本发明涉及一种用来替换 PSC电机的 ECM电机力矩自动校正的方法。

背景技术

参照图 1， 显示一台用于民用 HVAC (暖通空调系统） 系统的固定转速 PSC电机。 图 1 以一台室内机负载为例， 但是本专利也适用于室外机的应用。 电机有四个绕组档位抽头， 解调两个制热风扇转速和两个制冷风扇转速。 风扇转速受炉具控制板的控制， 板上配有制 冷 /制热继电器、 低 /高制冷继电器和低 /高制热继电器。 其他的 HVAC 系统包括两个制 热阶段和单一制冷阶段， 或是制热和制冷转速的某种其他的组合。

当以高速运行时， PSC 电机是合理有效率的， 当以低速运行时， 其效率可降至 20%的 范围内。 因为空调器蒸发器盘管需要比炉具换热器更高 的气流， 在炉具运行期间， 风机电 机以较低的转速运行， 这是低效率， 如果炉具控制板有一个专门的继电器来控制连 续风扇 模式， 在连续风扇 "ON"运行期间， 电机以更低速度运行， 效率最低。

因为上述 PSC电机的低效，许多更新的 HVAC系统使用电子换向电机—— ECM电机 (也 可以称作直流无刷永磁同步电机）， ECM电机使用电力大约正比于电机转速的立方， 而 PSC 电机使用的电功大约正比于电机转速。 因此， 当电机转速下降时， ECM 电机使用的电功在 电机转速的整个范围内低于 PSC电机。 如上所述， 当循环连续运行风机时这点尤为重要。

为了取代现有的 PSC电机， 希望 ECM电机直接嵌入替换 PSC电机， 而不需要或者尽可 能少的改变改变原来的布线及连接关系，实现 ECM电机的长处，不需要明显改变原来的 HVAC 系统。 更为有益的是， 利用简单的控制电路， 降低这类替代系统的复杂性， 取消附加的布 线。

现有的专门取代 PSC电机的 ECM电机， 其结构如图 2所示， 包括电机实体 1和电机 控制器 2， 电机实体 1包括定子组件、转子组件、机壳组件， 具有多达 6根挡位输入线 Ll、 L2、 L3、 L4、 L5和 L6， 电机控制器 2包括控制线路板和盒体， 电机控制器 2结构如图 3 所示， 主要包括如下电路： 微处理器、 逆变电路、 挡位检测电路、 运行参数检测单元和电 源部分， 运行参数检测单元检测电机的转子转速信号、 相电流信号、 相电压等信息， 电源 部分包括整流电路、 稳压电路和 DC-DC转换电路， 挡位检测电路检测 6根挡位输入线 Ll、 L2、 L3、 L4、 L5和 L6的通电状态， 微处理器从小到大预设 6个转速（Vl l、 V12、 V13、 V14、 V15、 V16 )对应 6根挡位输入线 Ll、 L2、 L3、 L4、 L5和 L6， 电机运行工作时 6根挡位输 入线 Ll、 L2、 L3、 L4、 L5和 L6有一个或者多个 （一般不超过四个） 处于激活有效状态， 但是只有一个转速通过档位线的逻辑关系被选 中， 6个转速 （Vl l、 V12、 V13、 V14、 V15、 V16 )是通过恒力矩的模式来控制运行， 因为力矩与电流成正比， 电机转速的控制实质上 转换成对力矩即电流的控制， 微处理器就 6个转速 （VI 1、 V12、 V13、 V14、 V15、 V16 )分 别存储有一组对应 6 个转速的力矩值 （Τ11、 Τ12、 Τ13、 Τ14、 Τ15、 Τ16)， 这是电机出厂 时的设置。

但由于电机应用环境是不断变化的， 例如： 静压、 功率要求等， 出厂时的预设的对 应 6根挡位输入线一组力矩值很可能与环境不相� �应， 需要进行力矩的校正， 才能适应应 用环境的要求， 使得实际转速与预期的相符或相近。 传统的力矩校正的方法如专利号为： CN201180007124. 7和 US20110181216 (A1)已经披露， 它是在工作现场使电机运行， 并使电 机达到 5个转速（Vl l、 V12、 V13、 V14、 V15 )的要求，并记录现场测量的力矩实测值（T110� �� Τ120、 Τ130、 Τ140、 Τ150)， 用力矩实测值 （Τ110、 Τ120、 Τ130、 Τ140、 T150 ) 取代出厂 时的预设力矩值 （Τ11、 Τ12、 Τ13、 Τ14、 Τ15)， 并控制电机运行。

上述的 ECM电机以速度决定力矩的力矩的校正方法存在 如下缺点： 1 ) 应用范围窄， 因 为现有的 PSC电机有两种的额定转速， 一种以 1080RPM为典型的 6极电机， 实际额定转速 在 1000RPM至 1200RPM范围， 另一种以 825RPM为典型， 实际额定转速在 800RPM至 875RPM 范围， 如果微处理器就 6个转速已经设定为一组， 在上述已公布的专利中以 1075RPM为最 高转速， 那么其余 4个转速的预设值放在 600到 1075RPM之间， 使得每个转速间距较大， 也无法在连续风扇模式下获得比 600RPM更低的转速， 不能同时适用两种额定转速的要求， 导致应用范围小； 2 ) 力矩不能自动微调， 因为微处理器里面只有一组力矩实测值， 当外 部静压或者环境发生变化， 不能选择另外一组力矩实测值更贴近外部环境 ， 导致控制不准 确。 在更换 PSC 电机时， 如果风道里因为积灰而导致风机负载的外部静 压较高， 那么在 1075RPM恒转速模式下， 稳态力矩会比厂家标称静压下的稳态力矩小， 结果就是在正常工 作时， 实际的力矩可能偏小导致风量偏小。

发明内容

本发明的目的是提供 一种用来替换 PSC电机的 ECM电机力矩自动校正的方法 ， 该方 法适用范围更加广， 具有力矩自动调节功能， 控制更加精确， 更能轻易适应外部环境的变 化。

本发明的第一种实施技术方案如下：

1、 一种用来替换 PSC电机的 ECM电机力矩自动校正的方法， 所述的 ECM电机具有定 子组件、 转子组件、 机壳组件以及电机控制器， 所述的电机控制器包括微处理器、 逆变电 路和挡位检测电路， ECM 电机具有若干条设定挡位转速的挡位输入线， 挡位检测电路检测 挡位输入线的通电状况信号送到微处理器， 微处理器根据挡位输入线的通电状况信号选择 转速值， 微处理器控制逆变电路驱动定子组件， 其特征在于： 它包括如下步骤： 步骤 1 ) 微处理器对应挡位输入线 （L l、 L2、 L3、 L4、 L5、 L6)根据替换下来的 PSC电 机常见的转速来预设定挡位转速， 鉴于实际情况下替换的 PSC电机可能为 6极或者 8极， 需要提供某种机制来选择对应的 2组转速组之一， 分别为高速挡转速组（Vl、 V2、 V3、 V4、 V5、 V6 ) 和低速挡转速组 （V01、 V02、 V03、 V04、 V05、 V06)， 高速挡转速组的最高挡位 转速 （V6 ) 设定为 900RPM至 1200RPM之间的一个值， 对应一个 6极 PSC电机的额定转速， 低速挡转速组的最高挡位转速（V06 )设定为 800RPM至 900RPM之间的一个值， 对应一个 8 极 PSC电机的额定转速， 在电机的额定功率的范围内， 由小到大选择 N个功率点， 通过计 算的方法得出每个功率点下的高速挡转速组对 应不同的输出力矩形成 6 个一组的力矩数 据， 通过计算的方法得出每个功率点下的低速挡转 速组对应不同的输出力矩形成 6个一组 的力矩数据， 一共有 2xN组力矩数据并存储在微处理器里面， 其中 N组力矩值属于高速挡 转速组， 另外 N组力矩值属于低速挡转速组；

步骤 2 ) 根据替换的 PSC 电机铭牌上的额定转速来决定以高速挡转速组 最高挡位转速 ( V6 ) 还是以低速挡转速组的最高挡位转速 （V06 ) 的方式进入力矩校正模式运行电机； 步骤 3 ) 若替换的 PSC电机铭牌上的额定转速处于 900RPM至 1200RPM, 则选择以高速 挡转速组驱动电机进入力矩校正模式后把转速 控制在高速挡转速组最高挡位转速 （V6 ) ， 若替换的 PSC电机铭牌上的额定转速处于 800RPM至 900RPM范围， 则选择以低速挡转速组 驱动电机进入力矩校正模式后把转速控制在低 速挡转速组的最高挡位转速 （V06 ) , 电机运 行达到稳态并记录下此时的稳态力矩 Tadj ;

步骤 4 ) 将稳态力矩 Tadj与属于高速挡转速组的 N组或者属于低速挡转速组的 N组力 矩的每一组最高挡位力矩 Tmax进行比较，若当稳态力矩 Tadj满足 1 10% x T [M_ l ] max< Tadj 1 10% x T [M] max , M = 1， 2 , …， N 时， 则选用以 T [M] max所属的该组力矩数据， 当 M = 1 时， T0m _ax =0，在脱离力矩校正模式后， 以正常方式来运行电机时， 用选中的那组力矩 值 T [M]以恒力矩控制模式来运行电机，其稳态下的 转速就近似对应着替换下来的 PSC电机 的各档位转速值。

上述所述的高速挡转速组（Vl、 V2、 V3、 V4、 V5、 V6 )有 6个挡位转速， V6是 1080RPM, V5是 975RPM, V4是 900RPM, V3是 825RPM, V2是 700RPM, VI是 600RPM; 低速挡转速组 ( VO K V02、 V03、 V04、 V05、 V06 )有 6个挡位转速， V06是 825RPM, V05是 740RPM, V04 是 700RPM, V03是 660RPM, V02是 600RPM, V01是 550RPM。

上述所述的微处理器存储出厂时的 2xN组力矩数据， 其中一组力矩数据一旦选中后与挡 位输入线对应的转速一一对应， 用户通过某种机制如多根挡位输入线同时通电 的方式， 告 诉微处理器以高速挡转速组或者低速挡转速组 进入力矩自动校正模式。

上述所述的用户不执行力矩自动校正模式而直 接运行电机时， 或者需要恢复出厂预设力 矩值而通过某种机制告诉微处理器时， 此时以高速转速档中最大力矩所在的那一组力 矩值 为缺省状态下电机运行的一组力矩数据。

上述所述的步骤 4) 中选定一组力矩数据 T [M]后， 如果满足 T [M] max< Tadj^ l l0% x T [M] max， M = 1， 2， …， N, 那么 T [M]中每个力矩需要乘以一个系数 X作力矩微调， 该 系数 X=Tadj/T [M] maxo

上述所述的步骤 3) 当以高速挡转速组最高挡位转速 （V6) 驱动电机运行时， 如果在 限定时间内不能进入稳态， 则依次减少转速， 直到达到稳态； 当以低速挡转速组的最高挡 位转速 （V06 ) 驱动电机， 如果在限定时间内不能进入稳态， 则依次增加转速， 直到达到 稳态， 并记录下此时的稳态力矩 Tad j。

本发明的第二种实施技术方案如下：

一种用来替换 PSC电机的 ECM电机力矩自动校正的方法， 所述的 ECM电机具有定子组 件、 转子组件、 机壳组件以及电机控制器， 所述的电机控制器包括微处理器、 逆变电路和 挡位检测电路， ECM 电机具有若干条设定挡位转速的挡位输入线， 挡位检测电路检测挡位 输入线的通电状况信号送到微处理器， 微处理器根据挡位输入线的通电状况信号选择 转速 值， 微处理器控制逆变电路驱动定子组件， 其特征在于： 它包括如下步骤：

步骤 1 ) 微处理器对应挡位输入线 （Ll、 L2、 L3、 L4、 L5、 L6)根据替换下来的 PSC电 机常见的转速来预设定挡位转速， 鉴于实际情况下替换的 PSC电机可能为 6极或者 8极， 需要提供某种机制来选择对应的 2组转速组之一， 分别为高速挡转速组（Vl、 V2、 V3、 V4、 V5、 V6 ) 和低速挡转速组 （V01、 V02、 V03、 V04、 V05、 V06)， 高速挡转速组的最高挡位 转速 （V6) 设定为 900RPM至 1200RPM之间的一个值， 对应一个 6极 PSC电机的额定转速， 低速挡转速组的最高挡位转速（V06)设定为 800RPM至 900RPM之间的一个值， 对应一个 8 极 PSC电机的额定转速， 在电机的额定功率的范围内， 由小到大选择 N个功率点， 通过计 算的方法得出每个功率点下的高速挡转速组对 应不同的输出力矩形成 6 个一组的力矩数 据， 通过计算的方法得出每个功率点下的低速挡转 速组对应不同的输出力矩形成 6个一组 的力矩数据， 一共有 2xN组力矩数据并存储在微处理器里面， 其中 N组力矩值属于高速挡 转速组， 另外 N组力矩值属于低速挡转速组；

步骤 2)如果替换下来的 PSC电机铭牌上的电机额定转速模糊不清， 不能知道额定转速 实际数据， 或者安装者希望采用更加简化的方法， 可以通过某种机制使电机进入全自动力 矩校正模式；

步骤 3) 电机控制器的微处理器控制电机在高速挡转速 组的最高挡位转速 （V6) 运行， 电机运行达到稳态并记录下此时的稳态力矩 Tadj l ; 将稳态力矩 Tadj l与属于高速挡转速 组的 N组力矩数据中每一组最高挡位力矩 Tmax进行比较，若当稳态力矩 Tadj l满足 110% x T[M-1] max< Tadjik 110% x T[M]max ， 则选择以 T[M] max所属的该组力矩数据分别对 应多条挡位输入线对应的转速， M = 1， 2， …， N ,当 = 1时， T0max=0;

步骤 4)若步骤 3超时无法达到稳态或者稳态力矩 Tadjl〉 min (110% x T [N]max, Tmax-o) , 其中 min (Α,Β) 为取 Α和 Β的最小值的函数， Tmax-o为 ECM电机的最大力矩， 此时电机 控制器的微处理器控制电机在低速挡转速组的 最高挡位转速 （V06) 运行， 电机运行达到 稳态并记录下此时的稳态力矩 Tadj2 _; 将稳态力矩 Tadj2与属于低速挡转速组的 N组力矩 数据中每一组最高挡位力矩 Tmax进行比较， 若当稳态力矩 Tadj2满足 110% xT[M-l] max< Tadj2^110% x T[M]max ， 则选用以 T[M] max所属的该组力矩数据分别对应多条挡位输 入线对应的转速， M = 1， 2， …， N ,当 = 1时， T0max=0;

步骤 5) 若步骤 4 超时无法达到稳态或者稳态力矩 Tadj2〉 min (110% x T[N]max, Tmax-o) , 则选中低速挡转速组的 N组力矩数据中 T[N]max所属的那一组力矩数据分别对 应多条挡位输入线对应的转速；

步骤 6) 如果按照步骤 5) 选好力矩值， 在脱离力矩校正模式后， 以正常方式在最高 档位 V6或 V06上来运行电机时， 如果实测风量过低， 则需要更换更大马力的电机。

上述所述的高速挡转速组（Vl、 V2、 V3、 V4、 V5、 V6)有 6个挡位转速， V6是 1080RPM, V5是 975RPM, V4是 900RPM, V3是 825RPM, V2是 700RPM, VI是 600RPM; 低速挡转速组 (VOK V02、 V03、 V04、 V05、 V06)有 6个挡位转速， V06是 825RPM, V05是 740RPM, V04 是 700RPM, V03是 660RPM, V02是 600RPM, V01是 550RPM。

上述所述的用户不执行全自动力矩校正模式而 直接运行电机时， 或者需要恢复出厂预 设力矩值而通过某种机制告诉微处理器时， 此时以高速档位组中最大力矩所在的那一组力 矩值为缺省状态下电机运行的一组力矩数据。

上述所述的选定一组力矩数据 T[M]后， 如果满足 T[M] m _ax 〈Tadjl 110% _X T[M]m _ax ， M = 1， 2， …， N, 那么 T[M]中每个力矩需要乘以一个系数 X 作力矩微调， 该系数 X=Tadjl/T [M]max; 如果满足 T[M] max< x T[M]max , M = 1, 2, ···， N, 那 么 T[M]中每个力矩需要乘以一个系数 X作力矩微调， 该系数 X=Tadj2/T[M]m _ax 。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1) 微处理器对应挡位输入线预设定挡位转速， 通过某种机制 （如若干条设定挡位转 速的挡位输入线同时通电） 来选择 2组转速组之一， 分别为高速挡转速组 （Vl、 V2、 V3、 V4、 V5、 V6) 和低速挡转速组 （V01、 V02、 V03、 V04、 V05、 V06), 高速挡转速组的最高 挡位转速 （V6) 设定为 1080RPM, 对应一个 6极 PSC电机的额定转速， 低速挡转速组的最 高挡位转速 （V06) 设定为 825RPM, 对应一个 8极 PSC电机的额定转速。 在电机的额定功 率的范围内， 由小到大选择若干个功率点 （本文以 N个功率点为例）， 通过计算的方法得 出每个功率点下的高速挡转速组对应不同的输 出力矩形成 6个一组的力矩数据， 通过计算 的方法得出每个功率点下的低速挡转速组对应 不同的输出力矩形成 6个一组的力矩数据， 一共有 2xN组或者说 6x2xN个力矩数据并存储在微处理器里面，可以� ��时满足现有市场上 800RPM至 900RPM范围或者 900RPM至 1200RPM范围额定转速的 PSC电机的替换要求，适用 范围广， 调节更加方便；

2) 若替换的 PSC电机上铭牌上的额定转速处于 900RPM至 1200RPM, 则以高速挡转速 组的最高挡位转速驱动电机进入力矩校正模式 后把转速控制在 1080RPM,若替换的 PSC电机 上铭牌上的额定转速处于 800RPM至 900RPM范围， 则以低速挡转速组的最高挡位转速驱动 电机把转速控制在 825RPM, 电机运行达到稳态并记录下此时的稳态力矩 Tadj; 将稳态力 矩 Tadj与属于高速挡转速组的 N组或者属于低速挡转速组的 N组力矩的每一组最高挡位 转速对应的力矩 Tmax进行比较， 若当稳态力矩 Tadj满足 110% x T[M_1] max< Tadj^ll0% x T[M]max， M = 1， 2， …， N 时， 则选用以 T[M] max所属的该组力矩数据。 在脱离力 矩校正模式后， 以正常方式来运行电机时， 用选中的那组力矩值 T[M]以恒力矩控制模式来 运行电机， 其稳态下的转速就近似对应着替换下来的 PSC电机的各档位转速值。这样， ECM 电机可以适用不同功率 PSC电机的要求， 例如用 1/2马力的 ECM电机， 可以替换额定转速 825R P M, 功率为 1/3马力的 PSC电机， 也可以替换额定转速 1080R P M, 功率为 1/4 马力的 PSC电机， 因为其可以选择一组合适的力矩数据对应若干 条挡位输入线对应不同挡 位转速去运行电机， 微调能力非常强， 适应性更加广， 当然所述的 ECM电机的额定功率需 要大于或者等于被替换的 PSC电机的额定功率， 并且此 PSC电机的额定功率下的额定力矩 不超过该 ECM的最大力矩范围； 另外， 有多组的力矩数据进行选择， 控制精度更加高；

3) 已公布现有专利里面的控制逻辑是 "把转速固定在 1075RPM下并用稳态力矩来决 定工作力矩"， 存在一定问题， 因为如果管道很脏很堵的话， 风机负载的外部静压高于厂 商的标称值， 恒转速状态下稳态力矩会变小， 导致正常工作模式下的工作力矩偏小， 造成 风量不足， 使得采用该控制逻辑的 ECM电机在这种情况下近似遵循一台 PSC电机的规律来 鼓风 （随着外部静压的增加风量大幅度减小）， 没有充分利用 ECM 的高度灵活性来维持风 量。 而本发明的控制方法， 通过预设力矩值的方法， 即使管道很脏很堵或者静压较大， 此 时恒转速状态下稳态力矩下降， 在相当大的范围内还是可以选中合适的那一组 力矩数据 值， 当然也可能因为过大的外部静压而选中低一组 的力矩值。 不管怎么选， 都比直接按照 "稳态转速直接决定工作力矩" 的方法要选中大于或者相等的力矩。 大多数情况下， 这相 当于用厂商标称静压下的力矩值来进行恒力矩 控制， 对维持风量有更加显著的效果。

4) 选定的一组力矩数据 T[M]后， 如果满足 T[M] max< Tadj^ll0% x T[M]max， M = 1， 2, ···， N, 那么 T[M]每个力矩需要乘以一个系数作力矩微调， 该系数 X=Tadj/T[M]m _ax ， 从而对选定的一组力矩值进行微调， 提高控制精度。 这样做的目的是， 在进行力矩校正过 程中如果因为风机负载的外部静压非常高， 而导致恒转速控制下的稳态力矩过小， 从而选 中低一组的那组力矩值时， 通过微调系数至少可以保证在正常工作时， 实际输出的力矩跟 力矩校正时的稳态力矩相等而不是更小。

5 )上述所述的步骤 3 ) 当以高速挡转速组的 1080RPM驱动电机运行时， 如果在限定时 间内不能进入稳态， 则依次减少转速（如每次 30RPM), 直到达到稳态； 当以低速挡转速组 的 825RPM驱动电机时，如果在限定时间内不能进入 稳态，则依次增加转速（如每次 30RPM), 直到达到稳态， 并记录下此时的稳态力矩 Tadj， 这样可以避免力矩校正过程进入死循环。

6 ) 如果替换下来的 PSC 电机铭牌上的电机额定转速模糊不清， 不能知道额定转速实 际数据， 或者安装者希望采用更加简化的方法， 可以通过某种机制如多根挡位输入线同时 通电或者人工跳线的方式使电机进入全自动力 矩校正模式； 自动化程度高， 并简化安装步 骤。

附图说明：

图 1是传统的空调风机系统使用的 PSC电机的接线示意图；

图 2是现有的用来替换 PSC电机的 ECM电机的结构示意图；

图 3是现有替换 PSC电机的 ECM电机的控制器的电路方框图；

图 4是本发明的控制流程图；

图 5a是本发明的具体实施例三对应的一部分控制� ��程图；

图 5b是本发明的具体实施例三对应的另一部分控� ��流程图。

具体实施方式：

如图 2、 图 3、 图 4所示， 本发明的一种用来替换 PSC电机的 ECM电机， 所述的 ECM电 机的额定功率大于或者等于 PSC电机的额定功率， 所述的 ECM电机包括电机实体 1和电机 控制器 2， 电机实体 1包括定子组件、 转子组件、机壳组件， 具有 6根挡位输入线 Ll、 L2、 L3、 L4、 L5和 L6， 电机控制器 2包括控制线路板和盒体， 电机控制器 2结构如图 3所示， 主要包括如下电路： 微处理器、逆变电路、挡位检测电路、运行参 数检测单元和电源部分， 运行参数检测单元检测电机的转子转速信号、 相电流信号、 相电压等信息， 电源部分包括 整流电路、 稳压电路和 DC-DC转换电路， 挡位检测电路检测 6根挡位输入线 Ll、 L2、 L3、 L4、 L5和 L6的通电状态， 并将通电状态信号送到微处理器， 微处理器根据挡位输入线的 通电状况信号选择转速值， 微处理器控制逆变电路驱动定子组件。

本发明的一种用来替换 PSC电机的 ECM电机力矩自动校正的方法， 其特征在于： 它包 括如下步骤：

步骤 1 ) 微处理器对应挡位输入线 （Ll、 L2、 L3、 L4、 L5、 L6)根据替换下来的 PSC电 机常见的转速来预设定挡位转速， 鉴于实际情况下替换的 PSC电机可能为 6极或者 8极， 需要提供某种机制来选择对应的 2组转速组之一， 分别为高速挡转速组（Vl、 V2、 V3、 V4、 V5、 V6 ) 和低速挡转速组 （V01、 V02、 V03、 V04、 V05、 V06)， 高速挡转速组的最高挡位 转速 （V6 ) 设定为 900RPM至 1200RPM之间的一个值， 对应一个 6极 PSC电机的额定转速， 低速挡转速组的最高挡位转速（V06 )设定为 800RPM至 900RPM之间的一个值， 对应一个 8 极 PSC电机的额定转速， 在电机的额定功率的范围内， 由小到大选择 N个功率点， 通过计 算的方法得出每个功率点下的高速挡转速组对 应不同的输出力矩形成 6 个一组的力矩数 据， 通过计算的方法得出每个功率点下的低速挡转 速组对应不同的输出力矩形成 6个一组 的力矩数据， 一共有 2xN组力矩数据并存储在微处理器里面， 其中 N组力矩值属于高速挡 转速组， 另外 N组力矩值属于低速挡转速组；

步骤 2 ) 根据替换的 PSC 电机铭牌上的额定转速来决定以高速挡转速组 最高挡位转速 ( V6 ) 还是以低速挡转速组的最高挡位转速 （V06 ) 的方式进入力矩校正模式运行电机； 步骤 3 ) 若替换的 PSC电机铭牌上的额定转速处于 900RPM至 1200RPM, 则选择以高速 挡转速组驱动电机进入力矩校正模式后把转速 控制在高速挡转速组最高挡位转速 （V6 )， 若替换的 PSC电机铭牌上的额定转速处于 800RPM至 900RPM范围， 则选择以低速挡转速组 驱动电机进入力矩校正模式后把转速控制在低 速挡转速组的最高挡位转速 （V06 ) , 电机运 行达到稳态并记录下此时的稳态力矩 Tadj ;

步骤 4 )将稳态力矩 Tadj与属于高速挡转速组的 N组或者属于低速挡转速组的 N组力 矩的每一组最高挡位力矩 Tmax进行比较， 若当稳态力矩 Tadj 满足 110% x T [M_1] max< Tadj ^ 110% x T [M] max, M = 1， 2， ···， N时， 则选用以 T [M] max所属的该组力矩数据。 在脱离力矩校正模式后， 以正常方式来运行电机时， 用选中的那组力矩值 T [M]以恒力矩控 制模式来运行电机， 其稳态下的转速就近似对应着替换下来的 PSC电机的各档位转速值。

上述的高速挡转速组 （Vl、 V2、 V3、 V4、 V5、 V6 ) 有 6个挡位转速， V6是 1080RPM, V5是 975RPM, V4是 900RPM, V3是 825RPM, V2是 700RPM, VI是 600RPM; 低速挡转速组 ( VOK V02、 V03、 V04、 V05、 V06 )有 6个挡位转速， V06是 825RPM, V05是 740RPM, V04 是 700RPM, V03是 660RPM, V02是 600RPM, V01是 550RPM。 这些速度设置值与现在市场上 PSC电机的挡位速度设置值接近。

上述的微处理器存储出厂时的 2xN组力矩数据， 用户通过某种机制如对多根挡位输 入线同时通电方式 （即图 4所述的挡位状态设定） 进入力矩自动校正模式， 从而选中其中 一组， 该组力矩数据与挡位输入线对应的转速一一对 应。

上述所述的用户不执行力矩自动校正模式而直 接运行电机时， 则以高速挡位组中最大 力矩所在的那一组力矩值为缺省状态下电机运 行的一组力矩数据。 上述所述的步骤 4) 中选定一组力矩数据 T [M]后， 如果满足 T [M] max< Tadj ^ l l0% x T [M] max， M = 1， 2， …， N, 那么 T [M]中每个力矩需要乘以一个系数 X作力矩微调， 该 系数 X=Tadj/T [M] maxo

上述步骤 3 ) 当以高速挡转速组最高挡位转速 （V6 ) 驱动电机运行时， 如果在限定 时间内不能进入稳态， 则依次减少转速， 直到达到稳态； 当以低速挡转速组的最高挡位转 速 （V06 ) 驱动电机， 如果在限定时间内不能进入稳态， 则依次增加转速， 直到达到稳态， 并记录下此时的稳态力矩 Tadj。 具体实施例一：

选择一台用来替换 PSC电机的 ECM电机， 其额定功率 1/2HP, 所述的 ECM电机的额定 功率大于或者等于 PSC电机的额定功率，该电机的出厂时设置 6根挡位输入线 Ll、 L2、 L3、 L4、 L5和 L6的对应 6个转速和 6个力矩， 这 6个力矩是一组出厂时的缺省力矩数据； 见 表 1所示，

表 1

当将 6根挡位输入线 Ll、 L2、 L3、 L4、 L5和 L6同时通电 24VAC或线电压时， 微处理器收 到挡位状态设置信号， 就恢复出厂时设置的一组力矩数据 （表 1 ) 运行电机；

ECM电机的微处理器存储有 2xN组测量的力矩数据， 其中 N为涵盖 PSC电机的额定功率的 数量， 以这台 1/2HP的 ECM为例， 涵盖了 1/5HP, 1/4HP, 1/3HP和 1/2HP的 PSC功率段， 所以 N=4。 微处理器对应挡位输入线预设定挡位转速， 并提供某种机制来选择对应 2组转 速组之一， 分别为高速挡转速组 （Vl、 V2、 V3、 V4、 V5、 V6 )和低速挡转速组 （V01、 V02、 V03、 V04、 V05、 V06)， 即 6根挡位输入线 Ll、 L2、 L3、 L4、 L5和 L6通过某种机制既可 以对应高速挡转速组 （Vl、 V2、 V3、 V4、 V5、 V6)， 也可以对应低速挡转速组 （V01、 V02、 V03、 V04、 V05、 V06)， 高速挡转速组的最高挡位转速 （V6 ) 设定为 1080RPM, 低速挡转速 组的最高挡位转速 （V06 ) 设定为 825RPM, 在电机的额定功率的范围内， 由小到大选择 N 个功率点 （如上述 N=4个功率点）， 通过计算的方法得出每个功率点下的高速挡转 速组对 应不同的输出力矩形成 6个一组一共 4组的力矩数据， 通过计算的方法得出每个功率点下 的低速挡转速组对应不同的输出力矩形成 6个一组一共 4组的力矩数据， 每组力矩数据并 存储在微处理器里面； 高速挡转速组 （Vl、 V2、 V3、 V4、 V5、 V6 ) 有 6个挡位转速， V6是 1080RPM, V5是 975RPM, V4是 900RPM, V3是 825RPM, V2是 700RPM, VI是 600RPM; 低 速挡转速组 （V01、 V02、 V03、 V04、 V05、 V06 ) 有 6个挡位转速， V06是 825RPM, V05是 740RPM, V04是 700RPM, V03是 660RPM, V02是 600RPM, V01是 550RPM。 这些速度设置值 与现在市场上 PSC电机的挡位速度设置值接近。 见表 2和表 3所示，

表 3

当用 ECM电机来替换 PSC电机时， 需要进入力矩自动校正模式选择正确的力矩， 以便 在 ECM工作时可以输出跟 PSC电机相近的转速。 在进入力矩校正模式之前， 要根据替换的 PSC电机铭牌上的额定转速来决定按照哪个转速 组来进入； 若替换的 PSC电机铭牌上的额 定转速处于 900RPM至 1200RPM, 则以高速挡转速组的最高挡位转速 V6=1080RPM驱动电机 进入校正模式 （通过某种机制如将挡位输入线 L6、 L5 、 L3 、 L2、 L1 同时通电， 微处理 器收到指令后就使电机按 1080RPM的转速运行， 该机制不能与正常工作时的通电逻辑相冲 突） ，若替换的 PSC电机上铭牌上的额定转速处于 800RPM至 900RPM范围， 则以低速挡转 速组的最高挡位转速 V06=825RPM驱动电机进入校正模式 （通过某种机制如将挡位输入线 L6、 L5、 L4、 L2、 LI同时通电， 微处理器收到指令后就使电机案 825RPM的转速运行， 该 机制不能与正常工作时的通电逻辑相冲突）， 电机运行达到稳态并记录下此时的稳态力矩 Tadj ; 然后将稳态力矩 Tadj与每一组的力矩数据中最高挡位转速对应� �力矩 Tmax进行比 较， 若当稳态力矩 Tadj满足满足 110% X T [M- 1] max< Tadj ^ l l0% x T [M] max, M = 1， 2, 3， 4， T0ma _X =0时， 则选用以 T [M] max所属的该组力矩数据。 在脱离力矩校正模式后， 以 正常方式来运行电机时， 用选中的那组力矩值 T [M]以恒力矩控制模式来运行电机， 其稳态 下的转速就近似对应着替换下来的 PSC电机的各档位转速值。

例如需要替换的 PSC电机的铭牌显示， 1/4HP, 810RPM, 则用户可使用一台 1/2HP的 ECM电机来代替该 PSC电机， 则将挡位输入线 L6、 L5、 L4、 L2、 LI同时通电， 微处理器收 到指令后就使电机选择低速挡转速组运行并进 入力矩自动校正模式， 此时电机自动控制在 825RPM, 并计算出稳态力矩， 假如是稳态力矩 Tadj=25. 7 oz-ft (干净风道， 外部静压较 小）， 然后微处理器程序检查到低速档转速组第五组 力矩至第八组力矩数据， 而这 4组的 力矩数据中最高挡位转速对应的力矩 Tmax的值分别为 20. 4， 25. 5, 33. 9， 42。 其中， 第六组力矩数据的最高挡位转速对应的力矩 Tmax 的值的 25. 5 满足： 25. 7 〈 = 110% x T [2] max = 25. 5 x 110% ， 那么， 微处理器就选用第六组力矩数据 （M=2 ) 对应各挡位输 入线 L6、 L 5 、 L4、 13、 L2、 L1运行电机。 为了提升控制精度， 第六组力矩数据的中每 个力矩需要乘以一个系数 X作力矩微调， 该系数 X=Tadj/T [2] m _ax =25. 7/25. 5=1. 0078。

假如风道比较脏的时候， 静压比干净的风道相对要大， ECM 电机恒转速模式下， 稳态 力矩 Tadj 会变小， 比如上例中， 中等程度的肮脏风道引起外部静压较高， 假设稳态力矩 Tadj为 24. 1 oz-ft , 因为超过了第五组力矩数据的最高挡位转速对 应力矩 110% x T [ l] max = 20. 4xl l0%=22. 4而小于第六组的 110% x T [2] max, 所以依然还是选中第六组力矩数据。 实际工作时跟被替换的 PSC电机相比， 能更好的避免风量在较大静压时大幅度的跌落 。

当风道非常脏的时候， 风机负载的外部静压比上例更大， 稳态力矩 Tadj 会进一步减 小， 假如此时稳态力矩 Tadj为 21 oz-ft, 都降到第五组力矩数据的最高挡位转速对应力 矩 T [ l] max涵盖的范围， 此时选中第五组力矩数据运行 ECM电机， 此时， 第五组力矩数据 的中每个力矩需要乘以一个系数 X作力矩微调，该系数 X=Tadj/T [ l] m _ax =21/20. 4=1. 0294。

当力矩校正结束后， 电机停转， 这是在提醒用户断开连线， 然后按照正常方式连线。 这里面还有一个实际的问题需要解决： 就是在恒转速模式下， 在某些情况下电机无法 达到稳态， 比如在 825RPM + 高静压， 或者 1080 RPM + 低静压， 此时， 微处理器里面的 驱动程序应该设置一个缺省的超时时限， 超时尚未达到稳态， 则在 825RPM模式下自动增 加 30 RPM, 重新尝试， 如果还不行， 就再次增加 30 RPM直到达到稳态为止， 并应用上述 的逻辑关系选中一组力矩值， 1080RPM模式下， 如果超时还未达到稳态， 需要一次减少 30 RPM, 直到达到稳态为止， 得到稳态力矩 Tad j。

通过某种机制 （该机制不能与正常工作时的通电逻辑相冲突 ）， 比如可以让挡位输入 线 L6、 L5、 L4、 L3、 L2、 LI 同时通电方式告诉微处理器恢复缺省状态下的 一组力矩数据 运行电机， 而缺省状态下的一组力矩数据是上述 8组力矩数据的第四组。 具体实施例二：

选择一台用来替换 PSC电机的 ECM电机， 其额定功率 1HP， 该电机的出厂时设置 6根 挡位输入线 Ll、 L2、 L3、 L4、 L5和 L6的对应 6个转速和 6个力矩， 这 6个力矩是一组出 厂时的缺省力矩数据； 见表 4所示，

表 4

当将 6根挡位输入线 Ll、 L2、 L3、 L4、 L5和 L6同时通电 24VAC或线电压时， 微处理器收 到挡位状态设置信号， 就恢复出厂时设置的一组力矩数据 （见表 4) 运行电机；

ECM电机的微处理器存储有 2xN组测量的力矩数据， 其中 N为涵盖 PSC电机的额定功 率的数量， 以一台 1HP的 ECM为例， 涵盖了 1/2HP, 3/4HP, 和 1HP的 PSC功率段， 所以 N=3 o 微处理器对应挡位输入线预设定挡位转速， 并提供某种机制来选择对应 2 组转速组 之一， 分别为高速挡转速组（Vl、 V2、 V3、 V4、 V5、 V6 )和低速挡转速组 (VOK V02、 V03、 V04、 V05、 V06)， 即 6根挡位输入线 Ll、 L2、 L3、 L4、 L5和 L6通过某种机制既可以对应 高速挡转速组 （Vl、 V2、 V3、 V4、 V5、 V6)， 也可以对应低速挡转速组 （V01、 V02、 V03、 V04、 V05、 V06)， 高速挡转速组的最高挡位转速 （V6 ) 设定为 1080RPM, 低速挡转速组的 最高挡位转速 （V06 ) 设定为 825RPM, 在电机的额定功率的范围内， 由小到大选择 N个功 率点 （如上述 N=3 个功率点）， 通过计算的方法得出每个功率点下的高速挡转 速组对应不 同的输出力矩形成 6个一组共 3组的力矩数据， 通过计算的方法得出每个功率点下的低速 挡转速组对应不同的输出力矩形成 6个一组共 3组的力矩数据， 每组力矩数据并存储在微 处理器里面； 高速挡转速组 （Vl、 V2、 V3、 V4、 V5、 V6 )有 6个挡位转速， V6是 1080RPM, V5是 975RPM, V4是 900RPM, V3是 825RPM, V2是 700RPM, VI是 600RPM; 低速挡转速组 (V01、 V02、 V03、 V04、 V05、 V06 )有 6个挡位转速， V06是 825RPM, V05是 740RPM, V04 是 700RPM, V03是 660RPM, V02是 600RPM, V01是 550RPM。 这些速度设置值与现在市场上 PSC电机的挡位速度设置值接近。 见表 5和表 6所示，

表 6 例如需要替换的 PSC电机的铭牌显示， 3/4HP, 1070RPM,则用户可使用一台 1HP的 ECM 电机来代替该 PSC电机， 则将挡位输入线 L6、 L5、 L 3 、 L2、 L1 同时通电， 微处理器收 到指令后就使电机按 1080RPM的转速运行并进入力矩自动校正模式， 此时电机自动控制在 1080RPM, 并计算出稳态力矩， 假如是稳态力矩 Tadj=59 oz-ft (干净风道， 外部静压较 小）， 然后微处理器程序检查到第一组力矩至第三组 力矩数据， 而这 3组的力矩数据中最 高挡位转速对应的力矩 Tmax的值分别为 38. 9， 58. 4, 77. 8。 其中， 第二组力矩数据的 最高挡位转速对应的力矩112] 111£^的值的58. 4满足： 110% x T [ l] max < Tadj = 59 < = 110% x T [2] max = 58. 4 x 110% ， 那么， 微处理器就选用第二组力矩数据对应各挡位输 入线 L6、 L5、 L4、 13、 L2、 LI运行电机。 为了提升控制精度， 第二组力矩数据的中每个 力矩需要乘以一个系数 X作力矩微调， 该系数 X=Tadj/T [2] m _ax =59/58. 4=1. 0103。

风道比较脏造成中等程度的外部静压以及风道 很脏造成更高的外部静压情况下的力 矩校正步骤可参照先前 1/2HP ECM电机的例子， 这里不再赘述。 具体实施例三：

如图 5a和图 5b所示， 一种用来替换 PSC电机的 ECM电机力矩自动校正的方法， 所 述的 ECM电机具有定子组件、 转子组件、 机壳组件以及电机控制器， 所述的电机控制器包 括微处理器、逆变电路和挡位检测电路， ECM电机具有若干条设定挡位转速的挡位输入线 ， 挡位检测电路检测挡位输入线的通电状况信号 送到微处理器， 微处理器根据挡位输入线的 通电状况信号选择转速值， 微处理器控制逆变电路驱动定子组件， 其特征在于： 它包括 如下步骤：

步骤 1 ) 微处理器对应挡位输入线 （Ll、 L2、 L3、 L4、 L5、 L6)根据替换下来的 PSC电 机常见的转速来预设定挡位转速， 鉴于实际情况下替换的 PSC电机可能为 6极或者 8极， 需要提供某种机制来选择对应的 2组转速组之一， 分别为高速挡转速组（Vl、 V2、 V3、 V4、 V5、 V6 ) 和低速挡转速组 （V01、 V02、 V03、 V04、 V05、 V06)， 这种机制可以是上两例中 的手动方式也可以是本例中的驱动软件自动识 别。 高速挡转速组的最高挡位转速 （V6 ) 设 定为 900RPM至 1200RPM之间的一个值， 对应一个 6极 PSC电机的额定转速， 低速挡转速 组的最高挡位转速 （V06 ) 设定为 800RPM至 900RPM之间的一个值， 对应一个 8极 PSC电 机的额定转速， 在电机的额定功率的范围内， 由小到大选择 N个功率点， 通过计算的方法 得出每个功率点下的高速挡转速组对应不同的 输出力矩形成 6个一组的力矩数据， 通过计 算的方法得出每个功率点下的低速挡转速组对 应不同的输出力矩形成 6 个一组的力矩数 据， 一共有 2xN组力矩数据并存储在微处理器里面， 其中 N组力矩值属于高速挡转速组， 另外 N组力矩值属于低速挡转速组；

步骤 2 )如果替换下来的 PSC电机铭牌上的电机额定转速模糊不清， 不能知道额定转速 实际数据， 或者安装者希望采用更加简化的方法， 可以通过某种机制如多根挡位输入线同 时通电或者人工跳线的方式使电机进入全自动 力矩校正模式；

步骤 3 ) 电机控制器的微处理器控制电机在高速挡转速 组的最高挡位转速 （V6 ) 运行， 电机运行达到稳态并记录下此时的稳态力矩 Tadjl; 将稳态力矩 Tadjl与属于高速挡转速 组的 N组力矩数据中每一组最高挡位力矩 Tmax进行比较，若当稳态力矩 Tadjl满足 110%x T[M-1] max< Tadjik 110% x T[M]max ， 则选择以 T[M] max所属的该组力矩数据分别对 应多条挡位输入线对应的转速， M = 1， 2， …， N ,当 = 1时， T0max=0;

步骤 4)若步骤 3超时无法达到稳态或者稳态力矩 Tadjl〉 min (110% x T [N]max, Tmax-o) , 其中 min (Α,Β) 为取 Α和 Β的最小值的函数， Tmax-o为 ECM电机的最大力矩，此时电机控 制器的微处理器控制电机在低速挡转速组的最 高挡位转速 （V06) 运行， 电机运行达到稳 态并记录下此时的稳态力矩 Tadj2 _; 将稳态力矩 Tadj2与属于低速挡转速组的 N组力矩数 据中每一组最高挡位力矩 Tmax进行比较， 若当稳态力矩 Tadj2满足 110% X T[M-1] max< Tadj2^110% x T[M]max ， 则选用以 T[M] max所属的该组力矩数据分别对应多条挡位输 入线对应的转速， M = 1， 2， …， N ,当 = 1时， T0max=0;

步骤 5)若步骤 4超时无法达到稳态或者稳态力矩 Tadj2〉 min (110% x T [N] max, Tmax-o) , 则选中低速挡转速组的 Ν组力矩数据中 T[N]max所属的那一组力矩数据分别对应多条挡� � 输入线对应的转速；

步骤 6) 如果按照步骤 5) 选好力矩值， 在脱离力矩校正模式后， 以正常方式在最高 档位 V6或 V06上来运行电机时， 如果实测风量过低， 则需要更换更大马力的电机。

上述所述的高速挡转速组（Vl、 V2、 V3、 V4、 V5、 V6)有 6个挡位转速， V6是 1080RPM, V5是 975RPM, V4是 900RPM, V3是 825RPM, V2是 700RPM, VI是 600RPM; 低速挡转速组 (VOK V02、 V03、 V04、 V05、 V06)有 6个挡位转速， V06是 825RPM, V05是 740RPM, V04 是 700RPM, V03是 660RPM, V02是 600RPM, V01是 550RPM。

上述所述的用户不执行全自动力矩校正模式而 直接运行电机时， 或者需要恢复出厂预 设力矩值而通过某种机制告诉微处理器时， 此时以高速挡位组中最大力矩所在的那一组力 矩值为缺省状态下电机运行的一组力矩数据。

上述所述的选定一组力矩数据 T[M]后， 如果满足 T[M] m _ax 〈Tadjl 110% _X T[M]m _ax ， M = 1， 2， …， N, 那么 T[M]中每个力矩需要乘以一个系数 X 作力矩微调， 该系数 X=Tadjl/T [M]max; 如果满足 T[M] max< x T[M]max , M = 1, 2, ···， N, 那 么 T[M]中每个力矩需要乘以一个系数 X作力矩微调， 该系数 X=Tadj2/T[M]m _ax 。

例如： 选择一台用来替换 PSC电机的 ECM电机， 其额定功率 1/2HP马力， 所述的 ECM 电机的额定功率大于或者等于 PSC电机的额定功率， 该电机的出厂时设置 6根挡位输入线 Ll、 L2、 L3、 L4、 L5和 L6的对应 6个转速和 6个力矩， 这 6个力矩是一组出厂时的力矩 数据； 本具体实施例三采用的 ECM电机的与具体实施例一中的 ECM电机一致的， 其具体的 数据见表 1、 表 2、 表 3所示。 如图 5a和图 5b所示， 当需要替换的 PSC电机的铭牌显示， 额定功率 1/4HP, 额定 转速模糊不清， 不能知道额定转速实际数据， 则用户可使用一台 1/2HP的 ECM电机来代替 该 PSC电机， 通过某种机制如将挡位输入线 L5、 L4、 L3、 L2、 L1 同时通电， 微处理器收 到指令后进入全自动力矩校正模式， 就使电机按 1080RPM的转速运行并进进入稳态， 此时 电机自动控制在 1080RPM, 并计算出稳态力矩 Tadj l , 假如是稳态力矩 Tadj l=25. 7 oz-ft (干净风道， 外部静压较小）， 然后微处理器程序检查到第一组力矩至第四组 力矩数据， 而这 4组的力矩数据中最高挡位转速对应的力矩 Tmax的值分别为 15. 6， 19. 5， 25. 9， 38. 9。 其中， 第三组力矩数据的最高挡位转速对应的力矩 Tmax的值的 25. 9满足： 110% x 19. 5< 25. 7 110% x 25. 9 ， 那么， 微处理器就选用第三组力矩数据对应各挡位输 入 线 L6、 L5、 L4、 13、 L2、 LI运行电机。

若 Tadj l大于 42 oz-ft 超时 （假设超过 1分钟定义为超时） 无法达到稳态， 此时 电机控制器的微处理器控制电机在低速挡转速 组的最高挡位转速 825RPM运行， 电机运行 达到稳态并记录下此时的稳态力矩 Tadj2 _; 假如是稳态力矩 Tadj2=34. 6 oz-ft (干净风 道， 外部静压较小）， 然后微处理器程序检查到第五组力矩至第八组 力矩数据， 而这 4组 的力矩数据中最高挡位转速对应的力矩 Tmax的值分别为 20. 4， 25. 5, 33. 9， 42。其中， 第七组力矩数据的最高挡位转速对应的力矩 Tmax的值的 34. 6满足： 1. 1 x 25. 5<34. 6 < = 1. 1 X 33. 9 = 37. 3 ， 那么， 微处理器就选用第七组力矩数据对应各挡位输 入线 L6、 L5 、 L4、 13、 L2、 L1运行电机， 同时， 第七组 T [3]所有力矩值需要乘以 X= 34. 6/33. 9 = 1. 0206。 如果这样运行电机， 但实际的空调系统的实测风量仍然过小， 则需要更换更大马 力的电机， 如更换 1HP电机。

在脱离全自动力矩校正模式后，用选中的那组 力矩值 T [M]以恒力矩控制模式来运行电 机， 其稳态下的转速就近似对应着替换下来的 PSC电机的各档位转速值。