变频空调电控系统的设计

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1、变频空调电控系统的设计

2、第1摘要：介绍空调变频器的SP原理，并以西门子专用单片机C504构成的电控系统为例，说明变频空调器电控系统的基本结构、实现方法及关键技术。Abstract:Thispaperintroducestheprincipleofair－conditionertransducer′sSPandexplainsitselectronic－controlledsystem′sbasicstructure,implementingmethodandpivotaltechniquebyaelectro

3、nic－controlledsystembeingmadeofsingle－chipC504,producedbySIEMENS.500)this.style.ouseg(this)">Keyouseg(this)">2C504中CCU工作原理　　一般变频空调压缩机分三相交流变频和直流变频两种。C504单片机对这两种类型的压缩机都可以驱动，仅仅是编程方法不同而已。　　图2为C504内部结构框图。图中可看出C504由CPU,CCU及异步通信等3部分组成，其中CPU部分和8051完全兼容。CCU部分是其最有特色的

4、独立单元，它包括有独立的定时器、比较器、分频器和寄存器等，可脱离CPU独立工作，其目的是产生频率可变的三相正弦交流电。2.1周期和偏置量的计算假设脉宽调制频率为20kHz，即500)this.style.ouseg(this)">=20kHz，这就意味着500)this.style.ouseg(this)">的比较定时器1每隔50μs产生一次中断，在其中断服务程序中形成新的脉冲宽度值，存入比较寄存器之中。由于依时间而变的脉冲序列的脉宽要符合正弦波形的要求，因此实时计算脉宽是不可能的。最通用的方法是在内存建立一

5、个正弦表，在中断服务程序执行过程中周期地读出，送到比较寄存器中，以便形成SP波形。在设计中，我们把确定P周期的比较定时器1设置成模式1状态，即所谓双边调制状态。这时定时器1正向计数满后，立即反向计数，下溢出后提出中断请求。因之置入定时器500)this.style.ouseg(this)">500)this.style.ouseg(this)">2.2正弦波形成原理CCU的P有单边调制和双边调制两种，通过初始化设置，可以任意选择。本文只讨论谐波量比较小的双边调制。三相SP波形的产生，是由软件配合CCU内部复杂

6、的硬件结构确定的。脉冲宽度取决于SP比较寄存器所存储数据值的大小，这6个寄存器（均为16位）共分3组，分别定义为CCL0,CCH0,CCL1,CCH1,CCL2,CCH2，而且3组相互独立。在每个SP周期之前，都由CPU经过正弦表查得，并存入这些寄存器中。若内部定时器1的计数值超过寄存器的值，则对应的输出端口被触发，从而输出1组极性相反的P矩形波（其占空比取决于比较器中的值），见图3。每次内部定时器反向计数结束时，产生下溢中断请求，开始新1个P周期，并在中断服务程序中产生相应参数。上下桥臂之间的死区的大小，由

7、信号的偏移量决定，该值存于偏置量寄存器中，定义为CT10FX，1个桥臂的驱动波形形成过程如图3所示，一旦周期值（输入到比较定时器1中）、偏移量、3个比较器的值已经输入，当专门用于对比较器定时的内部定时器1被激活后，CCU在没有CPU干预的情况下，独立运行，产生3组独立的P脉冲，脉冲宽度值依据置入比较器的值而定。500)this.style.ouseg(this)">　　对于三相变频压缩机来说，必须供给三相正弦波电流。C504的CPU必须向CCU比较寄存器周期地送入三组不同的数据。这些数据来自内部设置的正弦表。

8、每次送数的周期就是P周期，由定时器1溢出时间决定，若干个不同脉宽的脉冲组成的脉冲链就可以形成1个正弦波周期，如图4所示。显然，输出交流电周期是由P周期和脉冲的变化规律决定的。3电机驱动部分的基本硬件结构　　对于空调电控系统，不论室内机、室外机，都必须具备电机驱动的功能。特别是新型变频空调，为了达到静噪效果，室内风机往往采用直流无刷电机型。因此，室500)this.style.ouseg(this)">内机、室外机设计的重点仍是不同类型变频调速电机驱动的设计。图5给出了基本的电机驱动原理框图。　　图5（a）给出

9、了一般三相异步电机驱动框图，全桥的三组桥臂分别由CCO,COUTO;CC1,COUT1;CC2、COUT2驱动，电流值由传感器检测，送至C504的A/D转换单元进行测试。图5（b）,（c）为直流无刷电机的驱动方式，其中图5（b）为内置传感器型的，而图5（c）为无内置传感器，而采用增量位置解码方式工作的。4变频空调室外机驱动部分的设计　　图6所示为我们研究的BPK－II型变频空调电控系统室外机驱动部分