数字化模糊控制空调系统

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1、数字化模糊控制空调系统

2、第1系统概述永磁直流无刷电机（BLDC）具有结构简单，高效，低噪声，高功率密度，起动扭矩大，寿命长等十分优越的特性，在家用电器（空调，洗衣机，冰箱等）和IT周边产品（打印机，软驱，硬盘等）中得到广泛的应用。典型的永磁直流无刷电机系统如图1所示。永磁直流无刷电机性能的发挥，除了电机本身设计合理外，还要靠微控制器在实际运行时根据转子具体位置输出相应的P脉冲。该微控制器应是带多路（6路或以上）P输出的嵌入式单片机。Infineon的8位单片机C504/C508正是如此。它们以8031核为基础，并遵循80C32工业标准，除了增加A/D转换等外围接

3、口电路外，还增加了非常适合交流电机/无刷直流电机控制的全数字化P输出电路：捕捉/比较单元（CCU，如图2所示）。CCU具有7路输出，其中CC0～CC2和Cout0～Cout2分别为上三路和下三路基波信号，它们的相序由三个中断输入信号INT0～INT2编码控制。电机各相间换流既可由单片机内部的专用硬件（块交换逻辑）控制，也可通过软件编程控制。Cout3是分辨率高达50ns的高频P信号，既可以单独输出，也可叠加在输出Cout0～Cout2的有效电平上（突发模式），从而省掉相应外部电路。CTRAP为紧急中断输入，如果此脚为低，前述六路基波信号立即处于事先定义的状态。C

4、out3的P信号既可以是单边（锯齿波）调制，也可以是双边（三角波）调制。500)this.style.ouseg(this)">在双边调制时，CCx和Coutx为互补信号，其死区时间可通过OffsetRegister的值加以控制。C504/C508还具有16K/32K（可编程一次）的OTP存储器和512/1280的内部RAM，带给用户极大的灵活性。本文所介绍的空调系统分室内机和室外机两大部分，其系统框图如图3(a)和(b)所示。在室外机系统中，C508是核心，要控制压缩机（永磁直流无刷电机，无传感器控制），室外风机（永磁直流无刷电机，带霍尔传感器），电子膨胀阀（

5、步进电机），四通阀（冷/热控制）等。另外C508还有四路温度输入，交流电压/电流输入等。其中压缩机电机由C508的CCU控制，特别设计的反电势提取电路负责提供电机转子位置信号给C508的块交换逻辑，整个过程由硬件自动完成，大大减轻系统软件负担。室外风机的控制则由软件编程通过C508的普通I/O口实现，霍尔元件提供的转子位置信号通过中断INT7～INT9输入，而所需的高频P信号（10KHz）则来自C508定时器2（T2）的第三路输出T2CC3。该系统中的开关电源采用了Infineon普通8脚DIP封装的SMPS集成芯片COOLSETTM：TDA16832和TDA1

6、6833。它里面不仅有常见的开关电源控制电路，而且还集成了Infineon的高性能MOS管COOLMOSTM。COOLSETTM系列功率可达40）来充当。所谓IPM，就是将功率变换电路，驱动，保护，检测，辅助电源都集成在一个模块内。在实际使用中经常会遇到一些问题。首先，强弱电在一起，干扰问题很头痛；其次，功率变换电路的发热会引起对高温敏感的弱电部分参数变化，工作点不稳；再次，灵活性差，用户调整困难，往往造成误保护，甚至频敏动作，影响整机稳定性和可靠性。最后，IPM模块内部任一成分损坏，整个模块必须更换，无形中增加了成本，影响整机的竞争力。500)this.sty

7、le.ouseg(this)">由于这些问题的存在，在本系统中我们采用Infineon/Eupec的最新集成功率模块EasyPIM作系统的功率变换电路。驱动和保护电路采用外接方式，可采用分立电路也可采用专用集成芯片。EasyPIM内部集成了一个整流桥，一个逆变桥一个NTC温度传感器（如图5(b)所示），外形精巧，（如图5(a)所示），有些型号还有泵升（braking）电路。由于构成逆变桥的IGBT采用Infineon的NPT技术生产，几乎没有拖尾电流，又有很强的抗电流冲击能力。它能耐短路电流达20μs，而且在10倍额定电流和很高电流变化率时，也不会出现闩锁现象，

8、性能十分优良。EasyPIM的基层采用独特材料制成，导热性能良好。特别值得一提的是，它的安装技术也很独特，只需两个小钢片把它夹钳在散热器上即可（图5(c)），十分有利于大批量生产。