基于dsPIC30F2010,PIC18F4431的交流变频空调设计.ppt
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1、基于dsPIC30F2010/PIC18F4431的交流变频空调设计 CADC(应用设计中心),V/F控制 dsPIC及PIC18Fxx31特点 SVPWM实现 系统硬件介绍 系统软件介绍 演示,日程,变压变频调速,Variable Voltage Variable Frequency VVVF或VF控制 电源电压平衡方程式 U = E + Ir + jIx 定子绕组的反电动势 E = k * f * 定子电流 I = I1 + I2 , 少部分(I1)用于建立主磁场磁通,大部分(I2)用于产生电磁力带动负载 如果维持电源电压不变,降低运转频率f, 由于外负载不变,I2基本维持不变。因此I1增
2、加,导致磁通量增加并使铁心饱和,励磁电流波形产生畸变,影响机械特性 解决办法 维持磁通量不变,即 E / f = k * = 常数 由于阻抗上产生的压降很小, U E 。调整电压U,使其跟随频率变化,从而达到维持磁通量不变的目的,转矩,电压,频率,frated(基频),电压/磁通,VF控制特性曲线,磁通,变频器硬件结构,控制器,PWM1H,PWM1L,PWM2H,PWM2L,PWM3H,PWM3L,三相或单相输入,Motor,+,-,电流反馈,速度反馈,DC+,DC-,DC-,M3,M1,整流,光 电 隔 离,PWM产生方法,正弦波脉宽调制(SPWM) 在进行脉宽调制时,使脉冲系列的周期和占空
3、比按正弦波规律来安排。可以用定时器和比较器实现。 空间矢量脉宽调制(SVPWM) 根据电压空间矢量在圆形旋转磁场中的位置来计算脉冲系列的脉宽。,SVPWM技术优点,与SPWM比较,SVPWM技术优点 在同样母线电压下,高频时可输出更高的电压 在低频时SVPWM可以输出较大的功率 减少谐波份量,从而降低铁损 PWM脉宽值的计算相对简单,圆形旋转磁场,Us,w,u,u,电压空间矢量与逆变器工作状态,正多边形旋转磁场,电压空间矢量的线性组合,Ur * T = (T1 * U0) + (T2 * U60), 变换到直角坐标得到 令A=|Ur|,并且A=3/2*Us*M T1=T*M*sin(/3-)
4、T2=T*M*sin T0=T T1 T2 T = T1 + T2 + T0 = PWM Period,逆变器的PWM波形,T0/4,T0/4,T0/4,T0/4,T1/2,T2/2,T2/2,T1/2,T (PWM周期),PWM0,PWM1,PWM2,U001,U011,U011,U001,U111,U111,U000,U000,V/F控制 dsPIC及PIC18Fxx31特点 SVPWM实现 系统硬件介绍 系统软件介绍 演示,日程,dsPIC架构,23-bit PC Control,数据空间 32K x 16 bit DSP: dual access MCU: single access,
5、X AGU,Y AGU,指令预取与译码,TABLE Access Cntrl,Address Path,MCU/DSP Data Path,Program Data/Control Path,DSP Data Path,dsPIC特点(1),dsPIC DSP + 16bit PIC MCU 哈佛结构 24位指令宽度,16位数据宽度 12144K程序空间, 4K/8K数据空间,1/4K EEPROM 16 x 16bits 工作寄存器,2个40bits 累加器 17 x 17bits辅助乘法器,单周期完成乘法操作 单周期完成乘加操作 支持间接寻址,位反寻址,取模寻址等多种方式 30MIPS运算
6、能力 28SDIP/40DIP/44TQFP/80TQFP,dsPIC特点(2),在片外设 I/O电流25mA 5个16bits定时器, 16bits CCP/PWM I2C,SPI,UART,CAN 10bits高速A/D 500Ksps,16通道,dsPIC特点(3),电机控制PWM接口 6/8通道PWM输出,极性可调整,可设置为互补输出 4个占空比产生器,16bits精度 多种工作模式 保护输入接口 QEI接口及输入捕捉接口,dsPIC电机控制PWM接口,FLTCON,通道2 死区产生逻辑,输 出 驱 动,DTCON,PIC18FXX31特点(1),针对C 优化的高性能 8-bit RI
7、SC CPU 2.0V 5.5V 操作电压 8bit x 8bit辅助乘法器 10MIPS 10MHz with 4X PLL 8/16K Flash, 768Bytes RAM,256 EEPROM 28SDIP/SOIC,40PDIP,44TQFP/QFN 灵活的时钟模式,最高时钟可达40 MHz,PIC18FXX31特点(2),在片外设 I/O电流25mA 3个16bits定时器,1个8bits定时器 I2C,SPI,UART 10bits高速A/D 200Ksps,9通道,多种工作模式 3个外部中断输入接口,PIC18FXX31特点(3),电机控制PWM接口 6通道PWM输出,极性可调
8、整,可设置为互补输出 14bits精度 4个占空比产生器 多种工作模式 保护输入接口 QEI接口 3通道独立的输入捕捉接口,V/F控制 dsPIC及PIC18Fxx31特点 SVPWM实现 系统硬件介绍 系统软件介绍 演示,日程,T0/T1/T2计算,16bit Angle: 0 2 0 65536,171个,调制度,V/F特性,表示输出幅度,与电机VF特性及运行频率有关 VF曲线斜率Slope V/F 1.9 M = Freq * Slope + Offset 调制度M1,M = M/256,电机运行频率,电机运行频率 载波频率 / Steps per Cycle 或者 例如,载波频率fs为
9、4KHZ,角度寄存器位宽m为16,角度每次步进655。 电压矢量旋转一周步数为65536/655 100步,那么电机运行频率 4000/100 = 40HZ 提高载波频率可以使旋转磁场轨迹更接近圆形,但会增加运算,开关损耗以及电磁辐射,SVPWM算法主流程图,PWM中断服务程序流程图,定时器1中断服务程序流程图,主程序(1/2),主程序(2/2),初始化程序(1/2),初始化程序(2/2),LOW_ISR程序,频率更新,计算调制度(1/2),计算调制度(2/2),HIGH_ISR(1/2),HIGH_ISR(2/2),正弦表,Value = Sin(60/171) * i) * 256,计算t
10、0,t1,t2 (1/3),计算t0,t1,t2 (2/3),计算t0,t1,t2(3/3),V/F控制 dsPIC及PIC18Fxx31特点 SVPWM实现 系统硬件介绍 系统软件介绍 演示,日程,系统硬件框图,UART,四通阀,温度传感器,dsPIC,过流/过欠压/过温保护电路,压缩机,IPM,整流器,室外风机,热交换,室外机,LED/Key,室内机控制板,室内机硬件框图,室外机控制板,室外机硬件框图,L,N,dsPIC 30F3011,整流/供电,环境/盘管/ 压缩机温度,室外风机,四通阀,LED,内外机通讯,IPM,光电隔离,电流/电压检测及 过欠压/过流保护,压缩机,PWM,A/D,
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