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                                                                 变频空调电控系统的设计
                                                                    专用单片机 SPWM 变频
      1。介绍空调变频器的SPWM原理，并以西门子专用单片机C504构成的电控系统为例，说明变频空调器电控系统的基本结构、实现方法及关键技术。
      2。C504中CCU工作原理
　　一般变频空调压缩机分三相交流变频和直流变频两种。C504单片机对这两种类型的压缩机都可以驱动，仅仅是编程方法不同而已。C504由CPU,CCU及异步通信等3部分组成，其中CPU部分和8051完全兼容。CCU部分是其最有特色的独立单元，它包括有独立的定时器、比较器、分频器和寄存器等，可脱离CPU独立工作，其目的是产生频率可变的三相正弦交流电。
     3。周期和偏置量的计算
    假设脉宽调制频率为20kHz，即file:///X:/我的文档/下载的资料，明天做！.files/Image177.gif=20kHz，这就意味着file:///X:/我的文档/下载的资料，明天做！.files/Image177.gif的比较定时器1每隔50μs产生一次中断，在其中断服务程序中形成新的脉冲宽度值，存入比较寄存器之中。由于依时间而变的脉冲序列的脉宽要符合正弦波形的要求，因此实时计算脉宽是不可能的。最通用的方法是在内存建立一个正弦表，在中断服务程序执行过程中周期地读出，送到比较寄存器中，以便形成SPWM波形。在设计中，我们把确定PWM周期的比较定时器1设置成模式1状态，即所谓双边调制状态。这时定时器1正向计数满后，立即反向计数，下溢出后提出中断请求。因之置入定时器。
     4。正弦波形成原理
    CCU的PWM有单边调制和双边调制两种，通过初始化设置，可以任意选择。本文只讨论谐波量比较小的双边调制。三相SPWM波形的产生，是由软件配合CCU内部复杂的硬件结构确定的。脉冲宽度取决于SPWM比较寄存器所存储数据值的大小，这6个寄存器（均为16位）共分3组，分别定义为CCL0,CCH0,CCL1,CCH1,CCL2,CCH2，而且3组相互独立。在每个SPWM周期之前，都由CPU经过正弦表查得，并存入这些寄存器中。若内部定时器1的计数值超过寄存器的值，则对应的输出端口被触发，从而输出1组极性相反的PWM矩形波（其占空比取决于比较器中的值），见图3。每次内部定时器反向计数结束时，产生下溢中断请求，开始新1个PWM周期，并在中断服务程序中产生相应参数。上下桥臂之间的死区的大小，由信号的偏移量决定，该值存于偏置量寄存器中，定义为CT10FX，1个桥臂的驱动波形形成过程如图3所示，一旦周期值（输入到比较定时器1中）、偏移量、3个比较器的值已经输入，当专门用于对比较器定时的内部定时器1被激活后，CCU在没有CPU干预的情况下，独立运行，产生3组独立的PWM脉冲，脉冲宽度值依据置入比较器的值而定。
    5.驱动部分共分3大部分：整流部分、逆变部分和控制部分。其中整流部分包括交流滤波、尖峰吸收、电流检测、整流、滤波等电路。逆变部分包括IPM模块（PM20CTM060）、工作电源部分、光电隔离部分、驱动部分。控制部分主要由C504构成。C504根据室内机送来的控制信息，以及压缩机温度、室外温度和热交换器的温度，选择恰当的运行频率和有关控制信息，通过CPU送入CCU相应的寄存器和定时器1，并起动定时器1，使SPWM脉冲串通过CCO，COUTO；CC1，COUT1；CC2、COUT2输出，经74AC04驱动电路，驱动光耦PS2501，最后送入IPM模块，产生三相正弦波，驱动压缩机电机运转。
　　在驱动部分中，能对交流电电压、电流进行检测，并进行过、欠压、过流保护，同时能根据压缩机温度、热交换器温度和室外温度的变化，调整运行频率，使压缩机脱离危险运行区，避免故障关机的发生。当压缩机运行在危险状态时，如严重过流、压缩机过热（超过120℃）时，能迅速关机，保护系统的安全。PM20CTM060是IPM模块，具有完备的内部保护措施，一旦进入故障状态，F0输出低电平，除关闭外部5V电源外，还通过C504⑨脚通知CPU进入故障状态。
       总结：目前通用型分体变频空调控制系统，用C504作为室内机、室外机控制芯片，不但可以满足功能的需要，而且从可靠性上得到了提高。该芯片适应温度范围广，其中SAB－C504，file:///X:/我的文档/下载的资料，明天做！.files/Image178.gif：0℃～70℃；SAF－C504，file:///X:/我的文档/下载的资料，明天做！.files/Image178.gif：－40℃～85℃；SAH－C504，file:///X:/我的文档/下载的资料，明天做！.files/Image178.gif：－40℃～110℃；SAK－C504，file:///X:/我的文档/下载的资料，明天做！.files/Image178.gif：－40℃～125℃。其工作频率有12MHz，24MHz和40MHz3种。因此，在IPM模块斩波频率和发热允许的情况下，可以使file:///X:/我的文档/下载的资料，明天做！.files/Image177.gif大于10kHz以上，适应范围较宽。如果要开发“一拖多”分体机，可以使用同类型的C508作为控制芯片。

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