基于SPMC75F2413A單片機在AC變頻空調(diào)的應(yīng)用設(shè)計

1 引言

隨著我國國民經(jīng)濟的發(fā)展和人民物質(zhì)文化生活水平的不斷提高，空調(diào)器已廣泛應(yīng)用于社會的各種場合，直流變頻空調(diào)器因具有節(jié)能、低噪、恒溫控制、全天候運轉(zhuǎn)、啟動低頻補償、快速達到設(shè)定溫度等性能，使空調(diào)的舒適性大大提高，將越來越受到人們的喜愛。單片機技術(shù)的廣泛應(yīng)用，直流變頻技術(shù)及模糊控制技術(shù)在空調(diào)器嵌入式控制領(lǐng)域的成功應(yīng)用，半導(dǎo)體功率器件的迅速發(fā)展為直流變頻控制的推廣提供了技術(shù)保障。

本設(shè)計方案的AC變頻空調(diào)控制器由室內(nèi)機控制器、室外機控制器兩部分組成?；?a class="contentlabel" href="http://2s4d.com/news/listbylabel/label/SPMC75F2413A">SPMC75F2413A 的優(yōu)越性能，用其設(shè)計室外機AC變頻控制器，容易實現(xiàn)產(chǎn)品模塊化、智能化特點，控制參數(shù)采用開放式結(jié)構(gòu)，便于與各種壓縮機聯(lián)結(jié)，從而能夠在最短的時間內(nèi)根據(jù)不 同廠家的要求進行產(chǎn)品的升級換代。以這種方式，產(chǎn)品可以更快地推向市場，獲得時間上的競爭優(yōu)勢。本控制器含有以下關(guān)鍵技術(shù)：

1、模糊控制技術(shù)：依據(jù)室內(nèi)環(huán)溫、管溫，室外環(huán)溫、管溫、壓縮機排氣溫度、壓縮機過載保護溫度、壓縮機電流等參數(shù)建立模糊邏輯關(guān)系，控制壓縮機的運轉(zhuǎn)速度、室外風(fēng)機及其它負載運行；

2、高效的三次諧波注入基于DDS的SPWM發(fā)生技術(shù)，充分利用電源電壓、精確的頻率調(diào)整、實時的電壓補嘗功能，使壓縮機更有效工作;

3、模塊控制保護電路：當(dāng)模塊有保護信號輸出時，通過硬件電路斷開PWM 模塊輸出控制信號，以達到保護模塊的效果，并且可靠的給單片機模塊保護信號；

4、EMC 及可靠性設(shè)計技術(shù)：在掌握空調(diào)的干擾機理的前提下，硬件設(shè)計重點考慮以下幾點：電源電路設(shè)計、濾波電路參數(shù)設(shè)計、印制板地線及信號線設(shè)計，并且軟件采用容錯技術(shù)。

2 系統(tǒng)總體方案介紹

本AC變頻空調(diào)系統(tǒng)分室內(nèi)機系統(tǒng)和室外機系統(tǒng)兩部分，其中室內(nèi)機系統(tǒng)主要是系統(tǒng)一些邏輯狀態(tài)信息的處理，而室外機系統(tǒng)主要是壓縮機的變頻驅(qū)動部分。在本系統(tǒng)方案中室內(nèi)機選用的是SPCE061A實現(xiàn)的，SPMC75F2413A主要是應(yīng)用在變頻驅(qū)動部分。因此室內(nèi)機系統(tǒng)在此不再詳述。室外機的電路結(jié)構(gòu)框圖如圖 2.1。

圖 2.1室外機系統(tǒng)框圖

這個系統(tǒng)的基本工作流程：

室外機的主控MCU（SPMC75F2413A）隨時接收來自室內(nèi)機的控制和狀態(tài)信息，從而去控制室外的風(fēng)機、四通閥和壓縮機，完成相應(yīng)的控制功能。同時還會將室外機的一些狀態(tài)和室外的一些溫度信息傳回室內(nèi)機。以供室內(nèi)機做控制之用。

3 系統(tǒng)硬件設(shè)計

系統(tǒng)電路原理圖如圖 3.1。其中PS21865A三相功率全橋電路模塊，用來實現(xiàn)PWM信號的功率合成，從而驅(qū)動壓縮機。ULN2003A是集電極開路輸出的功率反向器，主要用來驅(qū)動系統(tǒng)中的繼電器，從而控制風(fēng)機和電磁閥。SPMC75F2413A單片機的主要作用：1. 根據(jù)室內(nèi)機命令控制整個系統(tǒng)。2. 完成AC變頻壓縮機的變頻驅(qū)動信號的產(chǎn)生和控制功能。

圖 3.1中的Power_Line是一種半雙工的電流環(huán)變換電路，它主要是利用電源和一條專用的通信線，使室內(nèi)外構(gòu)成一個電流環(huán)，電流環(huán)由室內(nèi)機供電。這個電路為室內(nèi)外機提供一條通信回路。SPMC75F2413A合成的注入三次諧波的SPWM信號經(jīng)IOB0~5輸出，經(jīng)緩沖和光隔后輸入PS21865A，而后輸出控制電機。SPMC75F2413A的IOB6是錯誤偵測輸入端，通過對其傳回信號的檢測，一旦PS21865A出現(xiàn)工作異常（如過壓、欠壓、過流、過熱），驅(qū)動硬件會立即禁止PS21865A工作，同時申請中斷，請求CPU處理。IOA0~3為模擬輸入口，主要是溫度傳感器接口和直流高壓測量接口。IOC8~10為控制四通閥和外風(fēng)機的控制。