利用XC866 8位微控制器實(shí)現空調室外機風(fēng)扇控制

　　應用背景

　　分體式空調通常包含一個(gè)室外機和幾個(gè)室內風(fēng)機盤(pán)管。室外機包含負責熱交換的壓縮機。為確保能夠根據室外溫度的變化，調節室外機的熱交換量，需要采用風(fēng)扇。通常室外機風(fēng)扇的轉速范圍為250rpm至1000rpm，功耗不超過(guò)100W，典型值為70W。速度指令以模擬格式下達，并向主控制板反饋FG信號。

　　室外機風(fēng)扇的控制有特殊的要求。它需要在不同的氣候條件下可靠地啟動(dòng)和運行。在遭遇室外強風(fēng)的情況下，風(fēng)扇葉片可能會(huì )反向旋轉。在強臺風(fēng)條件下，電機可能只會(huì )達到最高速度的一半。同時(shí)為了出于生產(chǎn)便利考慮，還有其他一些要求。因此，最好選擇不受電機參數影響、對組件公差或生產(chǎn)變化不敏感的控制方法。

　　傳統的室外機風(fēng)扇采用梯形換相的無(wú)刷直流電機。梯形控制具備多種優(yōu)勢，例如易于控制、大轉矩和可靠的性能。不過(guò)，由于與生俱來(lái)的轉矩脈動(dòng)，梯形換相可導致音頻噪聲，尤其在電機低速運轉條件下。為降低音頻噪聲，同時(shí)滿(mǎn)足所有應用要求，本文提出了一種采用英飛凌8位微控制器XC866實(shí)現簡(jiǎn)化正弦控制的方案。

　　英飛凌室外機風(fēng)扇解決方案

　　XC866是高性能的XC800 8位微控制器家族的一員，以兼容行業(yè)標準8051處理器的XC800內核為基礎。XC866具備一個(gè)專(zhuān)用的三相電機控制單元——捕獲比較單元6(CCU6)，和一個(gè)包含多種擴展功能的10位模數轉換器(ADC)。這些特性使XC866成為低端三相電機控制的理想之選，例如無(wú)刷直流電機和感應電機。XC866的其他特性包括一個(gè)UART、一個(gè)SPI接口和三個(gè)16位定時(shí)器。圖2為XC866 8位微控制器的框圖。

　　圖3為風(fēng)扇變頻器的系統框圖。微控制器、柵極驅動(dòng)器和6個(gè)IGBT安裝在同一個(gè)電路板上。該電路板通常安裝在電機機殼內。310V直流電壓直接接至變頻器電路板，因此，無(wú)需任何整流器級。由于具備適用的特性和可靠的品質(zhì)，英飛凌分立式IGBT IKD04N60R和柵極驅動(dòng)器6ED003L06-F被該應用選中。

　　在實(shí)際運行當中，風(fēng)扇電機可能會(huì )處于以下?tīng)顟B(tài)：STOP、CHECK_DIR、BRAKE、RAMP和SINU。加電后，一個(gè)程序(CHECK_DIR狀態(tài))將被調用，用于檢查風(fēng)扇電機的旋轉狀態(tài)。如果處于靜止不動(dòng)的狀態(tài)，電機將采用梯形換相(RAMP狀態(tài))方法實(shí)現啟動(dòng)，因為這種方法可提供更強的啟動(dòng)轉矩。成功啟動(dòng)后，控制方式轉換成正弦調制(SINU狀態(tài))，旨在降低音頻噪聲。不過(guò)，如果電機在加電后向相反的方向旋轉，軟件就會(huì )對電機進(jìn)行制動(dòng)，直至電機靜止不動(dòng)(BRAKE狀態(tài))。制動(dòng)力根據初始旋轉速度計算。例如，如果風(fēng)扇葉片的轉速為400rpm，那么相對于轉速為200rpm的風(fēng)扇葉片，電機制動(dòng)就需要更大的電流。