數(shù)字化模糊控制空調(diào)系統(tǒng) 本文介紹了一套性能優(yōu)良，價格低廉的全直流數(shù)字化模糊控制分體空調(diào)系統(tǒng)。該系統(tǒng)使用infineon的高性能價格比8位單片機c504/c508的資源，在優(yōu)化電流控制相位角的基礎(chǔ)上，采用模糊控制技術(shù)實現(xiàn)壓縮機運轉(zhuǎn)智能控制，大大降低了電機峰值電流，轉(zhuǎn)矩脈動和轉(zhuǎn)速波動。 系統(tǒng)概述 永磁直流無刷電機（bldc）具有結(jié)構(gòu)簡單，高效，低噪聲，高功率密度，起動扭矩大，壽命長等十分優(yōu)越的特性，在家用電器（空調(diào)，洗衣機，冰箱等）和it周邊產(chǎn)品（打印機，軟驅(qū)，硬盤等）中得到廣泛的應(yīng)用。典型的永磁直流無刷電機系統(tǒng)如圖1所示。永磁直流無刷電機性能的發(fā)揮，除了電機本身設(shè)計合理外，還要靠微控制器在實際運行時根據(jù)轉(zhuǎn)子具體位置輸出相應(yīng)的pwm脈沖。該微控制器應(yīng)是帶多路（6路或以上）pwm輸出的嵌入式單片機。 infineon的8位單片機c504/c508正是如此。它們以8031核為基礎(chǔ)，并遵循80c32工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，除了增加a/d轉(zhuǎn)換等外圍接口電路外，還增加了非常適合交流電機/無刷直流電機控制的全數(shù)字化pwm輸出電路：捕捉/比較單元（ccu，如圖2所示）。 ccu具有7路輸出，其中cc0～cc2和cout0～cout2分別為上三路和下三路基波信號，它們的相序由三個中斷輸入信號int0～int2編碼控制。電機各相間換流既可由單片機內(nèi)部的專用硬件（塊交換邏輯）控制，也可通過軟件編程控制。cout3是分辨率高達(dá)50ns的高頻pwm信號，既可以單獨輸出，也可疊加在輸出cout0～cout2的有效電平上（突發(fā)模式），從而省掉相應(yīng)外部電路。ctrap為緊急中斷輸入，如果此腳為低，前述六路基波信號立即處于事先定義的狀態(tài)。cout3的pwm信號既可以是單邊（鋸齒波）調(diào)制，也可以是雙邊（三角波）調(diào)制。在雙邊調(diào)制時，ccx和coutx為互補信號，其死區(qū)時間可通過offset register的值加以控制。c504/c508還具有16k/32k（可編程一次）的otp存儲器和512/1280的內(nèi)部ram，帶給用戶極大的靈活性。 本文所介紹的空調(diào)系統(tǒng)分室內(nèi)機和室外機兩大部分，其系統(tǒng)框圖如圖3(a)和(b)所示。在室外機系統(tǒng)中，c508是核心，要控制壓縮機（永磁直流無刷電機，無傳感器控制），室外風(fēng)機（永磁直流無刷電機，帶霍爾傳感器），電子膨脹閥（步進(jìn)電機），四通閥（冷/熱控制）等。另外c508還有四路溫度輸入，交流電壓/電流輸入等。其中壓縮機電機由c508的ccu控制，特別設(shè)計的反電勢提取電路負(fù)責(zé)提供電機轉(zhuǎn)子位置信號給c508的塊交換邏輯，整個過程由硬件自動完成，大大減輕系統(tǒng)軟件負(fù)擔(dān)。 室外風(fēng)機的控制則由軟件編程通過c508的普通i/o口實現(xiàn)，霍爾元件提供的轉(zhuǎn)子位置信號通過中斷int7～int9輸入，而所需的高頻pwm信號（10khz）則來自c508定時器2（t2）的第三路輸出t2cc3。 該系統(tǒng)中的開關(guān)電源采用了infineon普通8腳dip封裝的smps集成芯片coolset tm：tda16832和tda16833。它里面不僅有常見的開關(guān)電源控制電路，而且還集成了infineon的高性能mos管coolmos tm。coolset tm系列功率可達(dá)40w（不用散熱器），如圖4所示。整個電路簡單易用，幾乎不用任何調(diào)整，大大減少電路開發(fā)，調(diào)試時間，同時還能節(jié)省寶貴的印制板空間。

室內(nèi)機系統(tǒng)與室外機系統(tǒng)大致相似。其核心是c504。室內(nèi)機系統(tǒng)有一個室內(nèi)風(fēng)機（永磁直流無刷電機），兩個步進(jìn)電機（用于二維送風(fēng)）等需要控制。c504的ccu負(fù)責(zé)室內(nèi)風(fēng)機的運轉(zhuǎn)控制，與室外系統(tǒng)的壓縮機電機相似，它是由c504的專門硬件（塊交換邏輯），通過反電勢提取電路實現(xiàn)無傳感器控制，程序只要設(shè)定幾個寄存器即可，負(fù)擔(dān)不大。兩個步進(jìn)電機的控制則由程序通過c504的普通i/o口實現(xiàn)微步運轉(zhuǎn)。c504另一個重要任務(wù)是接收遙控器命令，檢測室內(nèi)溫度，通過串行通信發(fā)送相應(yīng)運行指令至室外機。 模糊智能控制 與普通空調(diào)的運行方式不同，變頻空調(diào)的壓縮機需要連續(xù)運行。其速度調(diào)節(jié)變得更加重要，要確保室內(nèi)溫度波動限制在較小范圍內(nèi)。事實上永磁直流無刷電機是一個多變量，非線性，強耦合的對象，需要智能控制才能取得比較滿意的效果。考慮到8位單片機的資源有限，本系統(tǒng)采用模糊控制來實現(xiàn)電機轉(zhuǎn)速的控制。因為c504/c508的ccu單元的通道0在塊交換模式下降了參與電機換相外，還可用來完成捕獲動