位信号线与控制驱动装置2的接线次序很难控制，为此，本发明通过自动识别对应的档位信号方法来节约传统方法需要确定档位信号线次序的改造时间和人工成本，并且避免了因接线错误导致的返工成本。

以三档温控器为例，温控器有高、中、低三档，中央处理器7在识别前已知道的档位分别为档1、档2、档3；

制冷模式时，档1运行时每间隔一段时间A0测量一次回风温度，共测量j次回风温度Tn，档位1对应的温度为

档2运行时每间隔一段时间A0测量一次回风温度，共测量k次回风温度Tn，档位2对应的温度为

档3运行时每间隔一段时间A0测量一次回风温度，共测量l次回风温度Tn，档位2对应的温度为

若T_档1>T_档2>T_档3,则档位1对应的档位信号为高档、档位2对应的档位信号为中档、档位3对应的档位信号为低档。

制热模式时，档1运行时每间隔一段时间A0测量一次回风温度，共测量j次 回风温度Tn，档位1对应的温度为

档2运行时每间隔一段时间A0测量一次回风温度，共测量k次回风温度Tn，档位2对应的温度为

档3运行时每间隔一段时间A0测量一次回风温度，共测量l次回风温度Tn，档位2对应的温度为

若T_档1<T_档2<T_档3,则档位1对应的档位信号为高档、档位2对应的档位信号为中档、档位3对应的档位信号为低档。

启动时，控制驱动装置2接收到来自温控器1的档位信号后启动并立即以拨码开关设置的直流无刷电机最高转速作为目标值驱动直流无刷电机3运行，控制驱动装置2持续监测档位信号变化、回风温度传感器21的回风温度T_风和直流无刷电机3的实际转速，根据回风温度T_风判断直流无刷风机盘管运行模式。所述运行模式包括，但不限于通风模式、制冷模式、制热模式。

在本发明一实施例中，只根据回风温度T_风判断直流无刷风机盘管制冷模式和制热模式，所述控制驱动装置根据所述回风温度T_风判断直流无刷风机盘管运行模式，再结合所述档位信号计算设定温度T_设进一步包括：

根据回风温度T_风判断直流无刷风机盘管运行模式，并根据直流无刷风机盘管运行模式和所述档位信号确定不同档位信号切换时所对应的临界温度差值△T；根据所述确定的临界温度差值△T和回风温度T_风计算设定温度T_设。

在本发明另一实施例中，只根据回风温度T_风判断直流无刷风机盘管通风模式、制冷模式和制热模式。所述控制驱动装置根据所述回风温度T_风判断直流无刷风机 盘管运行模式，再结合所述档位信号计算设定温度T_设进一步包括：

根据回风温度T_风判断直流无刷风机盘管运行模式，若为通风模式，则所述控制驱动装置控制直流无刷电机按照预设转速运行；若为制冷或制热模式，则根据直流无刷风机盘管运行模式和所述档位信号确定不同档位信号切换时所对应的临界温度差值△T；根据所述确定的临界温度差值△T和回风温度T_风计算设定温度T_设。

在本发明一实施例中，通过以下方法根据回风温度T_风判断直流无刷风机盘管运行模式：

直流无刷风机盘管启动时的回风温度为T0，间隔一段时间A测量一次回风温度Tn，当f(n)>B时，直流无刷风机盘管处于制热模式。当f(n)<C时，直流无刷风机盘管处于制冷模式。当C≤f(n)≤B时，直流无刷风机盘管处于通风模式。

本发明另外一实施例中，通过以下方法根据回风温度T_风、设定温度T_设判断直流无刷风机盘管运行模式：

直流无刷风机盘管启动后间隔一段时间A测量一次回风温度Tn， 当f(n)>B时，直流无刷风机盘管处于制冷模式。当f(n)<C时，直流无刷风机盘管处于制热模式。当C≤f(n)≤B时，直流无刷风机盘管处于通风模式。其中A可以是控制驱动装置的自动采样周期，也可以是设定的采样时间，如果是设定值，其在1-10000秒范围内的值。i是计算周期采样次数，值一般在2-10000次间，B是常数值在1至100000次间，C是常数，值在-1至-100000间。

通风模式下，控制驱动装置按通风模式规定的若控制驱动装置2在自动识别 温控器1各档位信号线与对应的档位信号关系前，则控制驱动装置2始终控制直流无刷电机3在最低限速运行。若已识别温控器1各档位信号线与对应的档位信号关系，则控制驱动装置2控制直流无刷电机3按照各档位对应的最低转速运行。

制冷或制热模式下，若控制驱动装置2首次获取了档位信号连接线的所有信号，即自动识别档位信号连接线对应的具体档位信号，并结合回风温度T_风修正临界温度差值△T，再计算和修正设定温度T_设。若档位信号连接线尚未被识别，设定温度T_设为默认值。

制冷或制热模式下且档位信号连接线已被识别，控制驱动装置2根据识别的档位信号和回风温度T_风计算和修正设定温度T_设。

若计算出的T_设与控制驱动装置2中储存的原设定温度相同，则设定温度保持不变，若不同则修正设定温度，并保存。

基于所述回风温度T_风、设定温度T_设等参数计算直流无刷电机3目标转速，控制驱动装置2通过监测直流无刷电机3转速反馈信号确定直流无刷电机3实际转速，若直流无刷电机3目标转速与直流无刷电机3实际转速有偏差，则将直流无刷电机3实际转速调整为直流无刷电机3目标转速，若没有偏差，则保持原来的转速。其中，直流无刷电机3的目标转速还须符合防冻保护、结露保护、睡眠控制等其中一项或多项组合的控制逻辑要求。且还须符合拨码开关28的设定限定要求。

以上过程循环进行，以确保直流无刷电机3转速趋近目标转速，在制冷或制热模式下进而确保室内温度快速趋近设定温度。

可以通过拨码开关28的设置确定自动识别场合为首次开机的一段时间或长期自动识别。其中A0可以是控制驱动装置的自动采样周期，也可以是设定的采样时间，如果是设定值，其在1-10000秒范围内的值。j、k、l是计算周期采样次数，值一般在2-10000次间。

在本发明一实施例中，T_设＝T_风-△T，其中，T_设为非固定值，△T为定值。

同时，控制驱动装置2接收来自直流无刷电机3的反电动势转速反馈信号，测算出电机的实际转速。之后，控制驱动装置2基于所述回风温度T_风和设定温度T_设输出对应的目标转速信号，将实际转速与目标转速进行对比后输出修正后的转速信号，通过控制绝缘栅双极型晶体管9的动作频率，达到改变直流无刷电机3转速的目的，通过电机转速调整实现室内回风温度快速趋近于设定温度。

在本发明另一实施例中，直流无刷风机盘管出厂时，设定有制冷运行模式、制热运行模式各自的T_设，现场可以根据建筑类型和具体应用情况通过拨码开关28选取具体的初始T_设。控制驱动装置2根据温控器1档位切换时的测得的当前回风温度T_风调整T_设。

以一个典型的三档温控器的控制逻辑为例：

制冷模式下，温控器从高档切换为中档，或从中档切换为高档时，T_设＝T_风-D；温控器从中档切换为低档，或从低档切换为中档时，T_设＝T_风-E。

制热模式下，温控器从高档切换为中档，或从中档切换为高档时，T_设＝T_风-F；温控器从中档切换为低档，或从低档切换为中档时，T_设＝T_风-G。

其中，D、E分别为档位切换时的临界温差△T，其范围在1至6℃间。F、G 分别为档位切换时的临界温差△T，其范围在-1至-6℃间。

在本发明另一实施例中，控制驱动装置2带有自动判断△T的值的功能。对于交流电机风机盘管改造为直流无刷风机盘管情形，不需分析温控器的具体型号，再人工查询判断具体D、E、F、G值，然后在改造现场手工设定。以一个典型的三档温控器的控制逻辑为例。控制驱动装置2出厂时D为1℃，E为2℃，F为-1℃，G为-2℃。制冷运行模式时，记录温控器1从高档切换为中档，或从中档切换为高档时的回风温度值T_风1，记录温控器1从中档切换为低档，或从低档切换为中档时的回风温度值T_风2，若T_风1-T_风2≦1.5℃，则D、E、F、G值不变；若1.5℃＜T_风1-T_风2≦2.5℃，则D＝2℃，E＝4℃，F＝-2℃，G＝-4℃；若2.5℃＜T_风1-T_风2，则D＝2℃，E＝5℃，F＝-2℃，G＝-5℃。制热运行模式时，记录温控器1从高档切换为中档，或从中档切换为高档时的回风温度值T_风1，记录温控器1从中档切换为低档，或从低档切换为中档时的回风温度值T_风2，若T_风2-T_风1≦1.5℃，则D、E、F、G值不变；若1.5℃＜T_风2-T_风1≦2.5℃，则D＝2℃，E＝5℃，F＝-2℃，G＝-4℃；若2.5℃＜T_风2-T_风1，则D＝2℃，E＝5℃，F＝-2℃，G＝-5℃。

在本发明一实施例中，基于所述回风温度T_风和设定温度T_设自动连续调节所述直流无刷电机3的转速，所述直流无刷电机的转速与所述回风温度T_风和设定温度T_设之间的关系为：

$U_1=U_0+K_p\&times;e+K_i\&times;\&Integral;edt+K_d\&times;\frac{de}{dt}$

其中，U₁为直流无刷电机目标转速，U₀为直流无刷电机实际转速，K_p为比例系数，e＝T_风-T_设,K_i为积分常数，K_d为微分常数。

K_d＝0时，控制逻辑可变为比例积分控制，K_i＝0且K_d＝0时，控制逻辑变为比例控制。

在本发明另一实施例中，对上述公式进行了具体简化，所述直流无刷电机的转速与所述回风温度T_风和设定温度T_设之间的关系为：

其中，U₁为直流无刷电机目标转速，U₀为直流无刷电机实际转速，K_p为比例系数，T_i为回风温度，T_设为设定温度，K_i为积分常数，K_d为微分常数。

该计算公式更易于用于电脑的控制程序中。根据该计算公式或模糊控制等算法，可以编制对应的表格来进行快速计算。

在本发明一实施例中，对于单台直流风机盘管包括多台直流无刷电机场合，各电机的实际转速有所不同，控制驱动装置将采用加权方法综合计算U₀。

$U_0=\underset{n=1}{\overset{m}{\&Sigma;}}(a_n\&times;U_{0n})$

其中，U_0n第n台直流无刷电机的实际转速，m为单台直流风机盘管包括直流无刷电机台数，a_n为直流无刷电机对应的权重系数，各台直流无刷电机额定功率相同情况下，a_n＝1/m。

在本发明一实施例中，防冻保护控制逻辑是指温控器1开启，回风温度T_风降至7℃以下，控制驱动装置2直接将直流无刷电机3以直流无刷风机盘管最高转速限值运行；当室温升至7℃时防冻保护控制逻辑自动取消，控制驱动装置2恢复正常控制。

在本发明一实施例中，结露保护控制逻辑指在控制驱动装置2启动后判断为制冷运行模式时，若T_风-T_设值〉H时，控制驱动装置2直接将直流无刷电机3以直流无刷风机盘管最高转速限值运行，当出现T_风-T_设值达到过一次不大于H时，且温控器1依然有档位信号提供给控制驱动装置2，结露保护控制逻辑自动取消，控制驱动装置2恢复正常控制。其中，H范围为0.1-4℃间。

在本发明另一实施例中，结露保护控制逻辑指在控制驱动装置2启动后判断为制冷运行模式时，若T_风-T_设值〉H时，控制驱动装置2直接将直流无刷电机3控制在温控器1最高档位对应转速限定范围内工作。当出现T_风-T_设值达到过一次不大于H时，且温控器1依然有档位信号提供给控制驱动装置2，结露保护控制逻辑自动取消，控制驱动装置2恢复正常控制。

在本发明另一实施例中，对于单台直流风机盘管包括多台直流无刷电机场合，结露保护控制逻辑指在制冷运行模式时，若T_风-T_设值〉H时，控制驱动装置2直接将直流无刷电机3控制在温控器1最高档位对应转速限定范围内工作，若根据正常逻辑计算出的电机转速低于(最高转速限定值×(m-1)/m)时，关闭一台直流无刷电机，当计算出的电机转速低于(最高转速限定值×(m-2)/m)时，再关闭一台直流无刷电机，依此类推。当出现T_风-T_设值达到过一次不大于H时，且温控器1依然有档位信号提供给控制驱动装置2，结露保护控制逻辑自动取消，控制驱动装置2恢复正常控制。

在本发明一实施例中，睡眠模式控制逻辑指，如温控器1提供给控制驱动装置2的档位信号为最低转速档位信号且持续30分钟，控制驱动装置2的时钟控制 模块监测的时间在夜间22:00至早晨6:00间，则自动将T_设在制冷模式下提高1℃，以后每1小时温度T_设提高0.5℃，最多累计升高2℃；制热模式下T_设降低1℃，以后每1小时温度T_设降低0.5℃，最多累计降低2℃。若温控器档位信号切换为其他档位，睡眠模式控制逻辑自动取消，控制驱动装置2恢复正常控制。

可以通过拨码开关28对是否采用防冻保护、结露保护、睡眠模式控制逻辑进行设定选择。

图13表示采用本发明的直流无刷风机盘管与交流电机风机盘管及按对应档位转速控制的直流无刷风机盘管的运行情况比较。图中传统的直流电机即指按对应档位转速控制的直流无刷风机盘管的直流无刷电机。其电机输入功率比交流电机风机盘管降低50-70％，比按对应档位转速控制的直流无刷风机盘管降低15％左右。本发明确保了直流无刷风机盘管的出力与室内空调负荷始终匹配，确保直流无刷电机耗电省、直流无刷风机盘管不过多出力从而节约空调主机耗能。图14表示采用本发明的直流无刷风机盘比按对应档位转速控制的直流无刷风机盘管更能实现室内温度快速稳定在设定温度附近，且没有显著的温度波动，确保室内空调温度的稳定，获得节能和提高室内舒适度效果。

根据本发明的直流无刷风机盘管，通过对温控器的档位信号和回风温度传感器测得的回风温度T_风计算空调设定温度T_设，并基于直流无刷电机的实际转速、回风温度T_风和设定温度T_设计算直流无刷电机目标转速，通过转速校正自动连续调节直流无刷电机的转速，一方面可以利用现有的温控器结构直接进行改进，不需要为直流无刷电机配备专门的温控器，节约了改造成本，另一方面，通过计算直流无 刷电机目标转速，将实际转速与目标转速进行比较，进而调节直流无刷电机转速始终接近于目标转速，实现直流无刷电机连续稳定的转速调节，从而实现了室内温度的连续调节，减小了室内温度波动，提高室内温度控制精度和风机盘管的整体节能效果。

本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。

Claims (16)

1.一种直流无刷风机盘管，其特征在于，包括温控器、控制驱动装置、回风温度传感器和直流无刷电机，控制驱动装置分别与温控器、回风温度传感器和直流无刷电机连接，其中，

所述控制驱动装置用于：

1)获取所述温控器提供的档位信号和所述回风温度传感器测得的回风温度T_风，根据所述回风温度T_风判断所述直流无刷风机盘管运行模式，再结合所述档位信号计算设定温度T_设；

2)获取直流无刷电机的实际转速，并基于直流无刷电机的实际转速、回风温度T_风和设定温度T_设计算直流无刷电机目标转速；

3)根据所述直流无刷电机目标转速和实际转速自动连续调节所述直流无刷电机的转速。

2.根据权利要求1所述的直流无刷风机盘管，其特征在于，所述控制驱动装置进一步包括整流滤波装置、档位检测装置、开关电源、中央处理器、电机控制器、绝缘栅双极型晶体管，整流滤波装置与温控器、开关电源和绝缘栅双极型晶体管连接，档位检测装置与温控器和中央处理器连接，开关电源与电机控制器和中央处理器连接，绝缘栅双极型晶体管还与电机控制器和直流无刷电机连接，中央处理器还与电机控制器和回风温度传感器连接，其中，

所述整流滤波装置用于对温控器提供的档位信号进行整流滤波，将档位信号中包含的交流电转换为直流电，发送至开关电源和绝缘栅双极型晶体管；

所述档位检测装置用于对温控器提供的档位信号进行检测，并将检测后的档位信号发送至所述中央处理器；

所述开关电源将直流电进一步调整后，向中央处理器和电机控制器提供直流驱动电源；

所述中央处理器用于接收所述档位检测装置提供的档位信号，获取回风温度传感器的回风温度信号和直流无刷电机的转速信号，根据所述回风温度信号判断风机盘管运行模式，再结合档位信号计算设定温度T_设；基于直流无刷电机的转速信号、回风温度信号和设定温度T_设计算直流无刷电机目标转速；以及根据所述直流无刷电机目标转速和实际转速向所述电机控制器发出转速调节信号；

所述电机控制器根据所述转速调节信号向绝缘栅双极型晶体管提供驱动信号；

所述绝缘栅双极型晶体管根据电机控制器的驱动信号确定提供至直流无刷电机的直流电，进而调节直流无刷电机转速。

3.根据权利要求1和2所述的直流无刷风机盘管，其特征在于，所述温控器通过档位信号连接线与控制驱动装置连接，所述控制驱动装置根据所述回风温度T_风对档位信号连接线自动识别。

4.根据权利要求1所述的直流无刷风机盘管，其特征在于，所述获取直流无刷电机的实际转速进一步包括：所述控制驱动装置获取所述直流无刷电机的转速反馈信号，根据转速反馈信号计算直流无刷电机的实际转速。

5.根据权利要求1所述的直流无刷风机盘管，其特征在于，所述控制驱动装置根据所述回风温度T_风判断直流无刷风机盘管运行模式，再结合所述档位信号计算设定温度T_设进一步包括：

根据回风温度T_风判断直流无刷风机盘管运行模式，并根据直流无刷风机盘管运行模式和所述档位信号确定不同档位信号切换时所对应的临界温度差值△T；根据所述确定的临界温度差值△T和回风温度T_风计算设定温度T_设。

6.根据权利要求1所述的直流无刷风机盘管，其特征在于，所述控制驱动装置根据所述回风温度T_风判断直流无刷风机盘管运行模式，再结合所述档位信号计算设定温度T_设进一步包括：

根据回风温度T_风判断直流无刷风机盘管运行模式，若为通风模式，则所述控制驱动装置控制直流无刷电机按照预设转速运行；若为制冷或制热模式，则根据直流无刷风机盘管运行模式和所述档位信号确定不同档位信号切换时所对应的临界温度差值△T；根据所述确定的临界温度差值△T和回风温度T_风计算设定温度T_设。

7.根据权利要求5或6所述的直流无刷风机盘管，其特征在于，T_设＝T_风-△T，其中，T_设为非固定值，△T为定值。

8.根据权利要求5至7之任意一项所述的直流无刷风机盘管，其特征在于，所述控制驱动装置带有自动判断临界温度差值△T的功能。

9.根据权利要求1所述的直流无刷风机盘管，其特征在于，根据所述直流无刷电机目标转速和实际转速自动连续调节所述直流无刷电机的转速进一步包括：

将直流无刷电机目标转速和直流无刷电机实际转速进行对比；

若直流无刷电机目标转速和直流无刷电机实际转速相同，则不调整直流无刷电机转速；若直流无刷电机目标转速和直流无刷电机实际转速不相同，则将直流无刷电机实际转速调整至目标转速。

10.根据权利要求1所述的直流无刷风机盘管，其特征在于，所述直流无刷电机的目标转速与直流无刷电机的实际转速、回风温度T_风和设定温度T_设之间的关系为：

$U_1=U_0+K_p\&times;e+K_i\&times;\&Integral;edt+K_d\&times;\frac{de}{dt}$

其中，U₁为直流无刷电机目标转速，U₀为直流无刷电机实际转速，K_p为比例系数，e＝T_风-T_设,K_i为积分常数，K_d为微分常数。

11.根据权利要求1所述的直流无刷风机盘管，其特征在于，所述直流无刷电机的目标转速与所述回风温度T_风和设定温度T_设之间的关系为：

其中，U₁为直流无刷电机目标转速，U₀为直流无刷电机实际转速，K_p为比例系数，T_i为回风温度，T_设为设定温度,K_i为积分常数，K_d为微分常数。

12.根据权利要求1所述的直流无刷风机盘管，其特征在于，所述控制驱动装置带有无线/有线/蓝牙通讯模块、网络控制模块、时钟控制模块、空调部件控制模块、远程/门禁控制模块、数据存储模块、人机接口模块、红外线数据接收处理模块、空气品质控制模块、背光控制模块等其中一项或多项组合的扩展功能。

13.根据权利要求2所述的直流无刷风机盘管，其特征在于，所述控制驱动装置上还设有拨码开关，用于设定直流无刷风机盘管各档位对应转速的上下限定值。

14.根据权利要求1所述的直流无刷风机盘管，其特征在于，所述回风温度传感器上设有温度校正传感器，用于校验和纠正回风温度传感器的温度漂移。

15.根据权利要求1所述的直流无刷风机盘管，其特征在于，所述控制驱动装置具有防冻保护、结露保护、睡眠控制等其中一项或多项组合的控制逻辑。

16.根据权利要求1所述的直流无刷风机盘管，其特征在于，所述控制驱动装置可以驱动1台或多台直流无刷电机。