機車空調(diào)逆變電源控制系統(tǒng)及其實現(xiàn)

摘要：本文根據(jù)機車空調(diào)電源的特點，設(shè)計了滿足機車空調(diào)電源應(yīng)用要求的逆變器控制系統(tǒng)，包括逆變器電路組成、工作原理、控制系統(tǒng)硬件及軟件等，突出了系統(tǒng)變頻運行、智能控制等特點。設(shè)計方案取得了實驗證實，設(shè)計樣機滿足運用要求。 敘詞：逆變器；電源；控制系統(tǒng)；CAN工業(yè)現(xiàn)場總線 Abstract： On the basis of the characteristics of Locomotive conditioner, this paper presents the design of a inverter controlling system, as well as the inverter circuit composition, working principle, hardware and software of the system. The paper features on the systems advantages of variable-frequency performance, intelligent control and so on. This design has been testified and proved to meet the practical application requirements. Keyword：Inverter; Supply; Controlling system; CAN Bus
引言：

隨著電力電子學(xué)科的發(fā)展，逆變器控制技術(shù)與工業(yè)現(xiàn)場總線應(yīng)用范圍越來越廣，本系統(tǒng)成功應(yīng)用這兩項技術(shù)，設(shè)計了機車空調(diào)電源用逆變器控制系統(tǒng)。原有空調(diào)電源逆變器控制系統(tǒng)的缺點是：不能根據(jù)設(shè)定溫度控制空調(diào)機組變頻運行，體積大，各逆變器協(xié)調(diào)控制困難。本文設(shè)計了一種機車空調(diào)機組用多逆變器控制系統(tǒng)，與原有空調(diào)電源逆變器控制系統(tǒng)相比，有體積小、重量輕、數(shù)據(jù)交換方便、運行可靠、利于維修等優(yōu)點。

1 系統(tǒng)工作原理：

圖1 逆變器控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

由圖1可知，上位微機控制電路是該系統(tǒng)的核心控制部分，通過CAN總線將控制指令傳給逆變器控制電路，逆變器控制電路根據(jù)控制指令產(chǎn)生不同頻率的SPWM信號控制逆變器工作；逆變器控制電路將各逆變器實際工作狀態(tài)、故障信號等通過CAN總線上報給上位微機控制電路。

2 逆變器控制電路及控制方案

2.1 逆變器控制電路

逆變器控制芯片選用凌陽科技公司2005年推出的新一代16位單片機SPMC75F2413A。其內(nèi)部集成了能驅(qū)動電機的PWM發(fā)生器、多功能捕獲比較模塊、BLDC電機驅(qū)動專用位置偵測接口、兩相增量編碼器接口等硬件模塊，以及多功能I/O口、同步和異步串行口、ADC、定時計數(shù)器等功能模塊，利用這些硬件模塊支持，SPMC75可以實現(xiàn)諸如家電用變頻驅(qū)動器、標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)變頻驅(qū)動器、多環(huán)伺服驅(qū)動系統(tǒng)等復(fù)雜應(yīng)用。SPMC75F2413A集成了兩個電機控制PWM輸出定時器―MCP（Motor Control PWM）定時器：MCP3、MCP4。每一個MCP定時器都可以獨立輸出三相六路的PWM波形，非常適合于控制交流感應(yīng)電機、無刷直流電機等各種電機。選用此款單片機可極大縮小控制電路體積，從而減小整個空調(diào)電源的體積，增加系統(tǒng)的集成性和可靠性。本系統(tǒng)選用定時器MCP4輸出SPWM信號。