CN112240579B - 一种抽油烟机及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种抽油烟机及其控制方法。该控制方法包括：获取抽油烟机的电机转速，并获取抽油烟机的电机功率；根据电机转速和电机功率计算抽油烟机的风量，并根据电机转速和风量计算抽油烟机的出口风压；根据风量、出口风压和预设的风量预期值计算抽油烟机的需求出口风压；根据需求出口风压推算电机的目标转速；根据目标转速对电机进行调整。通过获取抽油烟机的电机转速和电机功率，即可计算得到风量、出口风压、需求出口风压、目标转速，从而可根据目标值实时调整电机转速，使抽油烟机以稳定的风量运行，且风量波动小。

Description

一种抽油烟机及其控制方法

技术领域

本发明涉及抽油烟机领域，特别是涉及一种抽油烟机及其控制方法。

背景技术

抽油烟机是一种净化厨房烟气的电器。在现代城市住宅建筑中，设置有公共烟道，用以汇集各家各户产生的厨房烟气。由于各个住户的油烟机开启具有随机性，使得公共烟道的压力复杂多变，导致传统的抽油烟机运行时无法保持恒定的风量。

针对上述问题，现有技术中多采用风量或风压传感器采集抽油烟机运行过程中的风量或风压数据，来判断抽油烟机是否需调整运行状态，然而在油烟环境下，传感器很容易被堵塞而无法正常工作，从而影响数据采集的准确性和稳定性。

发明内容

本发明的一个目的是要提供一种至少解决上述技术问题中一方面的一种抽油烟机及其控制方法。

本发明一个进一步的目的是在不使用传感器的条件下即可准确地调整风量。

本发明另一个进一步的目的是降低抽油烟机的噪声和能耗。

特别地，本发明提供了一种抽油烟机的控制方法，包括：获取抽油烟机的电机转速，并获取抽油烟机的电机功率；根据电机转速和电机功率计算抽油烟机的风量，并根据电机转速和风量计算抽油烟机的出口风压；根据风量、出口风压和预设的风量预期值计算抽油烟机的需求出口风压；根据需求出口风压推算电机的目标转速；按照目标转速对电机进行调整。

可选地，根据电机转速和风量计算抽油烟机的出口风压的步骤包括：判断风量与预设的风量预期值的差值是否大于预设阈值；若是，根据电机转速和风量计算抽油烟机的出口风压；若否，在延时预定时间后重新获取抽油烟机的电机转速和电机功率。

可选地，电机为直流无刷电机，并且获取抽油烟机的电机转速的步骤包括：获取电机的输入频率；根据公式

计算电机转速，式中n为电机转速，f为电机的输入频率，p为电机的磁极对数，s为电机的转差率。

可选地，根据目标转速对电机进行调整的步骤包括：根据目标转速计算电机的需求输入频率，将输入频率调整为需求输入频率。

可选地，根据电机转速和电机功率计算抽油烟机的风量的步骤包括：利用公式Q＝G(n,N)计算风量Q，式中，Q为风量，N为电机的功率，G代表风量Q与电机转速n、电机功率N之间的对应函数；并且对应函数G的确定方法包括：对电机进行预先测试，在不同的电机转速n下分别改变电机功率N，检测并记录对应的风量Q，将电机转速n、电机功率N、风量Q的对应关系进行拟合，得到对应函数G。

可选地，根据电机转速和风量计算抽油烟机的出口风压的步骤包括：根据公式P_T＝H(Q,n)计算出口风压P_T，式中，P_T为出口风压，Q为风量，n为电机转速，H代表出口风压P_T与电机转速n与风量Q之间的对应函数；并且对应函数H的确定方法包括：对电机进行预先测试，在不同的电机转速n下分别改变出口风压P_T，检测并记录对应的风量Q，将电机转速n、出口风压P_T、风量Q的对应关系进行拟合，得到对应函数H。

可选地，根据风量、出口风压、以及预设的风量预期值计算抽油烟机的需求出口风压的步骤包括：根据出口风压和风量计算公共烟道的压力，其中，公共烟道与抽油烟机的排风管道相通，以汇集并排出抽油烟机吸入的烟气；根据公共烟道的压力和预设的风量预期值计算抽油烟机的需求出口风压。

可选地，根据出口风压和风量计算公共烟道的压力的步骤包括：利用公式

计算公共烟道的压力P'，式中，P'为公共烟道压力，ξ为排风管道的阻力系数，A为排风管道的截面积，ρ为排风管道内的烟气密度；根据公共烟道的压力和预设的风量预期值计算抽油烟机的需求出口风压的步骤包括：利用公式

计算需求出口压力，式中，P_T1为需求出口压力，Q_set为预设的风量预期值。

可选地，根据需求出口风压推算电机的目标转速的步骤包括：利用需求出口风压P_T1、预设的风量预期值Q_set计算得出目标转速。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种抽油烟机，包括：电机，用于促使抽油烟机产生气流；控制装置，其包括：处理器以及存储器，存储器内存储有控制程序，控制程序被处理器执行时，用于实现根据权利要求1-9中任一项的控制方法。

本发明的方案，通过获取抽油烟机的电机转速、电机功率，可以计算抽油烟机的风量，进而可以计算出口风压以及与预设的风量预期值相对应的目标转速，并按照目标转速对电机进行调整，从而可使抽油烟机以稳定的风量运行，且风量波动小。

进一步地，本发明的方案，不同于利用风量或风压传感器的方法，通过获取抽油烟机的电机输入频率和功率，即可计算得到风量、出口风压、需求出口风压、目标转速以及相应的需求输入频率，从而可以规避油烟环境下传感器失效而导致的数据获取不准确的问题，在不使用传感器的条件下即可准确地调整风量。

更进一步地，本发明的方案，对于在公共烟道的压力降低时导致的抽油烟机风量超过预设的风量预期值这一问题，可以实时调整降低电机转速，减少过多的噪声产生，同时也可以降低能耗。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本发明一个实施例的一种抽油烟机的控制框图；

图2是根据本发明一个实施例的一种抽油烟机的控制方法的示意图；

图3是根据本发明一个实施例的一种抽油烟机的控制方法的流程图；

图4是根据本发明一个实施例的一种抽油烟机的控制方法的预先测试过程中的测试平台的示意图；

图5是根据本发明一个实施例的一种抽油烟机的控制方法的预先测试过程的测试结果的示意图。

具体实施方式

图1是根据本发明一个实施例的一种抽油烟机10的示意图。该抽油烟机10一般性地可以包括：电机210、控制装置400。其中，电机210可以为直流无刷电机210，用于促使风机220运转产生气流，使炉灶上方一定的空间范围内形成负压区，将室内的油烟气体吸入抽油烟机10的内部，也即该电机210为抽油烟机10的风机220驱动电机210。抽油烟机10和公共烟道之间采用排风管道连接，吸入抽油烟机10内部的烟气经排风管道进入公共烟道。

控制装置400，具有存储器420以及处理器410，其中存储器420内存储有控制程序421，控制程序421被处理器410执行时用于实现以下任一实施例的抽油烟机10的控制方法。处理器410可以是一个中央处理单元(CPU)，或者为数字处理单元(DSP)等等。存储器420用于存储处理器410执行的程序。存储器420可以是能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何介质，但不限于此。存储器420也可以是各种存储器420的组合。由于控制程序421被处理器410执行时实现下述方法实施例的各个过程，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。

抽油烟机10由用户选择开启，并且可由用户选择在某个档位下运行，在本实施例中抽油烟机10可以设置有一个档位，该档位下设置有相应的预设的风量预期值。在另一些可选的实施例中，抽油烟机10可以设置有多个档位，每个档位下均设置有相应的预设的风量预期值。在实际运行时，受公共烟道压力较大的影响，抽油烟机10的风量会小于预设的风量预期值，造成排烟不畅问题；而当公共烟道压力较小时，抽油烟机10的风量会大于预设的风量预期值，运行过程会产生过多的噪声，并引起不必要的能耗。

为此，本实施例的方法，每隔预设时间后，通过获取抽油烟机10的电机210的输入频率和功率，进而计算抽油烟机10的风量，通过判断风量与预设的风量预期值的偏差程度，来确定是否需对抽油烟机10的电机转速做出调整，并确定调整的目标值。

图2是根据本发明一个实施例的一种抽油烟机10的控制方法的示意图。该控制方法一般性地可以包括：

步骤S202，获取抽油烟机10的电机转速和输入功率。

通过控制装置400可以直接获取电机210的输入频率和功率。对于直流无刷电机，其电机转速与输入频率呈线性关系，可以根据以下公式计算得到电机转速：

在式(1)中n为电机转速，f为电机210的输入频率，p为电机210的磁极对数，s为电机210的转差率。

在电机210的磁极对数p、转差率s均为确定值的基础上，获取到电机210的输入频率即可根据公式计算得到电机转速；同理，获取到电机转速即可根据公式计算得到相应的输入频率。

步骤S204，根据电机功率计算抽油烟机10的风量，并根据电机转速和风量计算抽油烟机10的出口风压；

对于抽油烟机10的风量，可以根据以下公式计算得出：

Q＝G(n,N) (2)

在式(2)中，Q为风量，N为电机功率，G代表风量Q与电机转速n、电机功率N之间的对应函数。

在本实施例中，不同于利用风量或风压传感器的方法，通过获取抽油烟机10的电机210的输入频率和功率，即可计算得到风量，从而可以规避油烟环境下传感器失效而导致的数据获取不准确的问题，在不使用传感器的条件下即可准确地调整风量。

其中，对应函数G是经预先测试得到的，其确定步骤包括：在不同的电机转速n下分别改变电机功率N，检测并记录相应的风量Q，将电机转速n、电机功率N、风量Q的对应关系进行拟合，即可得到对应函数G。

图4是根据本发明一个实施例的一种抽油烟机10的控制方法的预先测试过程中的测试平台的示意图。图5是根据本发明一个实施例的一种抽油烟机10的控制方法的预先测试过程的测试结果的示意图，其横坐标为抽油烟机10的风量，左侧的纵坐标为抽油烟机10的出口风压，右侧的纵坐标为抽油烟机10的电机功率，图中的由圆点连接而成的每条虚线为不同电机转速下的电机功率与抽油烟机10的风量的关系曲线，图中的每条实线为不同电机转速下的抽油烟机10的出口风压与风量的关系曲线。

具体地，预先测试过程在标准厨房实验室中的测试平台上进行，该测试平台300主要包括：抽油烟机10、手动调节阀50、变频器40、变频器80、排风管道60以及接力风机70。由于测试过程需在一系列不同的恒定转速条件下进行，为此在测试之前需要对控制抽油烟机10的变频器40进行调试并设定相关参数。手动调节阀50用于增大***阻抗，减小风量，以模拟出公共烟道的压力变化对测试平台的影响；接力风机用于减小***阻抗，增大风量，该接力风机为三相交流电机，可通过变频器80从0到50Hz无级调节。排风管道还连接有喷嘴流量计610，在喷嘴流量计610的前后管段设置有静压环611，通过静压环611可以测试前后压差，进而准确计算抽油烟机10的风量，其计算公式(3)如下：

式(3)中μ为喷嘴流量系数，由标准喷嘴的尺寸决定，A为排风管道截面积，ρ为烟气密度，ΔP为静压环611测得的前后压差。

在获取到风量数据的基础上，可以进一步判断风量与预设的风量预期值的差值是否大于预设阈值；若否，则表示此时的风量可以满足预设的使用要求，不需要调整电机转速，在延时预定时间后再重新获取抽油烟机10的电机转速和电机功率；若是，则表示此时的风量无法满足预设的使用要求，需调整电机转速，在调整之前需执行后续的计算步骤以获取电机210的需求输入频率；具体地，为获取需求输入频率，需计算抽油烟机10的出口风压、公共烟道压力、需求出口风压、电机210的目标转速。

不同于利用风量或风压传感器的方法，本实施例的方案，通过获取抽油烟机10的电机210的输入频率和功率，即可计算得到风量、出口风压，进而得到目标转速，从而可以规避油烟环境下传感器失效而导致的数据获取不准确的问题，且能够更加准确地获取数据进而调整风量。

在抽油烟机10的风量与预设的风量预期值的差值较大的情况下，通过计算获取目标转速以及相应的需求输入频率，并按照目标转速的要求对电机210进行调整，从而可使抽油烟机10能够以稳定的风量运行，且风量波动小。

对于抽油烟机10的出口风压，可以根据电机转速和风量，按照以下公式(4)计算得出：

P_T＝H(Q,n) (4)

式(4)中，P_T为出口风压，Q为风量，n为电机转速，H代表出口风压P_T与电机转速n、风量Q之间的对应关系；

其中，对应函数H也是预先测得的，并且确定步骤包括：在不同的电机转速n下分别改变出口风压P_T，检测并记录相对应的风量Q，将电机转速n、出口风压P_T、风量Q的对应关系进行拟合，即可得到对应函数H。

具体地，风量的检测方法、电机转速的调整方法与对应函数G的获取方法相同；对于出口风压的检测，在上述测试平台中，排风管与测试烟机相接处的出口管道部位还开有静压测孔620，用于测试烟机的出口风压。

步骤S206，根据出口风压和风量计算公共烟道的压力。

由于排风管道连接于抽油烟机10的机壳与公共烟道之间，抽油烟机10的出口风压与公共烟道的压力之间的差值即为排风管道内消耗的压力，因此，利用公式(5)，可以根据出口风压与排风管道内消耗的压力计算公共烟道的压力：

式(5)中，P'为公共烟道压力，P_T为出口风压，ξ为排风管道的阻力系数，A为排风管道的截面积，ρ为排风管道内的烟气密度。

步骤S208，根据公共烟道的压力和预设的风量预期值计算抽油烟机10的需求出口风压，并根据需求出口风压推算电机210的目标转速；

对于抽油烟机10的需求出口风压，其数值为公共烟道的压力与排风管道内消耗的压力之和，可以根据以下公式(6)计算得出：

式(6)中，P_T1为需求出口压力，Q_set为预设的风量预期值。

对于抽油烟机10的需求出口压力，利用以下公式(7)可以直接计算得出：

对于电机210的目标转速，在已知需求出口压力、预设的风量预期值的基础上，根据公式(3)可以计算得到。

步骤S210，按照目标转速对电机210进行调整。

利用目标转速计算电机210的需求输入频率，将电机210的输入频率调整为需求输入频率。

对于在公共烟道的压力降低时导致的抽油烟机10风量超过预设的风量预期值这一问题，本实施例的方案可以实时调整降低电机转速，减少过多的噪声产生，同时也可以降低能耗。

图3是根据本发明一个实施例的抽油烟机10的控制方法的流程图。该流程包括：

步骤S302，由用户选择档位，进入运行状态。抽油烟机10以预设的风量预期值进入运行状态。

步骤S304，获取抽油烟机10的电机210的输入频率和功率；

步骤S306，计算抽油烟机10的电机转速；

步骤S308，根据电机转速和电机功率计算抽油烟机10的风量；

步骤S310，判断风量与预设的风量预期值的差值是否大于预设阈值；若风量与预设的风量预期值的差值大于预设阈值，则执行步骤S312；若风量与预设的风量预期值的差值不大于预设阈值，则经过预设的时间后重新获取抽油烟机10的电机210的输入频率和功率；

步骤S312，根据电机转速和抽油烟机10的风量计算抽油烟机10的出口风压；

步骤S314，根据抽油烟机10的出口风压和风量计算公共烟道的压力；

步骤S316，根据公共烟道压力和预设的风量预期值计算需求出口风压；

步骤S318，根据需求出口风压、预设的风量预期值计算目标转速；

步骤S320，根据目标转速计算电机210的需求输入频率；

步骤S322，将电机210的输入频率调整为需求输入频率。

本实施例的方案，通过获取抽油烟机10的电机210的输入频率和功率，可以计算电机转速和抽油烟机10的风量，进而可以计算出口风压以及与预设的风量预期值相对应的目标转速，并按照目标转速对电机210进行调整，从而可使抽油烟机10以稳定的风量运行，且风量波动小；与利用风量或风压传感器测量运行状态下的风量或风压的方法不同，本实施例通过获取抽油烟机10的电机210的输入频率和功率，即可计算得到风量、出口风压、需求出口风压、目标转速以及相应的需求输入频率，从而可以规避油烟环境下传感器失效而导致的数据获取不准确的问题，不使用传感器的条件下即可准确地调整风量。对于在公共烟道的压力降低时导致的抽油烟机10风量超过预设的风量预期值这一问题，可以实时调整降低电机转速，减少过多的噪声产生，同时也可以降低能耗。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (8)

1.一种抽油烟机的控制方法，包括：

获取所述抽油烟机的电机转速，并获取所述抽油烟机的电机功率；

根据所述电机转速和所述电机功率计算所述抽油烟机的风量，并根据所述电机转速和所述风量计算所述抽油烟机的出口风压；

根据所述风量、所述出口风压和预设的风量预期值计算所述抽油烟机的需求出口风压；

根据所述需求出口风压推算所述电机的目标转速；

根据所述目标转速对所述电机进行调整；其中

所述根据所述风量、所述出口风压、以及预设的风量预期值计算所述抽油烟机的需求出口风压的步骤包括：

根据所述出口风压和所述风量计算公共烟道的压力，其中，所述公共烟道通过排风管道与所述抽油烟机连接，以汇集并排出所述抽油烟机吸入的烟气；

根据所述公共烟道的压力和预设的风量预期值计算所述抽油烟机的需求出口风压；

所述根据所述出口风压和所述风量计算公共烟道的压力的步骤包括：利用公式

计算所述公共烟道的压力P'，式中，P'为所述公共烟道压力，ξ为所述排风管道的阻力系数，A为所述排风管道的截面积，ρ为所述排风管道内的烟气密度；

所述根据所述公共烟道的压力和预设的风量预期值计算所述抽油烟机的需求出口风压的步骤包括：利用公式

计算所述需求出口压力，式中，P_T1为所述需求出口压力，Q_set为所述预设的风量预期值。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其中，所述根据所述电机转速和所述风量计算所述抽油烟机的出口风压的步骤包括：

判断所述风量与所述预设的风量预期值的差值是否大于预设阈值；

若是，根据所述电机转速和所述风量计算所述抽油烟机的出口风压；

若否，在延时预定时间后重新获取所述抽油烟机的电机转速和电机功率。

3.根据权利要求1所述的抽油烟机的控制方法，其中，所述电机为直流无刷电机，并且所述获取所述抽油烟机的电机转速的步骤包括：

获取所述电机的输入频率；

根据公式

计算所述电机转速n，式中的n为所述电机转速，f为所述电机的输入频率，p为所述电机的磁极对数，s为所述电机的转差率。

4.根据权利要求3所述的抽油烟机的控制方法，其中，所述根据所述目标转速对所述电机进行调整的步骤包括：

根据所述目标转速计算所述电机的需求输入频率，将所述输入频率调整为所述需求输入频率。

5.根据权利要求3所述的抽油烟机的控制方法，其中，所述根据所述电机转速和所述电机功率计算所述抽油烟机的风量的步骤包括：

利用公式Q＝G(n,N)计算所述风量Q，式中，Q为所述风量，N为所述电机的功率，G代表所述风量Q与所述电机转速n、所述电机功率N之间的对应函数；

并且所述对应函数G的确定方法包括：

对所述电机进行预先测试，在不同的所述电机转速n下分别改变所述电机功率N，检测并记录对应的所述风量Q，将所述电机转速n、所述电机功率N、所述风量Q的对应关系进行拟合，得到所述对应函数G。

6.根据权利要求5所述的抽油烟机的控制方法，其中，所述根据电机转速和所述风量计算所述抽油烟机的出口风压的步骤包括：

根据公式P_T＝H(Q,n)计算所述出口风压P_T，式中，P_T为所述出口风压，Q为所述风量，n为所述电机转速，H代表所述出口风压P_T与所述电机转速n与所述风量Q之间的对应函数；

并且所述对应函数H的确定方法包括：

对所述电机进行预先测试，在不同的所述电机转速n下分别改变所述出口风压P_T，检测并记录对应的所述风量Q，将所述电机转速n、所述出口风压P_T、所述风量Q的对应关系进行拟合，得到所述对应函数H。

7.根据权利要求1所述的抽油烟机的控制方法，其中，所述根据所述需求出口风压推算所述电机的目标转速的步骤包括：

利用所述需求出口风压P_T1、所述预设的风量预期值Q_set计算得出所述目标转速。

8.一种抽油烟机，包括：

电机，用于促使所述抽油烟机产生气流；

控制装置，其包括：处理器以及存储器，所述存储器内存储有控制程序，所述控制程序被所述处理器执行时，用于实现根据权利要求1-7中任一项所述的控制方法。

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