基于DSP的精細空調風機把持器的設計

摘要：目前電子信息技巧疾速發展，而電子信息設備的牢靠運行，對環境的溫度濕度等有較高的請求，因而精密空調應運而生，并得到了普遍的利用和發展。精密空調風機控制器作為汽車的空調控制系統中風機的能源驅動設備，是廣泛使用的汽車空調控制系統中的一個極為癥結的部位，因此也逐步成為空調制冷行業的一個備受關注的研討重點。本文所先容的新型精密空調風機控制器的設計和組裝從客戶的實際需要動身，在統籌一般使用的控制器電路的功效基本之上，增長了多種系統防護跟掩護功能。在此行業同類產品中處于較為進步的程度。該精密空調控制器采用調壓調速方式，由主電路和控制電路兩局部組成，微電路處理器的芯片組采取DSP芯片MC56F8025,機房空調顧名思義其是一種專供機房使用的高精度空調，因其不但可以控制機房溫度，也可以同時控制濕度，因此也叫恒溫恒濕空調機房專用空調機，另因其對溫度、濕度控制的精度很高，亦稱機房精密空調。，它是Freescale公司出產的最為先進精密的控制器芯片組。

前言

跟著電子信息技術的快捷發展，人們也越來越器重電子設備在運行時的穩定性。電子設備運行的穩定性，不僅依附于設備本身設計的可靠性，還在很大的水平上受到四周環境的影響。假如環境變更很快，或者忽高忽低極不穩定，必定會影響電子設備的正常運行，縮短其使用壽命。日常生涯中所見的的空調風機控制器的電子電路的設計十分簡略，功能極其單一，并且不存在可恢復性，顯然是不能知足設計的刻薄的要求的。因此咱們須要一種擁有更高機能和精度的空調來滿意此要求，因此精密空調便發生了，并很快運用于事實中。目前在精密空調風機控制器中，能源設備應用較多的是三相異步電動機。家喻戶曉的是異步電念頭具備多種調速辦法，當初最常應用的是變頻調速，然而因為變頻調速具有本錢較高，電磁干擾對精度影響較大，控制較為艱苦的毛病，在良多場所下使用受到限度。在此條件下控制器構造極其簡單，成原形對低廉的調壓調速控制器便在精密空調風機調速控制系統中得到更為廣泛的應用。

1.精密空調控制系統現狀

隨著計算機微型控制器而發展的電子技術的飛速發展及電力電子器件的設計與應用極大地推進了精密空調風機控制系統的高速發展和技術上的一直完美。因為變頻調速實現調速的方式是改變改變定子的供電頻率來改變同步轉速，調頻的精度得以保證。因此變頻調速的調速性能具有高精度、高效力、高范疇的特色。固然目前變頻調速是主流方向，但是仍存在許多問題，例如成本高，元器件規格要求高，電路復雜，結構和控制方法龐雜，破壞后維修成本高級。最重要的是變頻調速進程中產生的高次諧波會對附近的用電設備產生諧波傳染，迫害周圍設備的健康運行。

2.空調風機調壓調速系統

空調風機采用的是三相異步電動機，三相異步電動機定子繞組采用的是三角型連接方式，每一相繞組和一個TRIAC串聯后分辨銜接到三相電源的三相。DSP產生觸發脈沖，觸發脈沖經過光耦合隔離后將光耦的受控側導通，TRIAC的門極經過光耦與輸入電源側聯通，當門極通過足夠的電流時，將TRIAC導通，通過轉變TRIAC的觸發角來控制電壓的有效值。三相交換調壓調速電路采用的是三相三線式，定子的各相電壓和穩態時的各相電流都是對稱的。每半個周期控制一次TRIAC觸發角，以此來調節輸出電壓的有效值，達調速目標。異步電機是阻理性負載，在通過的電壓為零時電流并不為零，故晶閘管的導通情形不僅僅與觸發角有關，還與電動機的功率因數角有關。

2.1控制電路硬件設計

控制電路使用Freescale公司研制的MC56F825，實現對主電路的控制，并對電壓過零點、電流、環境溫度等多個信息進行實時檢測。時鐘信號輸入采用的是8MHz外部晶振經過內部倍頻產生32MHz的系統時鐘。控制芯片MC56F825采集冷凝管壓力信號、電流信號、電壓過零信號、經過軟件處理后，輸出觸發脈沖：在控制電路中設有三途經零檢測電路，應用控制芯片所具有的三個中斷分離對線電壓進行過零檢測，然后通過軟件實現缺相、相序檢測和頻率異常檢測，另設有風機工作電流檢測電路，對一相線電流進行檢測，聯合過零信號計算風機工作時的功率因數角。控制器采用MAXIM公司研發的MAX3232收發器進行電平轉換，以實現控制器和PC機之間的串行通訊。另外，控制器設有雙向可控硅溫度檢測電路、環境溫度檢測電路等一系列異常檢測電路，以及按鍵、數碼管這些簡單便利的人機接口。控制器使用DSP芯片，它具有成本低、配置機動等優點，被廣泛應用于很多產業控制、活動控制、電源治理和醫療檢測設備等。56F8025系列DSP領有豐盛的外設接口，每一個外設接口均可獨自封閉，這樣便可節儉外力。

精細空調個別應用在電子信息裝備比擬多的場合，電磁煩擾大，極輕易對風機把持器的節制芯片造成干擾，使得系統無奈畸形工作。故為了進步體系的穩定性，除了在電路設計及PCB制版中增加防干擾辦法，還在系統中增添了外部看門狗模塊，這樣當程序呈現過錯時，可讓掌握芯片復位，即可保障系統的穩固性。

2.2控制電路軟件的設計

實現DSP控制調壓調速的要害是軟件程序。控制芯片MC56F8025通過中止獲取三相輸入電壓的過零點信號，通過AD獲取冷凝管的壓力信號，經由盤算得到TRIAC觸發脈沖的角度，而后通過IO輸出的方法輸出觸發脈沖。DSP同時剖析處置獲取的三個線電壓的過零信號，進行缺相相序檢測以及頻率異常檢測。另外DSP還對溫度信號進行分析，并在控制器涌現異常時做出相應的維護措施，同時通過數碼管顯示異樣起因。

3.主電路硬件設計

主電路采用雙向可控硅觸發電路。該電路使用MOC3061系列光電雙向可控硅驅動器，此光電耦合器的輸出為正弦波，波形不畸變、無噪音，能夠用直流低電壓小電流來控制高電壓、大電流。而且具有成本較低、結構設計簡單、可靠性高等長處。雙向可控硅觸發電路是主電路中無比關鍵的部位，該部位電路的損壞會直接導致全部系統瓦解。故必需設計保護電路以便對其進行保護。雙向可控硅的保護主要包括以下兩種：電壓保護、電流保護。電路正常工作時，我們把超過雙向可控硅能蒙受的最頂峰值電壓的最大脈沖稱為過電壓，過電壓產生的原因有很多，包含電網電壓的劇烈穩定或者干擾、雷擊等。另外，當雙向可控硅關斷，正向的電流降落至零時，他的內部會殘留很多的截流子，在反向電流作用下，也會產生異常高的電流尖峰，若這個尖峰超過了雙向可控硅容許的最大峰值電流，就會損壞元器件。

4.結語

現在精密空調風機的調速系統多采用變頻調速的方式,精密空調是是工藝性空調中的一種類型，通常我們把對室內溫、濕度波動和區域偏差控制要求嚴格的空調稱之為恒溫恒濕空調。恒溫恒濕廣泛應用于電子、光學設備、化妝品、醫療衛生、生物制藥、食品制造、各類計量、檢測及實驗室等行業。，但是變頻調速在實際應用中有種種制約，因此文章介紹了一種比較先進的基于DSP的空調風機調壓調速控制器。它在兼顧普通控制器功能的同時，還戰勝了普透風機控制器保護后不能回復的弱點。過零檢測倏地正確，可保證調壓調速的動靜態性能。