变频空调室外机驱动控制系统设计
《单片机与嵌入式系统应用》2011年总目次
ｃ Ｎ 协议 的错 帧漏 检率 改进 …… …… …… ・ Ａ …… …… …… …・ ・杨福 宇（ ． ） ９ ８
☆ 业 界 论坛
谈 嵌入 式 系统会 议现 状 和发 展 … …… …… …… … …… …・ …・ … ｔ何小 庆 （ ． ） １１
嵌 入式 系统 定 义探讨 … …… …… …・ …… …… …－ －张玢
一
孟 开元
胡航 宇
田泽 （ ． ） １ ６
耿东 睨 （ ． ） １９
嵌入 式 系统 芯片 的软硬 件协 同仿 真环 境设 计 …… …… …… …… ・ …… ……・ ・
… … … … … … … … … … … … … … … … … …
… ・… … … … … … ・… … … … … … … … … ・
基 于 Ｚｇ ｅ 技 术 的公共 时 钟系 统的 构建 …… 王波 吕俊伟 ｉ ｅ Ｂ
基 于 Ｍｉ ｏ ｌ ｅ 核 的嵌入 式 系统设 计 …… 单 超 ｃ ｂａ 软 ｒ ｚ 王萍
于振涛 （ ． ５ ３ １）
朱 爱 民 等（ ． ８ ３１）
… … … … … … … … … … … … … … …
无 线传 感器 网络 中的 Ｌ Ａ Ｅ ＣＨ算 法分 析与 设计 … …… ・ ・ 世武 ・徐
王申良
李 良光
梅静 静 等（ ． ２ ３２ ）
基 于 Ｌ Ｃ １ １的实 时时 钟控 制设计 … ……・ Ｐ ２３ …… ・ ・吴怀 明 童子 权（ ． ５ ３２ ）
徐超 坤
朱婷
李 威宣 （ ２ １ ） １ ． ５
基 于 Ｚｇ ｅ 技 术 的物联 网开发平 台构建 … ……… … …… …… …… …… …… ｉ ｅ Ｂ
课程设计报告空调温度控制系统设计Word
课程设计课程设计名称：空调温度控制系统设计专业班级：学生姓名：学号：指导教师：课程设计地点：课程设计时间： 2008.12.29-01.04计算机控制技术课程设计任务书摘要近几年，随着人民生活水平的逐步提高，居住条件也越来越宽敞；另一方面，环境保护运动的蓬勃发展，也要求进一步提高制冷和空调系统的利用率。
此外，人们对舒适的生活品质与环境愈来愈重视，要求也愈来愈高，不仅对室内温、湿度提出了较高的要求，也希望室内环境趋于自然环境。
综观空调器的发展过程，有三个主要的发展阶段：(1)从异步电机的定频控制发展到变频控制。
(2)从异步电机变频控制发展到无刷直流电机的变频控制。
(3)控制方法从简单的开关控制向智能控制转变。
随着对变频空调器研究的日渐深入，控制目标逐渐从单一的室温控制向温湿度控制、舒适度控制转移;控制方法从简单的开关控制向PID控制、神经网络控制、专家系统控制等智能控制方向发展。
由于神经网络控制和专家系统控制实现难度较大而且效果不一定很理想，因此本设计采用PID控制算法。
本设计从硬件和软件两方面完成了空调的温度控制系统，主要是以PIC系列单片机为核心的控制系统设计，采用PID控制算法，即通过A/D转换器将温度传感器采集来的温度数据送入单片机，单片机将采集的数据与设定温度相比较决定压缩机的工作状态，单片机通过对制冷压缩机的控制，调节压缩机的转速，实现了空调的制冷。
空调的硬件电路只是起到支持作用，因为作为自动化控制的大部分功能，只能采取软件程序来实现，而且软件程序的优点是显而易见的。
它既经济又灵活方便，而且易于模块化和标准化。
同时，软件程序所占用的空间和时间相对来说比硬件电路的开销要小得多。
同时，与硬件不同，软件有不致磨损、复制容易、易于更新或改造等特点，但由于它所要处理的问题往往远较硬件复杂，因而软件的设计、开发、调试及维护往往要花费巨大的经历及时间。
对比软件和硬件的优缺点，本设计采用软硬件结合的办法设计。
变频调速系统设计与调试实验报告
金华职业技术学院JINHUA COLLEGE OF VOCATION AND TECHNOLOGY变频调速系统实验报告专业电气自动化技术班级自动化092学号200931010350217姓名周望敏指导教师黄敏2012年12月10日项目一变频器参数设置一、任务描述了解三菱A7000变频器的特点和主要功能，能设置变频器的工作模式、运行频率和多段速运行等参数。
二、训练目标1．了解三菱A7000变频器的主要功能；2．能设置变频器的工作模式；3．能设置变频器的运行频率；4．能设置变频器多段速运行的频率；5．能对出现的问题进行分析和讨论，通过共同协作完成规定任务。
三、实验过程四、小结项目二变频器驱动电机运行一、任务描述变频器带一台电动机，通过变频器控制电机的启动和停止，在变频器上改变变频器的输出频率，从而改变电机的运行速度。
二、训练目标1．理解变频器的输入和输入端子功能，能正确的接线；2．能通过变频器控制电机的启动和停止；3．能通过变频器控制调节电机的转速。
三、实验过程(画出主电路和控制电路，简要说明工作原理)四、小结项目三工频运行和变频运行切换一、任务描述设计一个能实现电机工频运行和变频切换的控制电路，要求能控制电机的启动和停止，并且可以实现工频运行和变频运行的切换。
工频运行时三相交流电源直接接入电动机；变频运行时，由变频器带动电机运行。
二、训练目标1．能使用PLC和变频器，正确地安装和接线；2．能编写PLC控制程序；3．能对出现的问题进行分析和讨论，通过共同协作完成规定任务。
三、实验过程(画出主电路和控制电路，简要说明工作原理)四、小结项目四工业洗衣机变频控制系统的设计一、任务描述设计工业洗衣机变频控制系统，要求如下：（1）洗衣机有强洗和弱洗的工作方式；（2）强洗的工作频率如下：低速正转（30Hz）→高速正转（45Hz）→低速正转（30Hz）→反转（40Hz）；（3）弱洗的工作频率如下：低速正转（10Hz）→高速正转（20Hz）→低速正转（10Hz）→反转（15Hz）。
直流变频空调控制方案
②直流变频： 直流变频压缩机属于同步控制，时刻检测压缩机转子位置，并依据压缩机转子位置进行实时调节，控制压缩机频率。 压缩机采用无刷直流电机（120°）或永磁同步电机（180°），则变频就是直流变频。如果采用交流电机，则变频就是交流变频；另外，全直流变频是指压缩机、室内外风机均使用直流无刷电机，部分直流指只有压缩机使用直流无刷电机。
软件设计方案
PART 1
滑膜观测器磁通估计
速度计算
交轴PI调节器
开环闭环切换
IPARK逆变换
速度环PI调节器
SVPWM 波形发生器 CLARK逆变换
软启动
SVPWM 底层驱动
直流变频空调主要部件的作用1
直流变频空调主要部件的作用2
普通空调器采用毛细管调节制冷剂的流量，它的流量调节范围较小，仅适用于小型制冷系统，对于变频空调器来说，压缩机转速变化范围宽，要求制冷剂供液量的调节范围就越宽，而且调节反应速度要快。
电动式膨胀阀分直动型和减速型，目前多采用直动型四相脉冲步进电机(最高工作压差为2.75 MPa、l2V、垂直放置、流动方向可逆，焊接时阀体温度不能高于120℃)，当脉冲电压按一定顺序作用到电机线圈上，电机正反转，以带动针阀上升或下降，调节电子膨胀阀的流量。
直流变频空调与传统定频空调区别：
直流变频空调与交流变频空调区别一：
压缩机区别 直流变频空调和交流变频空调采用的压缩机电机，原理上都是定子产生一个不断旋转的圆形旋转磁场，利用定子、转子电磁间磁场力相互作用产生转矩不断推动转子转动。
交流变频产品与直流变频产品主要区别在压缩机和控制系统两部分：
交流变频： 压缩机采用交流电机驱动原理：采用交流变频压缩机，通过定子、转子之间的磁场的相互作用使转子旋转。但其特别的设计使得可以在较大范围内通过改变电源的频率和电压来改变电机的转速； 特点：相对于定频空调而言，交流变频空调具有制冷制热快速、控温精确的特点。但交流变频压缩机的运转是靠定子绕组上通过的电流和转子绕组上的感应电流形成的磁力线的相互作用实现的，因此转子绕组有电流通过，产生电能损耗。其成本比直流变频空调要低很多。
空调控制系统设计毕业论文
空调控制系统设计毕业论文1 绪论1．1 论文的研究目的和意义随着能源的日趋减少，大气污染愈加严重，节能已是一个不容忽视的问题。
众所周知，空调正朝着节能、舒适、静噪于一体的方向发展。
如变频空调，它刚一问世，就显示出强大的生命力；家用中央空调将全部居室空间的空气调节和生活品质改善作为整体来实现，克服了分体式壁挂和柜式空调对分割室的局部处理和不均匀的空气气流等不足之处。
通过巧妙的设计和安装可实现美观典雅和舒适卫生的和谐统一，是国际和国的发展潮流。
可以预料，下世纪的空调将会以更快的步伐向前发展。
目前空调已经广泛地应用于生产、生活中。
随着电子产品的快速发展，单片机的应用领域相当广泛，几乎很难找到没有单片机足迹的领域。
导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。
微型单片机系统以其体积小、性能价格比高，指令丰富、提供多种外围接口部件、控制灵活等优点，亦广泛应用于各种家电产品和工业控制系统中，在温度控制领域的应用也十分广泛。
空调的主要功能是改变室温度。
本文将初步的讨论单片机与空调的结合，用单片机控制实现空调的各项基本功能。
1．2 空调的概述“空调”(room air conditioner) 即房间空气调节器，是一种用于给房间(或封闭空间、区域)提供处理空气的机组。
它的功能是对该房间（或封闭空间、区域）空气的温度、湿度、洁净度和空气流速等参数进行调节，以满足人体舒适或工艺过程的要求。
由被称为制冷之父的英国发明家威利斯·哈维兰德·卡里尔（有的地方译作开利）于1902年设计并安装了第一部空调系统。
按外形分类可分为窗式、分体挂壁式、分体立柜式、吊顶式、嵌入式、小型中央空调等。
1．2．1 空调的基本功能说明（1）电辅助加热市面上的冷暖空调分为普通冷暖空调和带辅助电加热冷暖空调，而带辅助电加热冷暖空调又分为采用电阻丝发热的和采用PTC 材料发热的冷热空调。
空调器室外风机反向发电问题的解决方法
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…
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Ｉ 气
维普资讯
孜 不 父 ’ 侃
Ｃ Ｕ进行 Ｐ 运算 ， Ｐ Ｉ 调整 Ｐ ＷＭ信号来调节风机的压频 比 ， 而 控制 风 机 的正 常运行 。 由于空 调 的 室外 风机 从 只能允许单方向的运行 ，因此在起动时必须通过 Ｄ Ｍ 管脚上的信号来判别 电机运转方 向， 保证风机不会反
Ｒ ３可 以对 Ｐ ２ ＷＭ 的调 制频 率 进行 设 定 。外 部控 制 器
通过隔离光耦 把速度控 制信号作为速度给定输人到 Ｅ Ｎ ０ ２的 １ Ｃ ３２ ３脚 ， 芯 片则通 过 １ 此 ４脚把 电机 的运 转
频 率信 号 以脉 冲 的形 式反 馈 给控制 器 。为 了提高 可靠
１， Ａ 此芯片就会 自动封锁 ６ Ｐ 路 ＷＭ信号 ， 产生过流保 护， 停止驱动无刷直流风机 。 无 刷直 流风机 选用 松 Ａ Ｓ ９ Ｋ ２ ８ Ｒ 一 ９ Ｋ １ Ａ电机 ， 风 此
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● … …
摘 要 ： 设 计 了一种 直流 变频 空调 室外 风机 的控 制 电路 ， 对 沿海 风 大 ， 针 风机 容 易反 向发 电的特 点 ， 对该 电路 的保 护进 行 了改进 ， 给 出了室外风机 的驱 动程 序 流程 。 并 关键 词 ： 直流 无刷 风机 ； Ｅ Ｎ３ ２ 片 ； 反 向发 电 ； 驱 动程序 Ｃ ０ ２芯
维普资讯问题 的解 决 方法
赵 金 云 ， 王本 强
（ 岛开发区职 业中等专业学校 ， 青 山东 青岛 ２ ６ ５ ） ６ ５ ５
● 。 。 。 ● 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 ● 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 ● 。 ● 。 。 。 ● 。 。 。 。 。 。 ● － 。 。 。 － 。 。 。 。 。 。 。 ● 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 ● 。 。 。 。 。 。 ●
变频空调原理图
变频空调原理图
变频空调是一种智能节能的空调系统，它通过调节压缩机的转速来实现室内温度的精确控制，从而达到节能的目的。
变频空调的原理图如下所示：
1. 压缩机，变频空调的压缩机采用变频驱动技术，可以根据室内温度的变化实时调节转速，从而实现能耗的最优化。
2. 蒸发器和冷凝器，蒸发器和冷凝器是变频空调系统中的两个重要组件，它们通过循环往复的工作过程，实现制冷和制热的功能。
3. 控制系统，变频空调的控制系统采用先进的智能控制技术，可以实时监测室内外温度和湿度，根据用户的设定实现精确的温度控制。
4. 室内机和室外机，室内机和室外机是变频空调系统中的另外两个重要组件，它们通过管道连接，实现室内外空气的循环和交换。
变频空调的原理图清晰地展示了系统中各个组件之间的关系和工作原理，通过对原理图的分析，我们可以更好地理解变频空调的工作原理和节能优势。
总的来说，变频空调通过智能控制和高效运行的方式，实现了对室内温度的精确控制和能耗的最优化，是一种节能环保的空调系统，为人们的生活带来了更加舒适和便利的体验。
商用空调电控系统设计
，
变频 一 拖 多系 统逐 渐 拓 展 到数 码 涡旋 系
列 、变 频 一 拖 多系 列 、水 机 系列 、螺 杆机 系 列 、网络控制 系列 、定频 一拖 多系列等 多款产 品， 目 这些产 品系 列都在市场 中得到应用 。 前
２商用电控 系统基本原理
与常规柜 机 电控 原理 基本一致 。 目前 商用 机型主要 包括嵌 入式 、一面 出风 式、风管 式、 天井 式 、壁挂 式 、柜 式 ，主要 系统 功 能如 图１
时压 缩机卸载 ，掉 电时加载 ；由于电磁 阀的动
作会 十 分 频 繁 （ 电磁 阀寿 命要 求 大 于一 百万 次 ），为 此 设计 了一个 可 控硅 电路 驱动 电磁
定频 一 拖 一 电路 与 家用 空 调机 型 基 本 一 致 ，主要 不同的 电路有 ： （ ） 相序 检测 电 路 ：三 相通 过 电 阻 降 １ 压 ，光 电耦合 器转换 （ Ｃ １ ）输 出成 稳定 的 Ｐ ８７ 方波信号通 过滤波后 到主控 芯片 ，主控 芯片通 过 比较１引言
随 着商用空调 产品的进 一步拓展 与丰富 ，
对 应 配 套的 电控 产 品 根据 整 机产 品的 特 点也 逐 步呈现 出向多联化 、大型化 、智能化 、多样 化等 方面发展 ，产品也从 原来普 通的定 频一拖
一
如果不 正常则通 过Ｌ Ｄ 警 同时输 出故障信号 Ｅ 报
板上 有 两个 １ 位 拨 码开 关 ，其 中一个 为 马力 ６
可 以检 测运行 状态 ，并用 数码管 显示 ，室 内通
摘要 ：本文对数码空调 ，变频空调的电控原理和工艺进行 了讨论 ，针对网络空调的发展 ，提出 电话控制网络和Ｒ ４ ５ ９ ８ 信号控制网络两种类型的商用空调，讨论了数据转换模块和网络功能模 块 ，并在大型空调企业进行了实验论证。
变频空调室外机驱动控制系统设计
制 。其 中 两 个 三 相 逆 变 器 用 于 驱 动 压 缩 机 永 磁 同 步 电机
及 风 机永 磁 同 步 电 机 ， 个 功 率 因 数 校 正 电路 用 于 实 现 母 一
传 统 变 频 空 调 的室 外控 制 器 由 功 率 因数 校 正 （ Ｆ 、 Ｐ Ｃ） 压 缩 机 驱 动 控 制 、 机 驱 动 控 制 等 电 路 构 成 。其 中 Ｐ Ｃ 风 Ｆ 驱 动采 用 模 拟 的 专 用 控 制 芯 片 ， 缩 机 与 系 统 控 制 采 用 压 ＭＣＵ 来 实 现 无 传 感 器 矢 量 控 制 及 系统 控 制 ， 室 外 风 机 而
关 键 词 ：数 字 功 率 因数 校 正 ； 磁 同步 电机 ； 永 无速 度 传 感 器 ； 双核 ＭＣ Ｕ
中 图分 类号 ： ＴＭ ３ ２ 文 献 标 识 码 ：Ａ
Ｄｒｖ ｓ ｅｍ ｏｒＡｉ Ｃｏｎ ｔｏ ｅｒ０ｕ ｄ ｒ Ｕｎｉ ｉ ｅ Ｓｙ ｔ ｆ ｒ ｄｉｉ ｎ ｔ ｏｏ ｔ
流 、 率 因数校 正 电 流 的 采 样 策 略 和 如 何 在 单 个 ＭＣ 上 实 现 控 制 的 方 法 。 针 对 整 个 系 统 控 制 的 要 求 对 ＭＣＵ 的 功 Ｕ
Ｐ Ｍ、 Ｗ ＡＤＣ控 制 外 设 进 行 了优 化 设 计 ， 制 了一 款 采 用通 用控 制 处 理 单 元 加 专 用控 制 加 速 器 的双 核 ＭＣ 定 Ｕ。
１ 变 频 空调 室外 机 驱动 控 制 系统
本 文 提 出 的应 用 于 变 频 空 调 室 外 机 控 制 系 统 主 要 由
一
个 具 有 功 率 因数 校 正 的整 流 器 、 个 三 相 逆 变 器 以及 其 两
他 控 制 电 路 组 成 ， 个 系 统 由 定 制 的 双 核 ＭＣ 进 行 控 整 Ｕ
变频空调电气控制设计说明
变频空调电气控制设计说明为了满足广泛的用户需求，空调行业已经采用了变频技术。
变频空调通过调整压缩机转速来控制冷却和加热效果，从而实现对室内温度的精确控制。
本文将详细介绍变频空调的电气控制设计。
一、变频空调电气控制原理变频空调的电气控制主要包括以下几个方面：供电系统、传感器系统、控制系统和驱动系统。
供电系统通过供电线路将电能传输到变频空调的各个部件中。
在供电系统中，还包括电源开关和保护设备，以保证电能稳定供应和安全使用。
传感器系统用于感知室内和室外的环境信息，包括温度、湿度、空气质量等。
传感器通过信号转换和放大电路将环境信息转化为电信号，然后传输给控制系统进行处理。
控制系统是变频空调的核心部件，它接收传感器系统传输的信息，并根据预设的温度要求和用户需求，对压缩机的转速进行调整。
控制系统使用先进的算法和控制策略，实现对空调运行状态的调控。
驱动系统通过变频器控制压缩机的转速。
变频器是一种电力电子设备，可以对电能进行调节和变换，将电源系统提供的稳定电压和频率转换为适合压缩机工作的电能。
驱动系统还可以实现对风扇和水泵等附属设备的控制。
二、变频空调电气控制设计要点1.稳定性设计：为了保证变频空调正常运行，电气控制系统需要具备高稳定性。
在供电系统中，应使用高质量的电源开关和保护设备，以防止电能波动和过载等问题。
在控制系统和驱动系统中，应选用可靠性较高的元器件和模块，同时需要进行充分的测试和调试，确保各部件之间的协调工作和通信正常。
2.精确控制设计：变频空调的优势之一是可以实现室内温度的精确控制。
为了实现精确控制，控制系统需要具备较高的计算和处理能力。
在控制算法的设计中，需要结合传感器系统提供的环境信息，采取合适的控制策略和算法，实现对压缩机转速的精确调控。
此外，还可以通过设置温度曲线和时间段等功能，满足用户个性化需求。
3.低功耗设计：为了降低能耗，电气控制设计需要考虑节能技术。
在供电系统中，可以采用高效率的电源设备和节能措施，减少能量的浪费。
变频空调电路原理和系统原理分析
变频空调电路原理和系统原理分析一、变频空调电路原理分析1.电源系统：变频空调的电源系统主要由变频器、整流器、滤波器等组成。
变频器将220V、50Hz的交流电转换为直流电，然后通过整流器进行滤波去除杂波，最后得到稳定的直流电供给压缩机驱动电机。
2.控制系统：变频空调的控制系统主要由微电脑控制器、温度传感器、压力传感器以及驱动电机等组成。
微电脑控制器负责控制整个系统的运行，实时监测室内温度、压力等参数，并根据设定的目标温度和制冷需求来控制压缩机的运转频率。
3.压缩机及驱动系统：压缩机是变频空调的核心部件，通过压缩制冷剂将室内热量排出，从而实现室内温度的降低。
驱动系统由变频器和电机组成，其中变频器可以调节电机的运转频率，从而控制压缩机的制冷能力。
4.制冷系统：制冷系统主要由蒸发器、冷凝器、节流装置和制冷剂组成。
制冷剂在蒸发器中接触室内空气，吸收热量并蒸发，然后被压缩机吸入，通过冷凝器排出热量，从而实现制冷效果。
节流装置控制制冷剂的流量，使其保持一定的压力和温度。
二、变频空调系统原理分析变频空调系统原理是指变频空调的整体工作原理，包括供冷工作原理和供热工作原理。
1.供冷工作原理：当室内温度高于设定的目标温度时，温度传感器会感应到室内温度的变化，并将信号传输给微电脑控制器。
微电脑控制器通过对室内温度的监测和运算，判断当前制冷需求，并控制变频器调节压缩机的运转频率，以满足室内制冷需求。
2.供热工作原理：当室内温度低于设定的目标温度时，微电脑控制器会判断当前需要供热，并控制变频器调节压缩机的运转频率，以满足室内制热需求。
此时，制冷循环反转，将室外的热量吸收并传递给室内。
变频空调的优势在于能够根据室内温度变化进行智能调节，具有较高的能效比和舒适性。
由于变频空调采用了变频器来控制压缩机的运转频率，有效地减少了能量的浪费，提高了空调的节能性能。
在维修变频空调时，首先需要对空调电路进行检查，包括各部件的电路连接是否正常，电源系统是否供电，控制系统是否工作等。
变频空调控制原理
变频空调控制原理
变频空调控制原理是通过调整压缩机的转速来控制制冷剂的流量和压力，从而实现空调系统的制冷或供暖效果。
具体来说，变频空调使用的是变频技术，即通过改变交流电频率来控制压缩机的转速。
首先，变频空调系统中的传感器会实时监测室内和室外的温度、湿度等参数，然后传输给控制器进行处理。
控制器根据传感器的信号，计算出目标温度与实际温度之间的差异，并根据设定的逻辑算法来调整压缩机的运行频率。
当需要制冷时，控制器会将设定的目标温度与实际温度之间的差异转化为压缩机的转速调整信号，进而改变压缩机马达的转速。
在变频马达的驱动下，压缩机的转速可以从低速到高速连续调整。
同时，控制器也会调整室内风扇的转速，以提供合适的风速和气流量。
当冷凝器和蒸发器的温度差异大时，可以使压缩机快速适应并提高冷却速度。
而当温度差异小时，为了节约能源以提高制冷效果，控制器会调整压缩机的转速为较低状态。
除了温度的调节，变频空调还可以根据室外环境的变化和用户需求自动调节制冷与制热的模式。
例如，在室外温度较高时，变频空调会自动切换到制冷模式，而在室外温度较低时，会切换到制热模式。
总之，变频空调通过调整压缩机的转速来控制制冷剂的流量和压力，实现精确的温度控制和能源的高效利用。
这种控制原理能够提供更舒适的室内环境，同时节约能源和减少对环境的影响。
变频空调plc课程设计
变频空调plc课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解变频空调的基本工作原理，掌握PLC编程在变频空调控制中的应用。
2. 学生能描述变频器的主要功能、参数设置及其对空调性能的影响。
3. 学生了解并掌握传感器在变频空调控制系统中的作用及其与PLC的连接方式。
技能目标：1. 学生能够运用PLC编程软件，设计简单的变频空调控制程序。
2. 学生能够通过实际操作，对变频空调进行调试，实现基本功能控制。
3. 学生能够分析和解决变频空调控制过程中出现的问题，提高实际操作能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对自动化控制技术的兴趣，激发他们学习PLC编程和变频技术的热情。
2. 增强学生的团队合作意识，培养他们在项目实施过程中相互协作、共同解决问题的能力。
3. 培养学生节能环保意识，让他们认识到变频空调在节能减排方面的重要性。
本课程针对高年级学生，结合课程性质、学生特点和教学要求，课程目标具体、可衡量。
旨在帮助学生掌握变频空调PLC编程与应用的基本技能，提高实际问题解决能力，同时培养他们的团队合作和节能环保意识。
后续教学设计和评估将围绕这些具体学习成果展开。
二、教学内容1. 空调变频技术原理：介绍变频器的工作原理、类型及其在空调中的应用。
- 相关教材章节：第三章“变频器原理与应用”2. PLC编程基础：讲解PLC的基本结构、编程语言及编程方法。
- 相关教材章节：第五章“PLC编程与应用”3. 变频空调控制系统的设计与实现：分析变频空调控制系统设计流程，介绍传感器、执行器的选用与连接。
- 相关教材章节：第七章“变频空调控制系统设计与实现”4. 变频空调PLC编程实践：通过案例教学，指导学生进行变频空调控制程序的编写与调试。
- 相关教材章节：第八章“变频空调PLC编程实践”5. 故障分析与调试：分析变频空调控制过程中可能出现的故障，教授调试方法与技巧。
- 相关教材章节：第九章“变频空调故障分析与调试”教学内容安排与进度：第一周：变频器原理与应用第二周：PLC编程基础第三周：变频空调控制系统设计与实现第四周：变频空调PLC编程实践第五周：故障分析与调试教学内容科学系统，紧密结合教材章节，确保学生在掌握理论知识的基础上，能够进行实际操作，提高综合运用能力。
变频空调控制系统原理
变频空调控制系统原理传感器检测是变频空调系统的第一个步骤，通过安装在室内和室外的传感器来检测环境温度和湿度，以及室内空气质量等数据。
这些传感器将实时数据传送给控制系统。
控制系统根据传感器信号来分析当前环境和用户需求，作出相应的调整。
信号处理是控制系统的核心部分，它使用数学模型和算法来处理传感器检测到的数据。
信号处理的目标是根据当前环境和需求，计算出最优的工作参数，以提供最佳的舒适性和能效。
常见的信号处理算法包括PID调节算法和模糊控制算法等。
PID调节算法是一种基于比例、积分和微分控制的经典控制算法。
它通过对误差、积分误差和微分误差的计算和调节，实时调整变频空调的工作参数，以实现稳定的室内温度控制。
模糊控制算法则是一种根据模糊规则和经验知识进行模糊推理的控制算法，它能够根据不同的环境和需求对空调进行精确控制。
控制算法处理完信号后，将得到的控制信号传送给驱动装置，以调节变频空调的运行状态。
驱动装置包括变频器和电机驱动系统。
变频器是一种电子装置，通过对电源频率进行调节，控制电机转速。
电机驱动系统根据变频器的信号，调节电机的运行，从而控制空调的制冷或制热能力。
在变频空调控制系统中，控制算法和驱动装置之间通过通信方式进行连接。
这种通信方式可以是有线通信，也可以是无线通信。
有线通信常用的方式有RS485总线和Modbus协议等。
无线通信则可以通过蓝牙、Wi-Fi 或物联网技术实现。
总结起来，变频空调控制系统的原理主要包括传感器检测、信号处理、控制算法和驱动装置等。
通过传感器检测到的实时数据，控制系统通过信号处理算法计算出最优的工作参数，通过驱动装置调节空调的运行状态，以实现舒适的室内环境和能效的优化。
海尔变频空调电路原理及图纸
海尔变频空调电路原理及图纸海尔变频空调电路原理及图纸海尔牌变频空调器早期在市场上主要有：KFR-20Gw／（BP)、KFR—28GW／A（BP）、KFR-32Gw／（BP）、KFR-36GW／(BP）、KFR-40Gw／(BP）、KFR—50Lw／（BP)和带有负离子发生器的健康型空调器KFR-25Gw／BP×2（F）、KFR—50LW／（BPF）等。
他们的变频控制原理基本相同，本文主要以KFR-50LW（BP）金元帅柜机王为例，分析控制电路的工作原理，以抛砖引玉。
图1是室内机控制电路原理图，图2是室外机控制电路原理图，两个原理图均是作者依据实物绘制，仅供参考。
一、室内机控制电路原理室内机控制电路采用变频空调专用芯片47C862AN—Gc5l.该芯片内部除了写入空调器专用程序外,还包含有CPU微处理器、程序存贮器、数据存贮器、输入输出接口和定时计数器电路等电路,可对输入的信号进行运算和比较，根据运算和比较的结果，对室外机、风机、定时、制冷制热、抽湿等工作状态进行控制。
1．ICI（47C862AN-GC51）主要引脚功能（1）35、64脚为供电端，典型的工作电压为+5V。
（2）芯片的32、33、34、39、48、60为接地端。
(3)31脚是蜂鸣器接口。
CPU每接到一次用户指令，31脚便输出一个高电平，蜂鸣器鸣响一次,以告知用户CPU已接到该项指令.若整机已处于关机状态，遥接器再输出关机指令，蜂鸣器也不响.(4）36、37、38是温度采集口,其中36、37脚为室内机热交换器温度输入口，38脚为室内温度输入口。
（5）复位电路由20脚和ICl03、R101、D101、C103、C109构成，低电平有效.空调器每次上电后，复位电路产生一个低电压,使CPU程序复位.当机器正常工作时，复位端为高电平。
（6)62脚为开关控制端开关控制口(多功能口),低电平有效.应急运转时，按住电源开关，使该脚连续3秒以上持续高电平,蜂鸣器连响两下，机器即可进入应急运转状态。
变频空调室内外机的通讯设计
通信数据由以下 16 字节构成： 第 0 字节．．．．．．通信开始识别码 aah（固定为 10101010B） 第 1 字节．．．．．．源地址 第 2 字节．．．．．．目标地址 第 3 字节．．．．．．命令 第 4 字节．．．．．．参数内容 1 第 5 字节．．．．．．参数内容 2
．．．
IsrDrvCommTxd,
／ ／ 与驱动模块板的发送中断。
IsrDrvCommRxd, ／ ／ 与驱动模块板的接收中断
．．．
DummyInt, ／ ／
．．．
IsrInCommRecStr,
／ ／ INபைடு நூலகம்0，打开中
断，准备接收室内机传送帧数据，外部硬件中断，优先级为 2 级。
．．．
Main
／ ／ 跳至主程序
实现较远距离的信号传输。 IC1、R5、C3、IC2、C2、R4、D2、D20、R20、C20、IC21、IC20、
R21、C21 组成电流环。 光 耦 IC1、IC2、IC20、IC21 起 隔 离 作 用 ，防 止 电 流 环 上 的 大
电流、高电压 串 入 芯 片 内 部 ，损 坏 芯 片 ，R4、R20 电 阻 限 流 ，将 稳 定 的 24V 电 压 转 换 为 3mA 左 右 的 电 流 ，R5，R21 电 阻 分 流 ，保 护 光 耦 ，D2、D20 防 止 N、S 反 接 导 致 其 它 元 器 件 损 坏 ，C2、C3、 C20、C21 高频滤波。 2．3 发送接收电路
4．3．3 副机通信内容（一拖一系统）
变频空调室内外机的通讯设计
变频空调室内外机的通讯设计
刘学鹏;赵冬梅;欧阳波
【期刊名称】《工业控制计算机》
【年(卷),期】2009(022)006
【摘要】采用共N线电流环通讯实现变频空调室内外超远距离的传输,设计电源电路和电流环电路完成信号的驱动和传输,同时给出了通讯协议和程序开发以及通讯初始化.
【总页数】3页(P73-74,76)
【作者】刘学鹏;赵冬梅;欧阳波
【作者单位】中山职业技术学院,广东,中山,528404;华南理工大学自动化学院,广东,广州,510641;格兰仕集团,广东,中山,528429;中山职业技术学院,广东,中山,528404;格兰仕集团,广东,中山,528429
【正文语种】中文
【中图分类】TP3
【相关文献】
1.家用变频空调室外机控制器PFC电路设计 [J], 朱良红;张浩
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4.变频空调控制器内、外机通讯及系统机监控系统的研究 [J], 宋海龙;于泳;张东来;徐殿国
5.变频空调室外机控制系统设计 [J], 徐晖;黄华东
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变频空调室外机驱动控制系统设计
引言随着《房间空气调节器能效限定值及能效等级》强制性国家标准的正式实施，对变频空调整体性能的要求越来越高，低成本、低噪声、高性能已成为变频空调的发展趋势。
而作为变频空调核心部件的压缩机及其室外控制器是提升整机性能的关键。
由于永磁同步电动机具有体积小、重量轻、损耗小、效率高、功率密度高等优点，且采用正弦波控制方式可提高力矩输出的稳定性和降低噪声，因此被广泛应用在压缩机和风机中。
传统变频空调的室外控制器由功率因数校正(PFC)、压缩机驱动控制、风机驱动控制等电路构成。
其中PFC 驱动采用模拟的专用控制芯片，压缩机与系统控制采用MCU来实现无传感器矢量控制及系统控制，而室外风机采用有霍尔传感器的驱动芯片或者专门的MCU来实现无传感器的矢量控制。
采用多个芯片实现室外机控制，增加了成本，同时降低了系统的可靠性。
本文根据变频空调产品控制系统高性能和低成本的特点，针对PFC和电机驱动的要求优化了室外机控制器的外设，定制了一款通用控制处理单元加专用控制加速器的双核MCU，实现了变频空调的功率因数校正、压缩机和风机的无位置传感器矢量控制、冷媒控制等功能，同时分析了PWM产生，电流、电压等信号的采样方法，提高了室外机控制系统的可靠性、稳定性。
1 变频空调室外机驱动控制系统本文提出的应用于变频空调室外机控制系统主要由一个具有功率因数校正的整流器、两个三相逆变器以及其他控制电路组成，整个系统由定制的双核MCU进行控制。
其中两个三相逆变器用于驱动压缩机永磁同步电机及风机永磁同步电机，一个功率因数校正电路用于实现母线电压的主动控制，其他控制电路用于控制冷媒、环境温度和室内机通信等。
1．1 压缩机、风机驱动控制系统在家用变频空调中，压缩机永磁同步电机处于高温、高压、密封的环境中，必须采用无位置传感器矢量控制。
其位置和转速估算算法主要是基于假定旋转坐标系，。
将假定坐标系下的电机方程式与旋转坐标系下的电压方程相减可得离散化的方程如下：由于采样周期较短，误差被放大，还需要对估算转速进行滤波处理。
依据上述位置估算算法建立无位置传感器永磁同步电机矢量控制系统，。
由于风机驱动电路与压缩机类似，为了节约芯片资源，也采用上述矢量控制系统。
1．2 数字功率因数校正驱动控制系统家用变频空调中全程功率因数校正技术大都采用模拟的专用控制芯片，成本高，应用范围窄，同时也存在控制参数固定、适应范围小的问题。
本文在保证模拟方式全程功率因数校正技术优点的同时，提出了专有的数字功率因数校正技术，其工作原理。
数字PFC的控制目标是使图3中的变换器输入电流ig跟随变换器的输入电压ug的波形，同时又要保持输出电压V。
稳定到给定值Vref。
因此构造如下控制方程组：其中Rs为变换器等效电阻，d为占空比，T为开关周期，um为控制电压。
通过对u1(t)和u2(t)进行比较——当u1(t) 1．3 其他控制系统变频空调主要根据室内需要的冷(热)量的不同，连续地、动态地调节制冷(热)功率，即系统模式控制；为了提高能效，还必须通过电子膨胀阀动态的调节冷媒的大小，即冷媒控制。
2 驱动控制系统的PWM以及信号采样采用单个MCU来控制PFC、两个永磁同步电机以及其他控制需要13路PWM输出和多达12个模拟信号采样。
其中PFC需要1个PWM输出和2个模拟信号采样，每个电机需要6路PWM输出和3个模拟信号采样，另外空调系统需要4个温度采样，而且PFC和电机控制需要实时采样模拟信号，否则引起的延时会导致控制响应速度慢，降低动态性能。
如何分配和管理这3个控制模块的PWM输出以及模拟信号采样比较困难。
针对变频空调器的要求，
对驱动控制系统的PWM设置如下：压缩机电机驱动采用3个PWM模块6个输出通道，并设置为上升一下降计数方式，载波频率为5 kHz(周期为200μs)；风机电机驱动也采用3个PWM 模块6个输出通道，并设置为上升一下降计数方式，载波频率为10kHz(周期为100μs)；PFC采用1个PWM模块的1个输出通道，并设置为上升计数方式，载波频率为20 kHz(周期为50 μs)。
同时针对变频空调的信号采样进行如下设置：由于变频空调系统的温度采样和内部芯片温度采样的实时性要求比较低，需要针对ADC模块的采样处理进行优化设计。
第一，允许每一个ADC通道有不同的触发源；第二，可设置ADC通道的转换优先级。
在功率因数校正中，变换器的电流采样信号受开关噪声的影响，在开关点上经常会出现高频振荡，因此需要通过计算的开关信号占空比确定开关器件的导通时间和关断时间，并根据导通时间和关断时间计算出一个最佳的信号采样点以进行信号采样。
在压缩机、风机驱动系统的电流采样中，由于三相电流对称，因此只需分别同时采样两相电流，同时由于变频空调中采用分流电阻器方式采样，因此在空间电压矢量PWM(SVPWM)方式中的不同扇区分别同时采样不同的两相电流，并由PWM计数器等于零来触发采样，如表1所列。
为了满足电机驱动和PFC控制的需要，还需保证有两个ADC采样保持电路，允许两个信号同时采样，并允许选择不同的两个通道同时采样。
3 定制的双核MCU 针对变频空调室外单元控制的需求，专门定制了变频空调专用的双核MCU，其时钟频率高达60 MHz，并提供7个片上增强型PWM模块，每个PWM提供2个PWM输出通道，且每个模块之间可以设置移相及同步。
高速ADC模块的转换速度为4．6 Msps，即每个信号的采样转换只需要216 ns。
以CPU为核心处理加专用控制加速器CLA的双核结构，各自有独立的总线，可以分别运行不同的控制程序，从而提高系统的安全性。
为了提高整个室外控制系统的集成度和降低元器件的数目，在芯片中集成了更多的片上模块，主要在以下几个方面进行创新性设计：①集成了双10 MHz的片内时钟源，可以通过PLL倍频至60 MHz作为系统时钟，提供给CPU、CLA和其他外设。
这两个时钟源可相互备份，当其中一个失效时，可迅速切换到另外一个，使控制器继续正常运行。
在降低成本的同时提高了系统的抗干扰性。
另外在片内集成了温度传感器检测芯片内部温度，通过专用的算法来补偿片内时钟源的温度漂移，满足了室内机通信等外设对时钟源输出精度的要求。
②集成了3个响应时间为30 ns的模拟比较器和10位精度的片内DAC，比较器的输出可以直接关断或屏蔽PWM的输出，从而可以实现电机、PFC 的保护，提高了过流、过压保护的实时性，减少了电机过流退磁的现象。
③集成了片内电源电压检测电路以及预防控制代码运行出错的监控模块，进一步提高系统的安全性。
4 实验结果图4为基于双核MCU的变频空调室外机控制系统，对其进行了实验验证。
变频空调输入电压为220 V，母线电压设定为350 V，压缩机运行转速为5 280 rpm，风机运行转速为900 rpm，压缩机、风机电机参数如表2所列。
测试结果。
由实验结果可以看出，采用双核MCU实现了变频空调室外机的压缩机、风机、功率因数校正等技术的集成控制。
结语通过分析永磁同步电机矢量控制与功率因数校正技术的原理，并针对新型变频空调双电机控制和数字功率因数校正的需要，定制了专用的双核MCU，并优化片上外设PWM、ADC等设计，实现了单芯片集成的解决方案，并成功应用到变频空调中。
由实验结果可以看出，采用单芯片实现了压缩机驱动、风机驱动、功率因数校正等各种技术的集成控制，在提高系统性能的同时，增加了控制器的可靠性。
本文所提出的基于双核MCU 的单芯片控制系统在格力公司的变频空调产品中得到了推广和应用，获得了显著的经济效益
和社会效益。