[发明专利]风机控制装置及提高风机可靠性运行的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种风机控制装置及提高风机可靠性运行的控制方法。

背景技术

目前，风机已经广泛应用电子设备领域，用于电气设备的冷却散热，主要的风机控制方法如下，

第一，采用持续全速运转，该方法具备简单的特点，但具备如下缺点，降低系统效率，效率损失0.3%左右，特别是空载或轻载情况下，不满足节能要求，另外，风机包含轴承等易损部件，其寿命往往比电子产品本身的寿命要短，风机寿命低，容易损坏，持续全速运转的风机更容易带来灰尘，长期累积容易导致风机故障，电气设备中发热元件产生的热量就无法排出，从而导致电气设备本身也损坏。

第二，根据负载情况对风机转速进行控制，如半载以下慢转，半载以上全转，然而在环境温度比较低时，满载可能仅需要半转即可，导致能源损耗、风机寿命降低、增大噪声。

第三，根据散热器温度控制风机转速，风机控制滞后，待散热器温度上升到一定值时，功率器件温度已经较高，影响电气设备系统的可靠性；在某些条件下，可能造成风机频繁启动、停止，对风机寿命有较大影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种风机控制装置及提高风机可靠性运行的控制方法，该装置及方法延长了风机的使用寿命，另一方面使得设备具备低噪声的特点。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种风机控制装置，包括MCU控制单元及与该MCU控制单元连接的第一温度采样单元、第二温度采样单元、电流采样单元、电压采样单元和BUCK降压电路，还包括与所述BUCK降压电路连接的直流风机；

所述第一温度采样单元设置于需冷却散热电气设备外部，用于采样环境温度；

所述第二温度采样单元设置于电气设备的散热器上，用于采样电气设备散热器温度；

所述电流采样单元用于采样电气设备输出电流值；

所述电压采样单元用于采样电气设备输出电压值；

所述MCU控制单元根据环境温度、电气设备散热器的温度、电气设备输出电流值、电气设备输出电压值，控制所述BUCK降压电路的开关管的工作状态，进而控制直流风机的工作状态，其具体控制方式如下：

根据电气设备输出电流值I、电气设备输出电压值U及电气设备的额定功率                                                ，计算电气设备的负载等级p，其中，再而根据下式计算BUCK降压电路的开关管的占空比系数D1；

式中，A为环境温度影响系数，B为负载功率影响系数，C为调整常数，A≥0，B≥0，且A+B=1，1≤C≤1.5，t1、t2分别为环境温度、散热器温度，T1、T2分别为电气设备适用环境温度的下、上限值，Tmin、Tmax分别为散热器的低温阈值、高温阈值；

判断散热器温度与散热器低温阈值、高温阈值的大小关系，若散热器温度t2小于低温阈值Tmin时，MCU控制单元设置所述开关管的占空比D为0；若散热器温度t2大于高温阈值Tmax时，MCU控制单元设置所述开关管的占空比D为1；若散热器温度t2介于低温阈值Tmin与高温阈值Tmax之间，MCU控制单元根据开关管的占空比系数D1的大小设置所述开关管的驱动占空比D，并输出PWM驱动信号控制开关管的工作状态，进而控制直流风机的工作状态。

在本发明一实施例中，若散热器温度t2介于低温阈值Tmin与高温阈值Tmax之间时，所述MCU控制单元根据D1的大小控制设置所述开关管的驱动占空比D的具体方式为：设置一占空比系数阈值D0，且D0＜1，若开关管的占空比系数D1大于等于1，则设置开关管的驱动占空比D为1；若开关管的占空比系数D1满足：D0＜D1＜1，则设置开关管的驱动占空比D为D1；若开关管的占空比系数D1小于等于D0，则设置开关管的驱动占空比为0。

在本发明一实施例中，所述BUCK降压电路还包括二极管、电感、电容；所述二极管的阴极、电感的一端与所述开关管的一端连接，所述开关管的另一端连接至风机直流电源的正极，所述二极管的阳极、电感的另一端连接至电容的两端，所述电感的另一端还连接至风机直流电源的负极，所述电容的两端作为BUCK降压电路的输出，并连接至所述直流风机。

本发明还提供了另一种风机控制装置，包括MCU控制单元及与该MCU控制单元连接的第一温度采样单元、第二温度采样单元、电流采样单元、电压采样单元和驱动单元，还包括双向晶闸管及与该双向晶闸管连接的交流风机；

所述第一温度采样单元设置于需冷却散热电气设备外部，用于采样环境温度；