變頻空調室外機驅動(dòng)控制系統設計
加入技術(shù)交流群
2 驅動(dòng)控制系統的PWM以及信號采樣
采用單個(gè)MCU來(lái)控制PFC、兩個(gè)永磁同步電機以及其他控制需要13路PWM輸出和多達12個(gè)模擬信號采樣。其中PFC需要1個(gè)PWM輸出和2個(gè)模擬信號采樣，每個(gè)電機需要6路PWM輸出和3個(gè)模擬信號采樣，另外空調系統需要4個(gè)溫度采樣，而且PFC和電機控制需要實(shí)時(shí)采樣模擬信號，否則引起的延時(shí)會(huì )導致控制響應速度慢，降低動(dòng)態(tài)性能。如何分配和管理這3個(gè)控制模塊的PWM輸出以及模擬信號采樣比較困難。
針對變頻空調器的要求，對驅動(dòng)控制系統的PWM設置如下：壓縮機電機驅動(dòng)采用3個(gè)PWM模塊6個(gè)輸出通道，并設置為上升一下降計數方式，載波頻率為5 kHz(周期為200μs)；風(fēng)機電機驅動(dòng)也采用3個(gè)PWM模塊6個(gè)輸出通道，并設置為上升一下降計數方式，載波頻率為10kHz(周期為100μs)；PFC采用1個(gè)PWM模塊的1個(gè)輸出通道，并設置為上升計數方式，載波頻率為20 kHz(周期為50 μs)。
同時(shí)針對變頻空調的信號采樣進(jìn)行如下設置：由于變頻空調系統的溫度采樣和內部芯片溫度采樣的實(shí)時(shí)性要求比較低，需要針對ADC模塊的采樣處理進(jìn)行優(yōu)化設計。第一，允許每一個(gè)ADC通道有不同的觸發(fā)源；第二，可設置ADC通道的轉換優(yōu)先級。在功率因數校正中，變換器的電流采樣信號受開(kāi)關(guān)噪聲的影響，在開(kāi)關(guān)點(diǎn)上經(jīng)常會(huì )出現高頻振蕩，因此需要通過(guò)計算的開(kāi)關(guān)信號占空比確定開(kāi)關(guān)器件的導通時(shí)間和關(guān)斷時(shí)間，并根據導通時(shí)間和關(guān)斷時(shí)間計算出一個(gè)最佳的信號采樣點(diǎn)以進(jìn)行信號采樣。在壓縮機、風(fēng)機驅動(dòng)系統的電流采樣中，由于三相電流對稱(chēng)，因此只需分別同時(shí)采樣兩相電流，同時(shí)由于變頻空調中采用分流電阻器方式采樣，因此在空間電壓矢量PWM(SVPWM)方式中的不同扇區分別同時(shí)采樣不同的兩相電流，并由PWM計數器等于零來(lái)觸發(fā)采樣，如表1所列。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/161944.htm
為了滿(mǎn)足電機驅動(dòng)和PFC控制的需要，還需保證有兩個(gè)ADC采樣保持電路，允許兩個(gè)信號同時(shí)采樣，并允許選擇不同的兩個(gè)通道同時(shí)采樣。
3 定制的雙核MCU
針對變頻空調室外單元控制的需求，專(zhuān)門(mén)定制了變頻空調專(zhuān)用的雙核MCU，其時(shí)鐘頻率高達60 MHz，并提供7個(gè)片上增強型PWM模塊，每個(gè)PWM提供2個(gè)PWM輸出通道，且每個(gè)模塊之間可以設置移相及同步。高速ADC模塊的轉換速度為4．6 Msps，即每個(gè)信號的采樣轉換只需要216 ns。以CPU為核心處理加專(zhuān)用控制加速器CLA的雙核結構，各自有獨立的總線(xiàn)，可以分別運行不同的控制程序，從而提高系統的安全性。
為了提高整個(gè)室外控制系統的集成度和降低元器件的數目，在芯片中集成了更多的片上模塊，主要在以下幾個(gè)方面進(jìn)行創(chuàng )新性設計：
①集成了雙10 MHz的片內時(shí)鐘源，可以通過(guò)PLL倍頻至60 MHz作為系統時(shí)鐘，提供給CPU、CLA和其他外設。這兩個(gè)時(shí)鐘源可相互備份，當其中一個(gè)失效時(shí)，可迅速切換到另外一個(gè)，使控制器繼續正常運行。在降低成本的同時(shí)提高了系統的抗干擾性。另外在片內集成了溫度傳感器檢測芯片內部溫度，通過(guò)專(zhuān)用的算法來(lái)補償片內時(shí)鐘源的溫度漂移，滿(mǎn)足了室內機通信等外設對時(shí)鐘源輸出精度的要求。
②集成了3個(gè)響應時(shí)間為30 ns的模擬比較器和10位精度的片內DAC，比較器的輸出可以直接關(guān)斷或屏蔽PWM的輸出，從而可以實(shí)現電機、PFC的保護，提高了過(guò)流、過(guò)壓保護的實(shí)時(shí)性，減少了電機過(guò)流退磁的現象。
③集成了片內電源電壓檢測電路以及預防控制代碼運行出錯的監控模塊，進(jìn)一步提高系統的安全性。
4 實(shí)驗結果
圖4為基于雙核MCU的變頻空調室外機控制系統，對其進(jìn)行了實(shí)驗驗證。
霍爾傳感器相關(guān)文章:霍爾傳感器工作原理
霍爾傳感器相關(guān)文章:霍爾傳感器原理
評論