直流变转数空调微电脑控制器的技术研究

摘要

传统空调器（定速空调）的温度控制是通过温度传感器感受室内温度变化，来控制压缩机的开、停（压缩机以恒定的转速运行），它不能根据环境温度变化，及时调整空调器工作状态（即压缩机转速）。因此，传统空调器存在机械、能源浪费大、温度舒适度差等问题。近几年出现的变频空调能够根据室内温度变化，连续、动态、实时地对压缩机变频调速，即调节温度，并在压缩机控制技术上采用了模糊控制方案，克服了传统空调器在室温波动时压缩机工作状态频繁切换的问题。
　　无刷直流电动机利用电子换相代替机械换相，不但具有直流电动机的调速性能，而且体积小效率高，在许多领域已得到了广泛应用。采用无位置传感器控制技术后，不但克服了外置式位置传感器的诸多弊病，而且进一步拓宽了无刷直流电机的应用领域。目前，将无位置传感器的无刷直流电机应用在变频空调中，已成为现代变频空调器控制技术的发展方向。
　　本文以研制、开发全直流变转速空调产品为依托，从理论和实践两个方面对直流变转数空调的室外机微电脑控制板的研制开展了较为全面的研究和讨论。具体工作包括：
　　（1）对于空调器室外控制主板的弱电和强电隔离方案作了详细介绍，提出了较为安全的电源设计方案。
　　（2）在无传感器的无刷直流电机控制方面，对反电动势过零检测方法和换相点检测方法进行了改进，并用于产品设计中，同时详细讨论了基于单片机ST7MC1对无刷直流电机的控制。
　　（3）针对舒适性及相关指标，利用模糊控制算法对压缩机和电子膨胀阀的变化进行了实时控制。
　　目前，空调器的设计、测试基本完成，其调节温度精度高、节能效果好、保护功能完善、运行安全性高。

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Contents

1 绪论

1.1 直流变频空调技术的研究背景

1.2 变频调速技术发展概况

1.3 主要研究内容和研究意义

2 总体设计方案

2.1 空调工作原理

2.2 变频空调器总体设计及系统组成

2.3 系统主要功能要求

2.4系统运行模式

2.5 系统保护功能

2.6 系统软件设计概述

3 无刷直流电动机控制技术

3.1 无刷直流电动机结构及工作原理

3.2 反电势过零检测转子位置技术

3.3 ST7MC1在无刷直流电机控制中的应用

4 直流变频空调室外主控板硬件设计

4.1 室外电源电路

4.2 室外主控电路设计

4.3 逆变模块硬件设计

4.4 直流风机驱动模块

5 室外机控制板软件设计

5.1 室外机主控程序流程

5.2 通讯模块

5.3 检测程序流程

5.4 变频空调器的模糊控制

5.5 压缩机控制软件设计

5.6 外设驱动软件设计

6 软硬件抗干扰设计

6.1 干扰源及耦合方式

6.2 硬件抗干扰技术

6.3 软件抗干扰设计

7 环境与系统调试

7.1 环境开发软件的主要功能

7.2 系统调试串行通信组件介绍

7.3 数据定义

7.4 系统界面设计

结 论 与 展 望

致谢

参考文献