基于DSP的多联空调机组控制.pdf

基于 DSP 的多联空调机组控制 林勇 （无锡商业职业技术学院电子工程系，江苏 无锡 214026） 摘 要 多联空调机组控制系统是将变频模块、变频压缩机和制冷系统有机集成一体的控制单 元，其技术核心就是变频控制模块。结合矢量脉宽控制技术、智能功率模块和数字信号处理 器件，实现一个基于 DSP 和 IPM 的矢量控制变频调速系统。该文对系统的工作原理、硬件和 软件进行了分析和研究。测试结果表明，系统具有良好的动、静态性能。 关键词 多联空调机组 数字信号处理器(DSP) 控制 1、引言 多联变频空调系统以其强大的潜力和应用优势，逐渐成为空调器的发展方向之一 [1] 。其由一台室外机拖多台室内机，室内机的开机台数由用户根据需要决定，室外的 制冷压缩机的频率，不但随室内负荷的变化而 变化，而且随着室内机的开机台数变化， 流量控制的电子膨胀阀的开度控制也是与压缩机频率、室内机的开机台数和及室内负 荷等有关，控制系统比较复杂 [2] 。目前普遍采用正弦脉宽调制（SPWM）控制实现变频， SPWM 以追求电压的正弦波为目标。电压空间矢量脉宽调制（SVPWM ）则将电动机和逆 变器看作为一体，着眼于如何使电动机获得幅值恒定的圆形磁场。SVPWM 调制具有转 矩脉动小、噪音低、直流电压利用率高等优点，在变频器产品中得到广泛的应用。另 外，现在市面上的多联变频空调机组大多都是采用单片机来控制。但单片机的处理能 力有限，特别是采用矢量变换控制的系统，由于需要处理的数据量大，实时性和精度 要求高，单片机往往不再能满足要求。数字信号处理器(Digital Signal Processor) 既增强了微处理器的数据处理能力，又在片内集成了大量的外围接口，因而在控制系 统中得到广泛应用。DSP 通常采用哈佛结构，将程序存储空间与数据存储空间分开， 并且各自拥有自己的数据总线和地址总线，采用流水线技术，可以高速连续进行乘法 和累加运算。DSP 在提高速度的同时，片内集成了越来越多的外围接口，从而大大提 [3] 高其功能 。 基于以上考虑，开发基于 DSP 控制的多联变频空调机组，采用 SVPWM 技术，具有 一定的实际应用意义。 2、矢量控制原理 矢量变换控制是在电机统一理论、机电能量转换和坐标变换理论的基础上发展起 来的 [ 3 ][4 ] ，具有先进性、新颖性和实用性的特点，矢量控制的思想就是将异步电动机 模拟成直流电动机来控制。通过三相静止轴系 ABC →两相静止轴系αβ→两相同步旋 转轴系 MT 两次坐标变换。在 MT 坐标下面，将定子电流矢量分解为按转子磁场定向 15 的两个直流分量 im1 ，it 1 ，并对其加以分别控制。控制 im1 ，相当于控制磁通；控制 it 1 相 当于控制转矩。这样，便将异步电动机的多变量强耦合的非线性系统进行了解耦控制， 实现象直流机的控制方式及效果。矢量控制方程[4 ] ： L Ψ m i （1 ） 2 m1 T P + 1 2 R L ω − 2 i m i s t2 t1 （2 ） Ψ T Ψ 2 2 2 控制系统根据电流模型进行转子磁链的观测，通过检测定子电流，并经三相坐标 系(ABC