[发明专利]一种调整封闭式设备内温度的控温装置及控温方法

说明书

技术领域

本发明涉及电源技术领域，尤其涉及一种调整封闭式设备内温度的控温装置及控温方法。

背景技术

电源产品属于电力电子设备，设备中的功率管等器件工作时会产生一定的损耗，这些损耗大部分转化成了热量。在电源产品中，功率器件一般被放置在电源机箱内，为了保证功率管以及其它电子元器件能够在允许环境温度下工作，设备经常使用风扇对其冷却，电源机箱还会有相应的进风口和出风口。

电源机箱内的温度一般是通过风冷风扇来控制的，系统对温度的控制一般体现在对风扇的调速上。现有的温度控制方案，包括如下3类：

第一类是风扇时刻全速工作以实现降低机箱温度。此类方案中，没有相应的温度控制算法，只是将风扇加到稳定的电源上。在机箱热量少的情况下还继续保持较高转速运行，此种情况就产生了不必要的电能浪费，并且会产生持续不断的噪声同时也会缩短风扇的使用寿命，风量大还会使得机箱吸入更多的灰尘。

第二类是通过机箱内环境温度的检测来实现对风扇的控制以实现降低机箱温度。如图1所示，此类方案中有一定的温度控制算法，首先进行温度采样，通过采样获得的反馈的温度信息来控制风扇的转速，电路中一般是通过调节风扇电源电压大小来实现风扇调速。在此种情况下的温度控制具有滞后性，需要采集进风口的温度以及机箱内部环境温度进行对比，由于两者的温度差可能对应多种风扇转速，一般还要考虑实际负载的大小。这种控制方案适用于现有技术中对机箱内温度保持的控制方法，一般这种温度控制的方法还需要加热装置来实现加温。

第三类是通过计算电源的输出功率来控制风扇转速以实现降低机箱温度，如图2所示。此类方案有一定的温度控制算法，通过反馈机箱的输出或输入功率信息来控制风扇的转速，电路中一般是通过调节风扇电源电压大小来实现风扇调速。输入输出功率信息主要反馈了输入输出电流的信息，而电源功率管的损耗除了跟电流有关联之外，还跟开关频率有联系，有些元件的损耗还跟电流的平方有联系。仅仅通过输入输出功率的数值来决定风扇的转速会造成风扇调节的较大误差。

现有技术中的温度采集大多通过温度传感器实现，在控制中一般依赖于进风口环境温度、机箱内部环境温度、排出的空气温度这三个温度点来作为各种算法的输入参数。对于发热的元件，发出的热量通过热传递来对机箱内的各个点进行影响，热量传递可通过传导、辐射、空气对流方式进行，传导中会出现很多热阻不同的部件，辐射中不同的部件表面有不同的辐射系数，空气对流受风量、风速的影响。按照相关原理对涉及热量的这几个环节进行精细计算是非常复杂。

除电源机箱外，很多发热量较大的封闭式设备均需加设风冷风扇，例如电脑主机机箱、大型服务器机柜，单板机箱等等。因此，如何能够简便快速有效的达到调整封闭式设备的内部温度成为需要解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，一种调整封闭式设备内温度的控温装置及控温方法，用于克服现有封闭式设备例如电源机箱中控制温度时存在的检测参数多，计算复杂等问题。

为了解决上述问题，本发明提出了一种调整封闭式设备内温度的控温方法，包括：

预先在封闭式设备中划定检测区，通过采样测试确定各个检测区的温升曲线，通过采样测试确定出风扇调速曲线，以及根据封闭式设备温升值、风扇进风口温度确定出风扇转速的关系曲线；

封闭式设备运行时，根据输入电流或输出电流按照机箱内各个检测区的温升曲线获得各检测区的温升值，利用各个检测区的温升值确定出机箱的温升值；

根据机箱的温升值和进风口温度确定出在当前输入参数下的目标风扇转速；

根据所述目标风扇转速按照风扇转速与转速控制参数之间风扇调速曲线，调整风扇电源的控制参数直到风扇转速达到目标风扇转速。

所述划定检测区，通过采样测试确定各个检测区的温升曲线是通过如下方式获得：

确定机箱内检测区，分析各个检测区中影响该检测区的发热点；

根据发热点数量确定采样测试时的采样测试次数，根据测试次数确定对应的输入电流或输出电流的设定点，根据设定点的参数值计算发热点发热功率的大小；

根据温升值与发热点功率和风扇转速关系式列写矩阵方程，利用最小二乘法拟合求解出最小二乘解，确定温升值与发热点功率和风扇转速的温升曲线。

所述通过采样测试确定出风扇调速曲线是通过如下方式获得：

根据风扇运行特点列写多项式作为风扇转速和控制参数D的关系式；

根据多项式最高次幂确定最少采样测试次数，根据采样测试次数确定控制参数的观测设定点，记录每次观测的控制参数和风扇转速；