一种应用在HVAC系统中的ECM电机的恒风量控制方法

摘要

本发明公开了一种应用在HVAC系统中的ECM电机的恒风量控制方法，其特征在于：它包括如下步骤：步骤A）获取外部输入目标风量值Qset，若电机处于停机状态，运行电机，微处理器取得初始的电机转速n，若电机处于运转状态，微处理器获取当前的电机转速n；步骤B）微处理器根据目标风量值Qset和电机转速n利用函数Itad=f(n)换算成对应的母线电流计算值Itad，检测实时母线电流Ibus，其中Itad是母线电流，n是电机转速；步骤C）微处理器根据检测到的实时母线电流Ibus，比较母线电流计算值Itad与实时母线电流Ibus进行闭环控制，该恒风量控制方法数学模型简单，算法简洁，对CPU运算要求不高，成本较低，控制精度较高。

权利要求

1.一种应用在HVAC系统中的ECM电机的恒风量控制方法，所述的ECM电机驱动风轮并具有定子组件、转子组件以及电机控制器，所述的电机控制器包括电源电路、微处理器、逆变电路、转子位置测量电路和母线电流检测电路，电源电路为各部分电路供电，转子位置测量电路检测转子位置信号并输入到微处理器，微处理器根据转子位置信号计算出电机的实时转速n，母线电流检测电路将母线电流输入到微处理器，微处理器控制逆变电路，逆变电路控制定子组件的各相线圈绕组的通断电，其特征在于：它包括如下步骤：步骤A)利用实验手段,针对每一个目标风量，都产生了一组转速n和直流母线电流值Itad，然后通过曲线拟合的方法产生一个Itad＝f(n)的函数,获取外部输入目标风量值Qset，微处理器根据输入的目标风量值Qset确定对应的函数Itad＝f(n)，其中Itad是母线电流，n是电机转速，nmin＜n＜nmax，nmin是对应输入目标风量的函数Itad＝f(n)的最低临界转速，nmax是对应输入目标风量的函数Itad＝f(n)的最高临界转速，若电机处于停机状态，运行电机，微处理器取得初始的电机转速n，若电机处于运转状态，微处理器获取当前的电机转速n；

步骤B)根据电机转速n利用函数Itad＝f(n)换算成对应的母线电流计算值Itad，检测实时母线电流Ibus；

步骤C)微处理器根据检测到的实时母线电流Ibus，比较母线电流计算值Itad与实时母线电流Ibus进行闭环控制，若母线电流计算值Itad大于实时母线电流Ibus，增加电机的转速n，若母线电流计算值Itad小于实时母线电流Ibus，减少电机的转速n，若母线电流计算值Itad与实时母线电流Ibus相当，停止调整电机转速的n值，ECM电机进入工况状态，然后回到步骤B)继续进行恒风量控制状态。

2.根据权利要求1所述的一种应用在HVAC系统中的ECM电机的恒风量控制方法，其特征在于：步骤C中在给电机调速之前，可以先判断下一个转速值是否在nmin至nmax的区间范围内，若超出该区间范围，以临界转速作为下一个转速并重复步骤B和C。

3.根据权利要求1或2所述的一种应用在HVAC系统中的ECM电机的恒风量控制方法，其特征在于：母线电流计算值Itad与实时母线电流Ibus相当是指实时母线电流Ibus偏离母线电流计算值Itad的误差在一定范围内。

4.根据权利要求1或2所述的一种应用在HVAC系统中的ECM电机的恒风量控制方法，其特征在于：函数Itad＝f(n)是这样获得的：先采集原始数据，针对每一个目标风量，从低静压一直调节到高静压，这个静压要能涵盖应用的实际静压范围，在调节静压的过程中，让电机处于恒转速控制，并通过调节风道的背压风扇转速或者调节风门的开口来保持实际风量为目标风量，并记录此时的电机稳态转速n和直流母线电流Itad，这样，针对每一个目标风量，都产生了一组转速n和直流母线电流值Itad，然后通过曲线拟合的方法产生每一个目标风量对应一个函数Itad＝f(n)。

5.根据权利要求1或2所述的一种应用在HVAC系统中的ECM电机的恒风量控制方法，其特征在于：函数关系式Itad＝f(n)是一个多项式函数：Itad＝C1+C2×n+...+Cm×nm-1，其中C1,C2,…,Cm是系数，n是电机转速值，每一个目标风量对应一组C1,C2,…,Cm系数并储存起来，微处理器根据输入的目标风量值Qset通过查表法获得对应的一组C1,C2,…,Cm系数，从而得到函数关系式Itad＝f(n)。

6.根据权利要求1或2所述的一种应用在HVAC系统中的ECM电机的恒风量控制方法，其特征在于：步骤A)获取外部输入目标风量值Qset，若电机处于停机状态，初始的电机转速n在该电机的正常转速范围之内选择一个中间值。

7.根据权利要求1或2所述的一种应用在HVAC系统中的ECM电机的恒风量控制方法，其特征在于：外部输入的每一个目标风量值Qset是对应一定范围的外部输入PWM信号的占空比，继电器信号，数字通讯信号，或者类似于0-10VAC模拟信号的一种。

8.根据权利要求1或2所述的一种应用在HVAC系统中的ECM电机的恒风量控制方法，其特征在于：增加电机的转速n或者减少电机的转速n通过增加或者减少微处理器输入到逆变电路的PWM信号的占空比来实现。

9.根据权利要求7所述的一种应用在HVAC系统中的ECM电机的恒风量控制方法，其特征在于：微处理器存储有4个等级的风量Q1、Q2、Q3、Q4对应的4个函数Itad＝f(n)，目标风量Q1、Q2、Q3、Q4分别对应低风量控制、中低风量控制、中风量控制和高风量控制，且外部输入目标风量值Qset的信号是PWM信号，PWM信号占空比在1％-25％之间选中风量Q1，PWM信号占空比在26％-50％之间选中风量Q2，51％-75％之间选择风量Q3,76％-99％之间选择风量Q4。

10.根据权利要求3所述的一种应用在HVAC系统中的ECM电机的恒风量控制方法，其特征在于：所示的误差在一定范围内是指偏差在±3％。

说明书

一种应用在HVAC系统中的ECM电机的恒风量控制方法

技术领域：

[0001] 本发明涉及一种应用在HVAC系统中的ECM电机的恒风量控制方法。背景技术：

[0002] ECM电机，简称电子换相电机，也可以称作直流无刷永磁同步电机，因ECM电机使用环境不同，ECM电机的控制模式一般有：恒转速控制、恒力矩控制和恒风量控制等，恒风量控制是较为常用的模式。

[0003] 在家用空调的室内通风管道里，静压往往随着时间的流逝而变化，比如因为管道积灰或者过滤器堵塞。静压也因为管道的安装不同而往往高于厂商实验室的标称系统时的标准静压。恒风量控制可以在这些情况下给用户带来恒定的风量，从而在广泛的静压条件下维持舒适的通风，制冷或制热的效果。

[0004] 一种恒风量控制方法是直接安装风量计，不仅提高成本，还带来潜在的因为风量计失效导致控制失败，当前空调厂商也通常采用无风量计的恒风量控制方法，有的要监视静压的变化来调速，有的计算公式设计到对数计算或者高阶多项式，这需要电机控制器的MCU具有较强大的计算能力，进一步提高了成本。

[0005] 美国专利US4806833公开了针对外部静压来改变电机转速，来获得恒风量。外部静压的变化是由电机自带的转速计感应的转速变化来计算的，风量计算通过力矩与转速的函数来控制，跟该恒风量控制相比，本文不通过计算电机的力矩，而是通过直流母线电流与转速的关系来控制风量，消除了力矩计算的环节，减少了因为力矩计算带来的误差。并且在某些负载需要实现低风量（如150SCFM）的控制，而风量控制就是对电机的力矩或者转速的控制，有时候电机的力矩控制因为受到最小力矩的限制无法实现这么低的风量，换句话说，即使以最小力矩输出，实际的风量也超过了目标风量，因此还不完善。利用控制转速来调节风量，而不控制力矩，可以实现低风量的控制。

[0006] 目前也有用矢量控制方式，矢量控制数学模型复杂，计算繁琐，需要运算能力较强的CPU，制造成本较高。发明内容：

[0007] 本发明的目的是提供一种应用在HVAC系统中的ECM电机的恒风量控制方法，它数学模型简单，算法简洁，对CPU运算要求不高，成本较低，控制精度较高，同时能实现通过控制转速实现低风量的控制目的。

[0008] 本发明的目的是通过下述技术方案予以实现的。

[0009] 一种应用在HVAC系统中的ECM电机的恒风量控制方法，所述的ECM电机驱动风轮并具有定子组件、转子组件以及电机控制器，所述的电机控制器包括电源电路、微处理器、逆变电路、转子位置测量电路和母线电流检测电路，电源电路为各部分电路供电，转子位置测量电路检测转子位置信号并输入到微处理器，微处理器根据转子位置信号计算出电机的实时转速n，母线电流检测电路将母线电流输入到微处理器，微处理器控制逆变电路，逆变电路控制定子组件的各相线圈绕组的通断电，其特征在于：它包括如下步骤：

[0010] 步骤A）获取外部输入目标风量值Qset，微处理器根据输入的目标风量值Qset确定对应的函数Itad=f(n)，其中Itad是母线电流，n是电机转速，nmin＜n＜nmax，,nmin是对应输入目标风量的函数Itad=F(n)的最低临界转速，nmax是对应输入目标风量的函数Itad=f(n)的最高临界转速，若电机处于停机状态，运行电机，微处理器取得初始的电机转速n，若电机处于运转状态，微处理器获取当前的电机转速n；

[0011] 步骤B）根据电机转速n利用函数Itad=f(n)换算成对应的母线电流计算值Itad，检测实时母线电流Ibus；

[0012] 步骤C）微处理器根据检测到的实时母线电流Ibus，比较母线电流计算值Itad与实时母线电流Ibus进行闭环控制，若母线电流计算值Itad大于实时母线电流Ibus，增加电机的转速n，若母线电流计算值Itad小于实时母线电流Ibus，减少电机的转速n，若母线电流计算值Itad与实时母线电流Ibus相等，停止调整电机转速的n值，ECM电机进入工况状态，然后回到步骤B）继续进行恒风量控制状态。

[0013] 上述所述的步骤C中在给电机调速之前，可以先判断下一个转速值是否在nmin至nmax的区间范围内，若超出该区间范围，以临界转速作为下一个转速并重复步骤B和C。

[0014] 上述所述的母线电流计算值Itad与实时母线电流Ibus相等是指实时母线电流Ibus偏离母线电流计算值Itad的误差在一定范围内，所述的误差在一定范围内是指偏差可以在±3%。

[0015] 上述所述的函数Itad=f(n)是这样获得的：先采集原始数据，针对每一个目标风量，从低静压一直调节到高静压，这个静压要能涵盖应用的实际静压范围，在调节静压的过程中，让电机处于恒转速控制，并通过调节风道的背压风扇转速或者调节风门的开口来保持风量为目标风量，并记录此时的电机稳态转速n和直流母线电流Itad，这样，针对每一个目标风量，都产生了一组转速n和直流母线电流值Itad，然后通过曲线拟合的方法产生每一个目标风量对应一个函数Itad=f(n)。

[0016] 上述所述的函数关系式Itad=f(n)是一个多项式函数：Itad=C1+C2×n+...+Cm×nm-1，其中C1,C2,…,Cm是系数，n是电机转速值，每一个目标风量对应一组C1,C2,…,Cm系数并储存起来，微处理器根据输入的目标风量值Qset通过查表法获得对应的一组C1,C2,…,Cm系数，从而得到函数关系式Itad=F(n)。

[0017] 上述所述的步骤A）获取外部输入目标风量值Qset，若电机处于停机状态，初始的电机转速n在该电机的正常转速范围之内选择一个中间值。

[0018] 上述所述的外部输入的每一个目标风量值Qset是对应一定范围的外部输入PWM信号的占空比，继电器信号，数字通讯信号，或者类似于0-10VAC模拟信号的一种。

[0019] 上述所述的增加电机的转速n或者减少电机的转速n通过增加或者减少微处理器输入到逆变电路的PWM信号的占空比来实现。

[0020] 上述所述的微处理器存储有多个等级的目标风量对应的函数，比如4个等级的风量Q1、Q2、Q3、Q4对应的4个函数Itad=f(n)，目标风量Q1、Q2、Q3、Q4分别对应低风量控制、中低风量控制、中风量控制和高风量控制，且外部输入目标风量值Qset的信号是PWM信号，外部输入PWM信号占空比在1%-25%之间选中风量Q1，PWM信号占空比在26%-50%之间选中风量Q2，51%-75%之间选择风量Q3,76%-99%之间选择风量Q4，类似的，外部输入目标风量值Qset的信号是可以采用4个继电器的输出电压来选择4个目标风量的一个，也可以用数字通讯协议来选择4个目标风量之一，也可以规定采用0-10VDC模拟信号来选择，在[0,2.5)V之间选中风量Q1，在[2.5,5)V之间选中风量Q2，在[5,7.5)V之间选中风量Q3，在[7.5，10]V之间选中风量Q4。

[0021] 本发明与现有技术相比，具有如下效果：1）利用实验手段得到每一个目标风量Qset电机转速与直流母线电流的函数关系式Itad=f(n)，微处理器根据目标风量值Qset利用函数Itad=f(n)换算成母线电流计算值Itad；微处理器根据检测到的实时母线电流Ibus，比较母线电流计算值Itad与实时母线电流Ibus进行闭环控制，若母线电流计算值Itad大于实时母线电流Ibus，增加微处理器输入到逆变电路的PWM信号的占空比提高转速，若母线电流计算值Itad小于实时母线电流Ibus，减少微处理器输入到逆变电路的PWM信号的占空比降低转速，当母线电流计算值Itad与实时母线电流Ibus相等，停止调节微处理器输入到逆变电路的PWM信号的占空比；2）它控制变量数目少，数学模型简单，无需计算实时力矩，可以采用运算能力不高的CPU或者MCU等微处理器，从而大大降低产品成本;3)同时，闭环控制以及实验手段的充分测量，有效保障控制的精度,可以实现绕开最小力矩的限制实现低风量控制。附图说明：

[0022] 图1是传统的空调风机系统的结构示意图；

[0023] 图2是本发明ECM电机的立体图；

[0024] 图3是本发明ECM电机的电机控制器的立体图；

[0025] 图4是本发明ECM电机的剖视图；

[0026] 图5是本发明ECM电机的电机控制器的电路方框图；

[0027] 图6是图5对应的电路图；

[0028] 图7是本发明的恒风量控制方法的控制流程图；

[0029] 图8是本发明通过实验数据得到恒风量拟合曲线。具体实施方式：

[0030] 下面通过具体实施例并结合附图对本发明作进一步详细的描述。

[0031] 本发明是如图1所示，在一个典型的空调通风管道里，安装了一个鼓风系统（如燃气炉或空气处理机），图中以“电机+风轮”代替，管道里还有空气过滤器，电机启动时开始鼓风，由于出风口和入风口的数量与房间数有关，管道的设计也没有统一的标准，同时过滤器也可能有不同的压降，导致搭载传统的单相交流电机---PSC电机的鼓风系统在不同的管道里，实际的风量会不同。

[0032] 如图2、图3、图4所示，ECM电机通常由电机控制器2和电机单体1,所述的电机单体1包括定子组件12、转子组件13和机壳组件11，定子组件13安装在机壳组件11上，电机单体1安装有检测转子位置的霍尔传感器14，转子组件13套装在定子组件12的内侧或者外侧组成，电机控制器2包括控制盒22和安装在控制盒22里面的控制线路板21，控制线路板21一般包括电源电路、微处理器、母线电流检测电路、逆变电路和转子位置测量电路14（即霍尔传感器），电源电路为各部分电路供电，转子位置测量电路检测转子位置信号并输入到微处理器，母线电流检测电路将检测的母线电路输入到微处理器，微处理器控制逆变电路，逆变电路控制定子组件12的各相线圈绕组的通断电。

[0033] 如图5、图6所示，假设ECM电机是3相无刷直流永磁同步电机，转子位置测量电路14一般采用3个霍尔传感器，3个霍尔传感器分别检测一个360度电角度周期的转子位置，每转过120度电角度改变一次定子组件12的各相线圈绕组的通电，形成3相6步控制模式。交流输入（AC INPUT）经过由二级管D7、D8、D9、D10组成的全波整流电路后，在电容C1的一端输出直流母线电压Vbus,直流母线电压Vbus与输入交流电压有关，交流输入（AC INPUT）的电压确定后，母线电压Vbus是恒定的，3相绕组的线电压P是PWM斩波输出电压，P=Vbus*w，w是微处理器输入到逆变电路的PWM信号的占空比，改变线电压P可以改变直流母线电流Ibus,逆变电路由电子开关管Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6组成，电子开关管Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6的控制端分别由微处理器输出的6路PWM信号（P1、P2、P3、P4、P5、P6)控制，逆变电路还连接电阻R1用于检测母线电流Ibus，母线电流检测电路将电阻R1的检测母线电流Ibus转换后传送到微处理器。

[0034] 如图7所示，一种应用在HVAC系统中的ECM电机的恒风量控制方法，所述的ECM电机驱动风轮并具有定子组件、转子组件以及电机控制器，所述的电机控制器包括电源电路、微处理器、逆变电路、转子位置测量电路和母线电流检测电路，电源电路为各部分电路供电，转子位置测量电路检测转子位置信号并输入到微处理器，微处理器根据转子位置信号计算出电机的实时转速n，母线电流检测电路将母线电流输入到微处理器，微处理器控制逆变电路，逆变电路控制定子组件的各相线圈绕组的通断电，其特征在于：它包括如下步骤：

[0035] 步骤A）获取外部输入目标风量值Qset，微处理器根据输入的目标风量值Qset确定对应的函数Itad=f(n)，其中Itad是母线电流，n是电机转速，nmin＜n＜nmax，nmin是对应输入目标风量的函数Itad=f(n)的最低临界转速，nmax是对应输入目标风量的函数Itad=f(n)的最高临界转速，若电机处于停机状态，运行电机，微处理器取得初始的电机转速n，若电机处于运转状态，微处理器获取当前的电机转速n；

[0036] 步骤B）到达稳态，根据电机转速n利用函数Itad=f(n)换算成对应的母线电流计算值Itad，检测实时母线电流Ibus；

[0037] 步骤C）微处理器根据检测到的实时母线电流Ibus，比较母线电流计算值Itad与实时母线电流Ibus进行闭环控制，若母线电流计算值Itad大于实时母线电流Ibus，增加电机的转速n，若母线电流计算值Itad小于实时母线电流Ibus，减少电机的转速n，若母线电流计算值Itad与实时母线电流Ibus相等，停止调整电机转速的n值，ECM电机进入工况状态，然后回到步骤B）继续进行恒风量控制状态。

[0038] 上述所述的步骤C中在给电机调速之前，可以先判断下一个转速值是否在nmin至nmax的区间范围内，若超出该区间范围，以临界转速作为下一个转速并重复步骤B和C,如图8所示，即当电机准备提升转速到ni转速时，判断ni是否大于nmax，若大于最大临界转速nmax时，令电机转速n=nmax，，若小于最大转速nmax时，令电机转速n=ni；当电机准备降低转速到ns转速时，判断ns是否小于nmin，若小于最低临界转速nmin时，令电机转速n=nmin，，若大于最低转速nmin时，令电机转速n=ns。

[0039] 母线电流计算值Itad与实时母线电流Ibus相等是指实时母线电流Ibus偏离母线电流计算值Itad的误差在一定范围内，所述的误差在一定范围内是指偏差在±3%。

[0040] 上述所述的函数Itad=f(n)是这样获得的：先采集原始数据，针对每一个目标风量，从低静压一直调节到高静压，这个静压要能涵盖应用的实际静压范围，在调节静压的过程中，让电机处于恒转速控制，并通过调节风道的背压风扇转速或者调节风门的开口来保持风量为目标风量，并记录此时的电机稳态转速n和直流母线电流Itad，这样，针对每一个目标风量，都产生了一组转速n和直流母线电流值Itad，然后通过曲线拟合的方法产生每一个目标风量对应一个函数Itad=f(n)。

[0041] 函数Itad=f(n)是这样获得的：假设ECM电机的转速n范围为300RPM到1400RPM，我们需要控制多个目标风量Qset：假如目标风量Q1为150SCFM，需要的静压范围为0.1到0.9”水柱、目标风量Q2为200SCFM，需要静压范围为0.1到0.8”水柱、目标风量Q3为250SCFM，需要静压范围为0.1到0.6”水柱......

[0042] 先把ECM电机的电机转速n控制在第一个转速如300RPM，通过调节风道的背压风扇转速或者调节风门的开口来保持风量Q1为150SCFM，读取此时需要采集的数据，包括电机转速n,电机直流母线电流Itad,负载的外部静压P等，使得此时的外部静压P小于等于应用所需的最小静压0.1”水柱；

[0043] 再把ECM电机的电机转速n控制在下一个转速如400RPM，通过调节风道的背压风扇转速或者调节风门的开口来保持风量为Q1150SCFM，读取此时需要采集的数据，包括电机转速n,电机直流母线电流Itad,负载的外部静压P等；

[0044] 以某一个步长如100RPM重复以上步骤，直到电机转速n足够大可以产生大于等于应用所需的最大外部静压，比如达到1300RPM时，外部静压P为0.95”水柱，通过调节风道的背压风扇转速或者调节风门的开口来保持风量为Q1150SCFM，读取此时需要采集的数据，包括电机转速n,电机直流母线电流Itad,负载的外部静压P等。

[0045] 以上就完成了对150SCFM目标风量的数据采集。

[0046] 对于目标风量Q2为200SCFM的数据采集采用类似的步骤，只是需要在每个转速下，通过调节风道的背压风扇转速或者调节风门的开口来保持风量为200SCFM，读取此时需要采集的数据，包括电机转速n,电机直流母线电流Idc,负载的外部静压P等，并注意第一个转速对应的P小于等于0.1”水柱，最后一个转速对应的P大于等于0.8”水柱即可。

[0047] 对于目标风量Q3为250SCFM和目标风量Q4、目标风量Q5等的数据采集都采用类似的步骤，然后通过曲线拟合的方法产生每一个目标风量Qset对应一个函数Itad=f(n)。

[0048] 如图8所示，这样，针对每一个目标风量，都产生了一组转速n和直流母线电流值Itad，然后通过曲线拟合的方法产生一个Itad=f(n)的函数。实时控制中，当电机接受到某个目标风量后，选中对应的那个Itad=f(n)函数，并比较实时母线电流Ibus与通过函数计算出来的母线电流计算值Itad之间的差异，这个差异通过比例和积分系数来对电机进行调速，直到电机的转速n与实时母线电流Ibus落到该曲线上为止。此时，系统达到目标风量，曲线拟合的过程是选择多项式描述曲线，多项式的系数可以通过最小二乘法求出。理论上可以用Itad=C1+C2×n+C3×n2+...+Cm×nm-1，实际上选择二项式就可以满足一般的需要。

[0049] 函数关系式Itad=f(n)是一个二阶函数：Itad=C1+C2×n+C3×n2，其中C1、C2和C3是系数，n是电机转速值，每一个目标风量对应一组C1、C2和C3系数并储存起来，微处理器根据输入的目标风量值Qset通过查表法获得对应的一组C1、C2和C3系数，从而得到函数关系式Itad=f(n)，在某负载中每一个目标风量对应一组C1、C2和C3系数具体如下表1所示：

[0050] 表1

[0051]Qset C1 C2 C3

[0052]150 27.83 -10.89 1.274
200 。。。 。。。 。。。
250 。。。 。。。 。。。
300 。。。 。。。 。。。
350 。。。 。。。 。。。
400 。。。 。。。 。。。
。。。 。。。 。。。 。。。
900 -669.8 110 -2.16

[0053] 步骤A）获取外部输入目标风量值Qset，若电机处于停机状态，初始的电机转速n的范围在400RPM至1300RPM之间。

[0054] 外部输入的每一个目标风量值Qset是对应是对应一定范围的外部输入PWM信号的占空比，继电器信号，数字通讯信号，或者类似于0-10VAC模拟信号的一种。

[0055] 增加电机的转速n或者减少电机的转速n通过增加或者减少微处理器输入到逆变电路的PWM信号的占空比来实现。

[0056] 具体实施过程如下：目前，某商用空调的风量分别设置4个等级：低风量控制、中低风量控制、中风量控制和高风量控制，假设分别对应：Q1=150CFM、Q2=300CFM、Q3=450CFM和Q4=900CFM，外部输入目标风量值Qset的信号是PWM信号，PWM信号占空比在1%-25%之间选中风量Q1，PWM信号占空比在26%-50%之间选中风量Q2，51%-75%之间选择风量Q3,76%-99%之间选择风量Q4，类似的，外部输入目标风量值Qset的信号是也可以采用4个继电器的输出电压来选择4个目标风量的一个，也可以用数字通讯协议来选择4个目标风量之一，也可以规定采用0-10VDC模拟信号来选择，在[0,2.5)V之间选中风量Q1，在[2.5,5)V之间选中风量Q2，在[5,7.5)V之间选中风量Q3，在[7.5，10]V之间选中风量Q4。

[0057] 实验准备阶段：先把ECM电机的电机转速n控制在300RPM，通过调节风道的背压风扇转速或者调节风门的开口来保持风量Q1为150SCFM，静压P范围为0.1英寸水柱到0.9英寸水柱的范围，读取此时需要采集的数据，包括电机转速n,电机直流母线电流Itad,负载的外部静压P等；

[0058] 设置目标风量Q2为300SCFM，静压P范围为0.1英寸水柱到0.8英寸水柱，通过调节风道的背压风扇转速或者调节风门的开口来保持风量Q2=300CFM，读取此时需要采集的数据，包括电机转速n,电机直流母线电流Itad,负载的外部静压P等；

[0059] 设置目标风量Q3为450SCFM，静压P范围为0.1英寸水柱到0.7英寸水柱，通过调节风道的背压风扇转速或者调节风门的开口来保持风量Q3=450CFM，读取此时需要采集的数据，包括电机转速n,电机直流母线电流Itad,负载的外部静压P等；

[0060] 设置目标风量Q4为900SCFM，静压P范围为0.1英寸水柱到0.5英寸水柱，通过调节风道的背压风扇转速或者调节风门的开口来保持风量Q4=900CFM，读取此时需要采集的数据，包括电机转速n,电机直流母线电流Itad,负载的外部静压P等；如下表2所示的实验数据[0061] 表2

[0062]

[0063]

[0064]

[0065] 曲线拟合：

[0066] 1.第一条曲线，目标风量Q=150SCFM：Itad=27.83-10.89×n+1.274×n2；

[0067] 2、第二条曲线，目标风量Q=300SCFM:Itad=38.6-12.7×n+1.577×n2

[0068] 3、第三条曲线，目标风量Q=450SCFM:Itad=12.17-6.023×n+1.509×n2

[0069] 4、第四条曲线，目标风量Q=900SCFM:Itad=-669.8+110×n-2.16×n2

[0070] 为防止电机进入无效转速区间从而延长风量调节的时间甚至导致风量控制不稳定，可根据原始数据限定好“有效转速区间”。以上述负载的原始数据为例，可设定当Q1=150SCFM时，转速下限nmin=350,转速上限nmax=1200；当Q2=900SCFM时，转速下限nmin=1020,转速上限nmax=1200；电机调速只能在设定好的转速范围内进行，一旦达到边界，则停留在边界转速继续判定，直到达到目标风量为止。选择有效转速区间的原则就是能够涵盖应用的静压范围，因为在150SCFM风量下，负载只需要在0.1到0.9”水柱静压下工作，所以根据原始数据选择3501200RPM作为有效转速范围。

[0071] 1）上电后以某个转速（比如n=1000RPM）启动电机。这个启动转速要保证电机能顺利达到稳态，启动转速不能太低（比如低于400RPM），也不能太高（比如高于1300RPM），可以从原始数据里面找到合适的启动转速，等待系统达到稳态1000RPM。

[0072] 2）假设外部输入的目标风量值Qset=150CFM。

[0073] 3）微处理器开始查询对应Qset=150CFM的函数Itad=f(n)，母线电流计算值Itad=27.83-10.89×n+1.274×n2：这时检测实时母线电流Ibus，如果Itad Ibus>0，说明实际风量小于目标风量，电机加速；如果Itad Ibus<0，说明实际风量大于目标风量，电机减速；Itad Ibus=
0，说明实际风量达到目标风量，电机停止调速。在实际加速或减速前，先判断下一个转速值是否在nmin至nmaX的区间范围内，若超出该区间范围，以临界转速作为计算依据。比如判定Itad Ibus>0，电机加速，但是如果下一个转速大于1200RPM，则只把电机的转速加到1200RPM，达到稳态后重复第3步。

[0074] 如果外部系统发生改变导致输出风量变化，重复步骤3即可。

[0075] 本发明的原理是：利用实验手段得到每一个目标风量Qset电机转速与直流母线电流的函数关系式Itad=f(n)，微处理器根据目标风量值Qset利用函数Itad=f(n)换算成母线电流计算值Itad，微处理器根据检测到的实时母线电流Ibus，比较母线电流计算值Itad与实时母线电流Ibus进行闭环控制，它控制变量数目少，数学模型简单，无需实时计算或者控制电机力矩，可以采用运算能力不高的CPU或者MCU等微处理器，从而大大降低产品成本，同时，闭环控制以及实验手段的充分测量，有效保障控制的精度，可以绕过最低力矩的限制状态实现低风量控制。