数字化模糊控制空调系统
本文介绍了一套性能优良,价格低廉的全直流数字化模糊控制分体空调系统。该系统使用Infineon的高性能价格比8位单片机C504/C508的资源,在优化电流控制相位角的基础上,采用模糊控制技术实现压缩机运转智能控制,大大降低了电机峰值电流,转矩脉动和转速波动。
系统概述
永磁直流无刷电机（BLDC）具有结构简单,高效,低噪声,高功率密度,起动扭矩大,寿命长等十分优越的特性,在家用电器（空调,洗衣机,冰箱等）和IT周边产品（打印机,软驱,硬盘等）中得到广泛的应用。典型的永磁直流无刷电机系统如图1所示。永磁直流无刷电机性能的发挥,除了电机本身设计合理外,还要靠微控制器在实际运行时根据转子具体位置输出相应的PWM脉冲。该微控制器应是带多路（6路或以上）PWM输出的嵌入式单片机。
Infineon的8位单片机C504/C508正是如此。它们以8031核为基础,并遵循80C32工业标准,除了增加A/D转换等外围接口电路外,还增加了非常适合交流电机/无刷直流电机控制的全数字化PWM输出电路：捕捉/比较单元（CCU,如图2所示）。
CCU具有7路输出,其中CC0～CC2和Cout0～Cout2分别为上三路和下三路基波信号,它们的相序由三个中断输入信号INT0～INT2编码控制。电机各相间换流既可由单片机内部的专用硬件（块交换逻辑）控制,也可通过软件编程控制。Cout3是分辨率高达50ns的高频PWM信号,既可以单独输出,也可叠加在输出Cout0～Cout2的有效电平上（突发模式）,从而省掉相应外部电路。CTRAP为紧急中断输入,如果此脚为低,前述六路基波信号立即处于事先定义的状态。Cout3的PWM信号既可以是单边（锯齿波）调制,也可以是双边（三角波）调制。在双边调制时,CCx和Coutx为互补信号,其死区时间可通过Offset Register的值加以控制。C504/C508还具有16K/32K（可编程一次）的OTP存储器和512/1280的内部RAM,带给用户极大的灵活性。
本文所介绍的空调系统分室内机和室外机两大部分,其系统框图如图3(a)和(b)所示。在室外机系统中,C508是核心,要控制压缩机（永磁直流无刷电机,无传感器控制）,室外风机（永磁直流无刷电机,带霍尔传感器）,电子膨胀阀（步进电机）,四通阀（冷/热控制）等。另外C508还有四路温度输入,交流电压/电流输入等。其中压缩机电机由C508的CCU控制,特别设计的反电势提取电路负责提供电机转子位置信号给C508的块交换逻辑,整个过程由硬件自动完成,大大减轻系统软件负担。
室外风机的控制则由软件编程通过C508的普通I/O口实现,霍尔元件提供的转子位置信号通过中断INT7～INT9输入,而所需的高频PWM信号（10KHz）则来自C508定时器2（T2）的第三路输出T2CC3。
该系统中的开关电源采用了Infineon普通8脚DIP封装的SMPS集成芯片COOLSET TM：TDA16832和TDA16833。它里面不仅有常见的开关电源控制电路,而且还集成了Infineon的高性能MOS管COOLMOS
