Método para controlar un volumen de aire.

Un método para controlar la salida de volumen de aire mediante un motor, el método que comprende:

1) determinar un intervalo de torque bajo 0-Tm y un intervalo de torque alto Tm-T0 dentro de un rango desde 0 hasta un torque nominal T0; probar las relaciones entre un volumen de aire y una velocidad de rotación de un sistema de motor bajo múltiples torques constantes dentro del intervalo de torque bajo y del intervalo de torque alto, respectivamente; establecer una fórmula de relación funcional Q1 ≥ F1

(T, n, V) para calcular el volumen de aire dentro del intervalo de torque bajo; y establecer una fórmula de relación funcional Q2 ≥ F2 (T, n, V) para calcular el volumen de aire dentro del intervalo de torque alto; Q que representa el volumen de aire, T que representa un torque, n que representa la velocidad de rotación, V que representa un coeficiente de ajuste, y cada sección de torque que tiene un coeficiente de ajuste correspondiente el cual se introduce en una unidad de control del microprocesador de un controlador de motor;

2) introducir un volumen de aire objetivo Qref dentro de la unidad de control del microprocesador del controlador del motor;

3) arrancar el motor mediante el controlador del motor bajo el torque T para permitir al motor alcanzar un estado estacionario, y registrar la velocidad de rotación n en el estado estacionario;

4) obtener el coeficiente de ajuste V bajo el torque T a través de un método de consulta de tabla; determinar si el torque T está dentro del intervalo de torque bajo o dentro del intervalo de torque alto; calcular un volumen de aire Qc de acuerdo con la fórmula de relación funcional Q1 ≥ F1 (T, n, V) si el torque T está dentro del intervalo de torque bajo; y calcular el volumen de aire Qc de acuerdo con la fórmula de relación funcional Q2 ≥ F2 (T, n, V) si el torque T está dentro del intervalo de torque alto;

5) comparar el volumen de aire objetivo Qref con el volumen de aire calculado Qc mediante la unidad de control del microprocesador del controlador del motor, y a) mantener el torque para trabajar en el estado estacionario y registrar la velocidad de rotación n si el volumen de aire objetivo Qref es igual o equivalente al volumen de aire calculado Qc; o b) aumentar el torque T a través del controlador del motor si el volumen de aire objetivo Qref es mayor que el volumen de aire calculado Qc, o c) disminuir el torque T a través de la unidad de control del microprocesador del controlador del motor si el volumen de aire objetivo Qref es menor que el volumen de aire calculado Qc;

6) volver a registrar una velocidad de rotación estacionaria después de que el motor alcanza un nuevo estado estacionario bajo un torque aumentado o reducido; volver a buscar el coeficiente de ajuste correspondiente V a través del método de consulta de tabla; determinar si el torque en el estado estacionario está dentro del intervalo de torque bajo o dentro del intervalo de torque alto; y volver a calcular el volumen de aire Qc de acuerdo con la fórmula de relación funcional correspondiente; y

7) repetir la etapa 5) y la etapa 6) para ajustar el torque hasta que el volumen de aire calculado Qc es igual o equivalente al volumen de aire objetivo Qref, y registrar la velocidad de rotación n en el estado estacionario después de que el motor alcanza el estado estacionario.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E13180541.

Solicitante: Zhongshan Broad-Ocean Motor Co., Ltd.

Nacionalidad solicitante: China.

Dirección: No. 3 Industrial Area, Shalang Town, West District Zhongshan, Guangdong 528400 CHINA.

Inventor/es: HU,GE.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION G — FISICA > CONTROL; REGULACION > SISTEMAS DE CONTROL O DE REGULACION DE VARIABLES... > Control de caudales (control de nivel G05D 9/00;... > G05D7/06 (caracterizado por la utilización de medios eléctricos)
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > CALEFACCION; HORNILLAS; VENTILACION > ACONDICIONAMIENTO DEL AIRE; HUMIDIFICACION DEL AIRE;... > F24F11/00 (Sistemas o aparatos de control o de seguridad)
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > CALEFACCION; HORNILLAS; VENTILACION > ACONDICIONAMIENTO DEL AIRE; HUMIDIFICACION DEL AIRE;... > Sistemas o aparatos de control o de seguridad > F24F11/047 (a un valor constante)
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > MAQUINAS DE LIQUIDOS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO;... > BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO NO POSITIVO (bombas de inyección... > F04D27/00 (Control, p. ej. regulación de las bombas, instalaciones o sistemas de bombeo especialmente adaptadas para fluídos compresibles)

PDF original: ES-2545253_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Método para controlar un volumen de aire

La Invención se refiere a un método para controlar la salida de un volumen de aire mediante un motor.

En un conducto de ventilación Interior de un aire acondicionado doméstico, la presión estática frecuentemente cambia debido a la deposición de polvo en un conducto o a la obstrucción de un filtro. La presión estática frecuentemente es mayor que la presión estática estándar para un sistema nominal de un laboratorio industrial debido a diferentes instalaciones de conductos. El control de volumen de aire constante puede proporcionar un volumen de aire constante para usuarios bajo tales casos, para mantener el efecto de ventilación, enfriamiento o calentamiento confortable bajo amplias condiciones de presión estática.

Para realizar el control de volumen de aire constante, se instala un medidor de volumen de aire, el cual, sin embargo, aumenta el costo y el riesgo potencial debido a un fallo del medidor de volumen de aire. Actualmente, los fabricantes de aire acondicionado adoptan mayormente un método para controlar el volumen de aire proporcionado para permanecer constante sin un medidor de volumen de aire.

Adicionalmente, en algunos esquemas técnicos, la velocidad de rotación se ajusta mediante el monitoreo de los cambios de la presión estática para obtener el volumen de aire constante. Por ejemplo, la patente de Estados Unidos US 4806833 logra el propósito del volumen de aire constante a través del ajuste de la velocidad de rotación mediante la detección de la presión estática. La patente de Estados UnldosUS201000298993A1 determina el volumen de aire a través de la medición directamente de la presión estática externa, y esto requiere que la relación entre la presión estática y el volumen de aire se mida con antelación, entonces el torque de un motor se calcula bajo la presión estática correspondiente al volumen de aire especificado, y el ajuste de la velocidad se lleva a cabo mediante el monitoreo de los cambios de la presión estática. Algunas fórmulas de cálculo involucran cálculos logarítmicos o polinomios de alto orden, y esto requiere que una unidad de control del microprocesador (MCU) para un controlador de motor tenga una mayor capacidad de cálculo, por lo tanto el costo se mejora.

La US2007/0248467 A1 describe un método para controlar un motor eléctrico en un sistema de soplado, el método que comprende recibir una demanda de flujo de aire y producir las señales de accionamiento para el motor. El método incluye convertir la demanda de flujo de aire en una demanda de torque mediante el uso de la ecuación:

Torque = K1+K2*S+K3*CFM+K4*CMF2, de manera que K1-K4 son constantes, S es la velocidad del motor eléctrico y CFM es la demanda de flujo de aire.

En consecuencia, el solicitante inventó un método de control de volumen de aire constante para un motor en mayo de 2012 y solicitó las patentes (ver PCT/CN2012/078545 y PCT/CN2012/078749). El método emplea una función de primer orden o segundo orden para describir el sistema y no requiere medir una presión estática en tiempo real; de esta manera se simplifica la estructura del sistema de ventilación y el modelo matemático, además, el requerimiento de la capacidad de cálculo de una MCU (Unidad de microcontrolador) para el controlador del motor no es alto, de esta manera se disminuye el costo de producción. Sin embargo, el método tiene los defectos siguientes: 1) una precisión de control del método es relativamente pobre en algunas situaciones; 2) el método carece de un proceso para corregir un volumen de aire individual, cuando el resultado de prueba total es bueno, pero existen problemas de precisión en algunas de las posiciones de operación. El método no puede emplear medios de compensación para mejorar la precisión de estas posiciones de operación sobre la premisa de no afectar otras posiciones de operación.

En vista de los problemas descritos anteriormente, es un objetivo de la invención proporcionar un motor. El método tiene una alta eficiencia, alta velocidad, alta precisión de control, un modelo matemático simple y conveniente para el cálculo de volumen de aire, y bajo costo de implementación, y puede adaptar automáticamente el amplio rango de la presión estática.

Para lograr el objetivo anterior, de acuerdo con una modalidad de la invención, se proporciona un método para controlar la salida de volumen de aire mediante un motor, el método que comprende:

1) determinar un intervalo de torque bajo 0-Tm y un intervalo de torque alto

Tm-TO dentro de un intervalo desde 0 hasta un torque nominal T0; probar las relaciones entre un volumen de aire y una velocidad de rotación de un sistema de motor bajo múltiples torques constantes dentro del intervalo de torque bajo y del intervalo de torque alto, respectivamente; establecer una fórmula de relación funcional Q1 = F1 (T, n, V) para calcular el volumen de aire dentro del intervalo de torque bajo; y establecer una fórmula de relación funcional Q2 = F2 (T, n, V) para calcular el volumen de aire dentro del intervalo de torque alto; Q que representa el volumen de aire, T que representa un torque, n que representa la velocidad de rotación, V que representa un coeficiente de ajuste, y cada sección de torque que tiene un coeficiente de ajuste correspondiente el cual se introduce en una unidad de control del microprocesador de un controlador de motor;

2) introducir un volumen de aire objetivo Qref dentro de la unidad de control del microprocesador del controlador del motor;

3) arrancar el motor mediante el controlador del motor bajo el torque T para permitir al motor alcanzar un estado estacionario, y registrar la velocidad de rotación n en el estado estacionario;

4) obtener el coeficiente de ajuste V bajo el torque T a través de un método de consulta de tabla; determinar si el torque T está dentro del intervalo de torque bajo o dentro del intervalo de torque alto; calcular un volumen de aire Qc de acuerdo con la fórmula de relación funcional Q1 = F1 (T, n, V) si el torque T está dentro del intervalo de torque bajo; y calcular el volumen de aire Qc de acuerdo con la fórmula de relación funcional Q2 = F2 (T, n, V) si el torque T está dentro del intervalo de torque alto;

5) comparar el volumen de aire objetivo Qref con el volumen de aire calculado Qc mediante la unidad de control del microprocesador del controlador del motor, y a) mantener el torque para trabajar en el estado estacionario y registrar la velocidad de rotación n si el volumen de aire objetivo Qref es igual o equivalente al volumen de aire calculado Qc; o b) aumentar el torque T a través del controlador del motor si el volumen de aire objetivo Qref es mayor que el volumen de aire calculado Qc, o c) disminuir el torque T a través de la unidad de control del microprocesador del controlador del motor si el volumen de aire objetivo Qref es menor que el volumen de aire calculado Qc;

6) volver a registrar una velocidad de rotación estacionaria después de que el motor alcanza un nuevo estado estacionario bajo un torque aumentado o reducido; volver a buscar el coeficiente de ajuste correspondiente V a través del método de consulta de tabla; determinar si el torque en el estado estacionario está dentro del intervalo de torque bajo o dentro del intervalo de torque alto; y volver a calcular el volumen de aire Qc de acuerdo con la fórmula de relación funcional correspondiente; y

7) repetir la etapa 5) y la etapa 6) para ajustar el torque hasta que el volumen de aire calculado Qc sea igual o equivalente al volumen de aire objetivo Qref, y registrar la velocidad de rotación n en el estado estacionario después de que el motor alcanza el estado estacionario.

En una clase de esta modalidad, la etapa 7) es seguida por... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un método para controlar la salida de volumen de aire mediante un motor, el método que comprende:

1) determinar un intervalo de torque bajo 0-Tm y un intervalo de torque alto Tm-TO dentro de un rango desde 0 hasta un torque nominal T0; probar las relaciones entre un volumen de aire y una velocidad de rotación de un sistema de motor bajo múltiples torques constantes dentro del intervalo de torque bajo y del intervalo de torque alto, respectivamente; establecer una fórmula de relación funcional Q1 = F1 (T, n, V) para calcular el volumen de aire dentro del intervalo de torque bajo; y establecer una fórmula de relación funcional Q2 = F2 (T, n, V) para calcular el volumen de aire dentro del intervalo de torque alto; Q que representa el volumen de aire, T que representa un torque, n que representa la velocidad de rotación, V que representa un coeficiente de ajuste, y cada sección de torque que tiene un coeficiente de ajuste correspondiente el cual se introduce en una unidad de control del microprocesador de un controlador de motor;

2) introducir un volumen de aire objetivo Qret dentro de la unidad de control del microprocesador del controlador

del motor;

3) arrancar el motor mediante el controlador del motor bajo el torque T para permitir al motor alcanzar un estado estacionario, y registrar la velocidad de rotación n en el estado estacionario;

4) obtener el coeficiente de ajuste V bajo el torque T a través de un método de consulta de tabla; determinar si el torque T está dentro del intervalo de torque bajo o dentro del intervalo de torque alto; calcular un volumen de aire Qc de acuerdo con la fórmula de relación funcional Q1 = F1 (T, n, V) si el torque T está dentro del intervalo de torque bajo; y calcular el volumen de aire Qc de acuerdo con la fórmula de relación funcional Q2 = F2 (T, n, V) si el torque T está dentro del intervalo de torque alto;

5) comparar el volumen de aire objetivo Qret con el volumen de aire calculado Qc mediante la unidad de control del microprocesador del controlador del motor, y a) mantener el torque para trabajar en el estado estacionario y registrar la velocidad de rotación n si el volumen de aire objetivo Qref es igual o equivalente al volumen de aire calculado Qc; o b) aumentar el torque T a través del controlador del motor si el volumen de aire objetivo Qref es mayor que el volumen de aire calculado Qc, o c) disminuir el torque T a través de la unidad de control del microprocesador del controlador del motor si el volumen de aire objetivo Qref es menor que el volumen de aire calculado Qc;

6) volver a registrar una velocidad de rotación estacionaria después de que el motor alcanza un nuevo estado estacionario bajo un torque aumentado o reducido; volver a buscar el coeficiente de ajuste correspondiente V a través del método de consulta de tabla; determinar si el torque en el estado estacionario está dentro del intervalo de torque bajo o dentro del intervalo de torque alto; y volver a calcular el volumen de aire Qc de acuerdo con la fórmula de relación funcional correspondiente; y

7) repetir la etapa 5) y la etapa 6) para ajustar el torque hasta que el volumen de aire calculado Qc es igual o equivalente al volumen de aire objetivo Qref, y registrar la velocidad de rotación n en el estado estacionario después de que el motor alcanza el estado estacionario.

2. El método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque

la etapa 7) es seguida por la etapa 8): si la velocidad de rotación y el volumen de aire de salida cambian debido a la alteración de un sistema externo, el controlador del motor compara la nueva velocidad de rotación estacionaria con la velocidad de rotación en la etapa 5) o la etapa 7) para obtener el cambio del volumen de aire de salida, y luego las etapas 4), 5), 6), y 7) se repiten.

3. El método de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque

la etapa 7) es seguida por la etapa 9) para registrar un volumen de aire individual anormal: llevar a cabo una calibración y prueba práctica, si bajo las condiciones de trabajo de un volumen de aire objetivo y una presión estática p, un volumen de aire real Qm es muy diferente del volumen de aire objetivo, fijar un punto anormal; fijar el volumen de aire objetivo como un volumen de aire objetivo anormal Qt; registrar un torque T1 y una velocidad de rotación n1 en un estado estacionario; corregir manualmente el volumen de aire objetivo registrado en un programa hasta que el volumen de aire real Qm sea equivalente al volumen de aire objetivo anormal Q; registrar un volumen de aire objetivo de compensación corregido manualmente Qp, un torque T2, una velocidad de rotación n2 en un nuevo estado estacionario; obtener un arreglo {Qt, n1, Qp, n2} en cada punto anormal, y almacenar el arreglo correspondiente a cada punto anormal en la unidad de control del microprocesador del controlador del motor; y

la etapa 3) es seguida por la etapa 10) para la corrección de volumen de aire individual: la unidad de control del microprocesador del controlador del motor realiza una evaluación a través del método de consulta de tabla; ajustar el volumen de aire objetivo Qret si el volumen de aire objetivo Qref= el volumen de aire objetivo anormal Qt, la velocidad de rotación n = la velocidad de rotación n1, y el motor aún no ha introducido un flujo para el ajuste normal del volumen de aire; usar el volumen de aire objetivo de compensación corregido manualmente Qp, como un nuevo volumen de aire objetivo; y

repetir las etapas 4), 5), 6), y 7); la velocidad de rotación en el estado estacionario registrado en la etapa 7) en el momento es la velocidad de rotación n2 mencionada en la etapa 9); obtener la corrección del volumen de aire individual si en el control en tiempo real, las condiciones del "volumen de aire objetivo Qref = el volumen de

aire objetivo anormal Qt, y la velocidad de rotación n = la velocidad de rotación n1" no se cumplen debido a que el estado de un controlador de temperatura se corrige por un usuario,

o la velocidad de rotación n no es Igual a la velocidad de rotación n2; restablecer un volumen de aire objetivo de entrada original Qref; y repetir las etapas 4), 5), 6), y 7).

4. El método de acuerdo con la reivindicación 1 o 2 o 3, caracterizado porque una fórmula de cálculo para calcular el volumen de aire es como sigue:

en la cual, los coeficientes cO, c1, y c2 se obtienen por un método de ajuste de curva bajo diferentes condiciones de presión estática externa de un torque base Tbasei de acuerdo con los datos originales de la velocidad de rotación y los parámetros de volumen de aire; y

los coeficientes c3, c4, y c5 se obtienen por el método de ajuste de curva bajo diferentes condiciones de presión estática externa de un torque base Tbase2 de acuerdo con los datos originales de la velocidad de rotación y los parámetros de volumen de aire.

5. El método de acuerdo con la reivindicación 1 o 2 o 3, caracterizado porque Tm es un torque crítico del intervalo de torque bajo y del intervalo de torque alto, y varía de 30 %T0 a 70 %T0.

6. El método de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado porque Tm = 40 %T0, el torque base del intervalo de torque bajo Tbasei = 20 %T0, y el torque base del Intervalo de torque alto Tbase2 = 50 %T0.

7. El método de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque el coeficiente de ajuste V cambia entre 0.1 y 2; y

Tm tiene dos valores de coeficiente de ajuste V correspondientes al intervalo de torque alto y el intervalo de torque bajo, respectivamente.

8. El método de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado porque el volumen de aire calculado Qc es igual o equivalente al volumen de aire objetivo Qref en la etapa 5) y la etapa 7) significa que el volumen de aire calculado Qc está en el rango de la "ventana de error del volumen de aire objetivo Qref", y la ventana de error del volumen de aire objetivo Qref varía de 1 % a 2 %.

9. El método de acuerdo con la reivindicación 1 o 2 o 3, caracterizado porque aumentar o disminuir el torque T a través del controlador del motor en la etapa 5) significa aumentar o disminuir el torque T de acuerdo con la

secuencia de longitud de las etapas de al menos 1 % T0 cada vez, o el nuevo torque = el torque actual * (CW

Qc)2

10. El método de acuerdo con la reivindicación 1 o 2 o 3, caracterizado porque las fórmulas de relación funcional Q1 = F1 (T, n, V), Q2 = F2(T, n, V) se obtienen como sigue de acuerdo con los datos originales de la velocidad de rotación y los parámetros de volumen de aire bajo un torque base TbaSe y otros torques y bajo una presión estática externa diferente:

a) disponer el motor fijo sobre una rueda de viento en un dispositivo de aire acondicionado;

b) fijar el motor para trabajar en el estado de trabajo de torque constante T0;

c) seleccionar una pluralidad de valores de torque que comprenden el torque base dentro del rango sin exceder un torque nominal;

d) permitir al motor trabajar bajo diferentes torques; y

e) cambiar la presión estática externa del sistema en secuencia para recolectar los datos originales que comprenden la velocidad de rotación y los parámetros del volumen de aire.

**(Ver fórmula)** **(Ver fórmula)**