CN106438433A - 一种逆变器的风扇控制方法与装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种逆变器的风扇控制方法，将风扇转速的控制融合当前逆变器的功率和被冷却功率器件的温度预设值，使逆变器在第一温度预设值以下，风扇可获得与实时功率相关的第一风扇转速指令。当被冷却功率器件的最高温度超过第二温度预设值时，则以第二温度预设值为目标，通过温度调节器形成第二风扇转速指令，以对被冷却功率器件的温度进行闭环控制。第一风扇转速指令与第二风扇转速指令相加后形成风扇转速驱动指令。本发明还包括该风扇控制方法对应的装置。通过第一风扇转速指令，能避免逆变器运行时因功率器件的温度未达到预设值而无法起动风扇，使逆变器一直处于被加热烘烤的状态；通过第二风扇转速指令，使风扇在第一风扇转速基础上，叠加因温度上升而产生的转速增量，该转速可以根据环境温度而自动调整。

Description

一种逆变器的风扇控制方法与装置

技术领域

本发明属于逆变器技术领域，特别涉及到逆变器的风扇控制方法与装置。

背景技术

风扇冷却是逆变器中经常采用的一种高性价比的散热方式，为降低设备功耗和噪声，可采用调速风扇。一般的，风扇转速高则风量大，但会增加风扇的功耗和噪音，且降低风扇使用寿命；风扇转速低则风量小，逆变器温度高，将降低逆变器的整体寿命。此外，逆变器的温度也受到环境温度的影响，相同的逆变器运行工况下，随着环境温度的增加，也需要提高风扇转速以降低逆变器温度。风扇运行转速达到上限时，需要对逆变器的输入或输出功率进行降额处理，以降低逆变器的损耗从而减少发热。

[CN 100403202C风扇转速控制方法及装置]公布了风扇转速的控制方案，通过对风扇控制通路上增加冗余控制或者监控手段，提高风扇控制***的可靠性低。但对风扇转速的确定没有给出实施方案。

[CB 101876320 B一种风扇转速控制方法及设备]公布了一种通过风扇控制方法，根据环境温度确定目标温度，然后通过调节器得到风扇转速调整值。但逆变器的运行温度不仅与环境温度有关，也由逆变器当前的工作状态(功率、母线电压等)决定。通过环境温度预设目标温度，在环境温度大范围变化时，需要存储大量预设温度数据，该方法并不灵活，不宜在室外等环节温度变化大的场合使用。

[CN201410403089.6-逆变器内的风扇调速方法]公布了一种通过PI调节器对风扇转速进行闭环控制的控制方法，但没有考虑功率对逆变器发热的影响。

基于风扇冷却的逆变器，通常需要进行风道设计，在风扇没有旋转的情况下，风道的存在将影响散热性能。但实际运行中，如果被测器件温度没有达到预设温度值，则风扇不启动；这种情况下，发热元件的散热条件比较差，器件一直处于被烘烤状态，影响其使用寿命。目前常用的风扇控制方法，要么根据当前输出功率或电流确定风扇转速，要么根据被测器件的实时温度进行温度闭环或开环控制。这就是上述问题无法得到最佳的解决办法。本发明公布的逆变器，将风扇调速方法与逆变器运行功率、功率器件的实时温度相结合，得到风扇转速指令；更进一步，如果风扇转速达到上限，或者实际风扇转速超出指令值，则需进行功率降额处理。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的问题提供一种逆变器的风扇控制方法与装置，将逆变器运行功率和被测器件的温度相结合，有效地解决了传统因被测器件温度未达到预设温度值时风扇不启动的情况，同时又能尽可能减小风扇旋转的损耗。

为实现本发明的上述目的，本发明的提供一种逆变器风扇控制方法，所述方法描述如下：

一种逆变器的风扇控制方法，由第一转速指令生成模块获得第一风扇转速指令，由第二转速生成模块得到第二风扇转速指令，将第一风扇转速指令与第二风扇转速指令相加后，得到风扇转速驱动指令。

所述第一转速指令生成模块，根据逆变器实时功率按照如下方式计算得到风扇转速功率映射值：

式中N1LimUp为第一转速上限，N1LimDn为第一转速下限，PwrCal为逆变器实时功率，PwrRated为逆变器的额定功率，NFan1为第一风扇转速指令；

所述风扇转速功率映射值经过第一转速限幅后送至转速切换开关；

第一转速限幅的下限设定在第一转速下限，其上限设定在第一转速上限，第一转速下限大于等于风扇能够稳定运行的最低转速，第一转速上限小于等于风扇允许运行的最高转速；

所述转速切换开关，当被冷却功率器件的最高温度大于等于第一温度预设值时，所述第一风扇转速指令直接等于第一转速限幅的输出；当最高温度小于第一温度预设值时，所述第一风扇转速指令设置为零；

上述第二转速指令生成模块，将被冷却功率器件的最高温度与第二温度预设值相减后的差值经温度调节器，得到风扇转速温度对应值，再经过第二转速限幅后，得到第二风扇转速指令。

所述的温度调节器可以采用比例积分控制、积分控制、比例控制方法。

第二转速限幅的下限值设定为0，其上限值设定为风扇能够稳定运行的最高转速与第一转速上限的差。需要指出的是，第一温度预设值小于第二温度预设值。

为实现本发明的上述目的，本发明的提供一种逆变器风扇控制装置，所述装置包括：

一种逆变器的风扇控制器，包括功率计算模块、最高温度判定模块，其特征还包括第一转速指令生成模块、第二转速指令生成模块、求和器；

功率计算模块的输出端与第一转速指令生成模块的输入端相连，最高温度判定模块的输出端与第二转速指令生成模块的输入端相连，第一转速指令生成模块输出端和第二转速指令生成模块的输出端均连接求和器，其输出风扇转速指令控制风扇运行；

所述第一转速指令生成模块由转速转化模块、第一转速限幅模块和转速切换开关顺序串联而成；

所述第二转速指令生成模块由减法器、温度调节器和第二转速限幅模块顺序串联而成。

上述温度调节器可以是比例积分控制器、积分控制器、比例控制器。

本发明的特点在于：风扇转速的控制中融合了当前逆变器的功率值和预设温度设定值。当被冷却功率器件的最高温度低于第一温度预设值和第二温度预设值之间时，风扇能够获得与功率成比例的转速；这就避免了逆变器运行时，被冷却功率器件的最高温度没有达到第二温度预设值时，风扇无法启动的问题。更进一步，为了减少风扇不必要的运转，设定了第一温度预设值，当被冷却功率器件的最高温度低于第一温度预设值时，风扇停转，从而有效节约电能消耗。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例的技术方案，下面对实施例描述中所需使用的附图做简单介绍。下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些图获得其他附图。

图1为本发明实施例中风扇转速驱动指令的生成示意图；

图2为本发明实施例中风扇的第一风扇转速指令生成方法图；

图3为本发明实施例中风扇的第二风扇转速指令生成方法图；

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描述；所描述的实施例仅仅是本发明一种实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域的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，都属于本发明的保护范围。

本发明实例提供的是一种逆变器风扇控制方法与装置，实现了通过风扇转速的调节，达到了逆变器热量控制的目的。本发明在风扇转速的控制中融合了当前逆变器的功率值和预设温度设定值。该发明既能够保证逆变器的散热，同时也能够保持风扇在合理区间内运行，提高了逆变器***运行效率并延长了风扇寿命。

如图1所示，本发明实施了一种光伏逆变器的风扇控制方法，技术方案包括：

经过第一转速指令生成模块获得第一风扇转速指令NFan1Cmd，根据第二转速生成模块得到第二风扇转速指令NFan2Cmd，将第一风扇转速指令NFan1Cmd与第二风扇转速指令NFan2Cmd相加后，得到风扇转速驱动指令NFanCmd。

可见本发明的风扇转速指令的生成方案包括了两个转速生成指令，这两个指令分别对应的是与功率成比例关系的风扇转速映射和与预设温度值有关的温度闭环调节方法。前者使风扇获得与功率成比例的转速，这就避免了逆变器运行时，因被测功率器件最高温度未达到预设温度时无法驱动风扇的情况；后者则根据预设温度指令，对风扇转速进行自动调节，优化风扇运行转速，降低逆变器损耗。

为进一步阐述，下面分别对第一转速指令和第二转速指令的生成方式进行阐述。

如图2所示的是第一转速指令生成模块，它根据功率计算模块获得逆变器实时功率PwrCal，将逆变器实时功率PwrCal送入转速转化模块后得到风扇转速功率映射值NFan1，该值经过第一转速限幅模块后送入由与第一温度预设值确定的转速切换开关，从而得到第一风扇转速指令NFan1Cmd。

上述的转速转化模块，可以用数学表达式描述为

式中N1LimUp为第一转速上限，N1LimDn为第一转速下限，PwrCal为逆变器实时功率，PwrRated为逆变器的额定功率。需要说明的是，N1LimUp、N1LimDn和NFan1为标幺值；PwrCal为有名值，PwrRated为逆变器额定功率的有名值。

根据本发明，上述所得的风扇转速功率映射值NFan1需进一步经过第一转速限幅后，对NFan1的上限和下限值进行设定；其中，第一转速下限N1LimDn大于等于风扇能够稳定运行的最低转速，第一转速上限N1LimUp小于等于风扇允许运行的最高转速；

通过第一转速限幅后的风扇转速还需进入转速切换开关；所述转速切换开关其工作模式是当被冷却功率器件的最高温度TfbkMax大于等于第一温度预设值时，所述第一风扇转速指令NFan1Cmd直接等于第一转速限幅的输出；当最高温度小于第一温度预设值时，所述第一风扇转速指令NFan1Cmd设置为零。

经过上述方法，便完成了第一风扇转速指令NFan1Cmd的生成。

图3所示的是第二风扇转速指令的生成方法，由图可见根据最高温度判定模块获取被测器件的最高温度TfbkMax，将最高温度TfbkMax与第二温度预设值Tth2进行比较，其差值通过温度调节器，温度调节器的输出结果送入第二转速限幅后得到第二风扇转速指令NFan2Cmd。该温度调节器，可以采用比例积分控制、积分控制、比例控制方法。

上述第二转速限幅的特征是，第二转速限幅的下限值设定为0，其上限值设定为风扇能够稳定运行的最高转速与第一转速上限的差。

这里需要指出的是第一温度预设值小于第二温度预设值。

本发明提供了一种光伏逆变器的风扇控制装置，该装置包括了功率计算模块、最高温度判定模块，第一转速指令生成模块、第二转速指令生成模块、求和器；

功率计算模块的输出端与第一转速指令生成模块的输入端相连，最高温度判定模块的输出端与第二转速指令生成模块的输入端相连，第一转速指令生成模块输出端和第二转速指令生成模块的输出端均连接求和器，其输出风扇转速指令控制风扇运行；

所述第一转速指令生成模块由转速转化模块、第一转速限幅模块和转速切换开关顺序串联而成；

所述第二转速指令生成模块由减法器、温度调节器和第二转速限幅模块顺序串联而成

需要说明的是，本发明所述的装置实施例，是基于图1所示的方法实施例获得的；通过该装置，能够很好的实现本发明所述的风扇控制方法。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实例方法中的全部或者部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件完成的，所述的程序可以存储在可读取介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中读取介质包括磁盘、光盘、只读存储器或随机存储器等。

以上所述，仅为本发明较佳的实施方案，但本发明的保护范围不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或者替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。因此，本发明的保护范围应该以权力要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种逆变器的风扇控制方法，其特征在于：

由第一转速指令生成模块获得第一风扇转速指令，由第二转速生成模块得到第二风扇转速指令，将第一风扇转速指令与第二风扇转速指令相加后，得到风扇转速驱动指令；

所述第一转速指令生成模块，由逆变器实时功率按照如下方式计算得到风扇转速功率映射值：

$NFan1=(N1LimUp-N1LimDn)\×\frac{PwrCal}{PwrRated}+N1LimDn$

式中，N1LimUp为第一转速上限，N1LimDn为第一转速下限，PwrCal为逆变器实时功率，PwrRated为逆变器的额定功率，NFan1为第一风扇转速指令；

所述风扇转速功率映射值经过第一转速限幅后送至转速切换开关；

所述转速切换开关，当被冷却功率器件的最高温度大于等于第一温度预设值时，所述第一风扇转速指令直接等于第一转速限幅的输出；当最高温度小于第一温度预设值时，所述第一风扇转速指令设置为零；

所述第二转速指令生成模块，将被冷却功率器件的最高温度与第二温度预设值相减后的差值经温度调节器，得到风扇转速温度对应值，再经过第二转速限幅后，得到第二风扇转速指令。

2.如权利要求1所述的逆变器的风扇控制方法，其特征还在于：

第一转速限幅的下限设定在第一转速下限，其上限设定在第一转速上限，第一转速下限大于等于风扇能够稳定运行的最低转速，第一转速上限小于等于风扇允许运行的最高转速。

3.如权利要求1所述的逆变器的风扇控制方法，其特征还在于：

第二转速限幅的下限值设定为0，其上限值设定为风扇能够稳定运行的最高转速与第一转速上限的差。

4.如权利要求1所述的逆变器的风扇控制方法，其特征还在于：

第一温度预设值小于第二温度预设值。

5.如权利要求1所述的逆变器的风扇控制方法，其特征还在于：

温度调节器采用比例积分控制、积分控制或者比例控制的方法进行温度调节控制。

6.一种逆变器的风扇控制装置，包括功率计算模块、最高温度判定模块，

其特征在于：

还包括第一转速指令生成模块、第二转速指令生成模块、求和器；

功率计算模块的输出端与第一转速指令生成模块的输入端相连，最高温度判定模块的输出端与第二转速指令生成模块的输入端相连，第一转速指令生成模块输出端和第二转速指令生成模块的输出端均连接求和器，其输出风扇转速指令控制风扇运行；

所述第一转速指令生成模块由转速转化模块、第一转速限幅模块和转速切换开关顺序串联而成；

所述第二转速指令生成模块由减法器、温度调节器和第二转速限幅模块顺序串联而成。

7.如权利要求6所述的风扇控制器，其特征还在于：

所述温度调节器为比例积分控制器、积分控制器或者比例控制器。