CN201523349U - 中央空调控制系统 - Google Patents

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涂柏生
钟伟
蔡珩
曾志成
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Abstract

本实用新型涉及一种中央空调控制系统，包括微控制器、无刷直流电机、整流滤波模块、MOS管驱动模块、MOS管电路以及反电势检测模块。用无刷直流型电机代替传统交流电机降低了功耗，利用脉宽调制调节电枢电压的方法控制电机转速，可实现无极调速。采用反电势检测模块采集无刷直流电机分压后的反电动势和电机三相中点电压，并根据分压后的悬空相反电动势与电机三相中点电压比较所得的反馈信号判断当前转子位置的方式代替检测转子位置的霍尔传感器，降低了生产和维护成本，同时能更精确的计算出电机换向点。

Description

中央空调控制系统
技术领域
本实用新型涉及中央空调，更具体地说，涉及一种中央空调控制系统。
背景技术
目前市场上的交流空调品种繁多，但交流空调普遍存在调速性能差、功率较大、噪声大以及耗电等问题。现有的无刷直流空调，利用霍尔传感器检测转子位置，利用脉宽调制调节输出电流来调控转速。虽然解决了电机功耗大和噪音大的问题，但霍尔传感器生产和维护成本较高，且仅仅采用软件限流保护方案，安全性低。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的中央空调控制系统调速性能差、功率较大、噪声大、耗电高以及过流保护方案单一等缺陷，提供一种中央空调控制系统。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种中央空调控制系统，用于对驱动中央空调的无刷直流电机进行控制，包括微控制器、用于将交流电整流滤波成直流电的整流滤波模块，其特征在于，还包括：
由6个MOS管构成的MOS管电路，
与所述微控制器的输出端相连接、用于控制MOS管电路中相应的MOS管导通的方式驱动无刷直流电机通电运行并对无刷直流电机进行转速调节的MOS管驱动模块，
与所述微控制器的输入端口连接、用于采集无刷直流电机的反电动势和电机三相中点电压并将反馈信号传送给微控制器的反电势检测模块，
所述MOS管驱动模块还用于通过引脚直接采样无刷直流电机的电流实现硬件过流保护。
在本实用新型所述的中央空调控制系统中，还包括与所述整流滤波模块的输出端相连接、用于降低整流滤波模块输出的直流电压并给MOS管驱动模块供电的开关电源模块。
在本实用新型所述的中央空调控制系统中，还包括与所述开关电源模块输出端相连接用于降低开关电源模块输出的直流电压并给微控制器供电的三端稳压器。
在本实用新型所述的中央空调控制系统中，还包括与所述微控制器的输入端相连接、用于采集无刷直流电机电流的电流采样模块。
在本实用新型所述的中央空调控制系统中，还包括与所述微控制器的输入端相连接、用于接收外部控制命令的接口模块。
在本实用新型所述的中央空调控制系统，所述MOS管驱动模块与所述微控制器的脉宽调制信号输出端相连接，MOS管驱动模块用于根据脉宽调制信号控制MOS管电路中相应的MOS管导通，同时输出PWM转速调节信号。
在本实用新型所述的中央空调控制系统中，所述反电势检测模块用于采集无刷直流电机的反电动势和三相中点电压，并将悬空相的反电动势与三相中点电压经比较器比较所得的反馈信号发送给微控制器。
实施本实用新型的中央空调控制系统，具有以下有益效果：用无刷直流型电机代替传统交流电机实现了降低功耗的效果，利用脉宽调制调节电枢电压的方法控制电机转速，可实现无极调速。
本实用新型采用反电势检测模块采集无刷直流电机分压后的反电动势和电机三相中点电压，并根据分压后的悬空相反电动势与电机三相中点电压比较所得的反馈信号判断当前转子位置的方式代替检测转子位置的霍尔传感器，降低了生产和维护成本，同时能更精确的计算出电机换向点。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：
图1是本实用新型中央空调控制系统的结构框图；
图2是微控制器的一实施例的电路原理图；
图3是整流滤波模块、开关电源模块以及三端稳压器一实施例的电路原理图；
图4是MOS管驱动模块、MOS管电路、反电势检测模块以及电流采样模块一实施例的电路原理图；
图5是接口模块的一实施例电路原理图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新中央空调控制系统，包括：微控制器4，无刷直流电机6，用于将交流电整流滤波成直流电的整流滤波模块1，由6个MOS管构成的MOS管电路10，与所述微控制器4的输出端相连接、用于控制MOS管电路10中相应的MOS管导通的方式来驱动无刷直流电机6通电运行并对无刷直流电机6进行转速调节的MOS管驱动模块5，与所述微控制器4的输入端相连接、用于采集无刷直流电机6分压后的反电动势和电机三相中点电压并将反馈信号传送给微控制器4的反电势检测模块7。
还包括与所述整流滤波模块1的输出端相连接、用于降低整流滤波模块1输出的直流电压实现给MOS管驱动模块5供电的开关电源模块2。
与所述开关电源模块2输出端相连接用于降低开关电源模块2输出的直流电压从而实现给微控制器4供电的三端稳压器3。
与所述微控制器4的输入端相连接、用于采集无刷直流电机6电流的电流采样模块8。
与所述微控制器4的输入端相连接、用于接收外部控制命令的接口模块9。
如图2所示，是微控制器的一实施例的电路原理图。本实施例中，微控制器4优选采用型号为STM8S105K4的微控制器。其工作电压为5V，设有反馈信号接口，用于接收反电势检测模块7发出的反馈信号，并根据此信号判断当前转子位置。微控制器4根据转子位置信息发送相应的脉宽调制信号给MOS管驱动模块5控制MOS管电路中10中相应MOS管的开通，从而控制无刷直流电机6的电流方向，以实现无刷直流电机6通电运行。MOS管驱动模块5输出PWM转速调节信号对无刷直流电机6进行无级调速。
如图3所示，是整流滤波模块、开关电源模块以及三端稳压器一实施例的电路原理图。在本实施例中，输入的220V交流电经整流滤波模块1整流后变成310V直流电。在本实施例中采用型号为VIPER22ADIP的开关电源模块2，输入310V直流电产生16V直流电为MOS管驱动模块5提供工作电源。优选采用型号为7805的输出电压为5V的固定式三端稳压器3，输入16V直流电产生5V直流电为微控制器4提供工作电源。
如图4所示，是MOS管驱动模块、MOS管电路、反电势检测模块以及电流采样模块一实施例的电路原理图。在本实施例中采用型号为L6386的3个MOS管驱动器构成MOS管驱动模块5，控制MOS管电路中的6个MOS管的导通。所述3个MOS管驱动器接收微控制器4输出的脉宽调制信号，并根据此信号控制与MOS管驱动器相对应的2个MOS管导通，从而控制无刷直流电机6的电流方向，以实现无刷直流电机6通电运行。
MOS管驱动模块5根据PWM_AH、PWM_BH、PWM_CH、或PWM_AL、PWM_BL、PWM_CL输出PWM转速调节信号调节MOS管电路输出的无刷直流电机6电枢电压，实现无刷直流电机6的无级调速。
本实施例中采用的型号为L6386的MOS管驱动器的CIN脚可以实时采集无刷直流电机6的电流，监控无刷直流电机6的运行状况，如果出现过载等危险运行状况，可立即自行关断MOS管电路10中的MOS管，同时发送信号给微控制器4，微控制器4再发出相应的控制MOS管电路关断的脉宽调制信号，起到电机的硬件过流保护作用。
在本实施例中，反电势检测模块7包括：反电势和电机三相中点电压采集分压电路7A和电压比较电路7B。反电势检测模块7采集无刷直流电机6经分压后的反电动势和电机三相中点电压，并将分压后的三相反电动势中悬空相的反电动势与电机三相中点电压经比较器比较所得的反馈信号输入到微控制器4，微控制器4根据此信号判断当前转子位置并输出相应的脉宽调制信号给MOS管驱动器5，从而实现了一个闭环控制功能。
在本实施例中，电流采样模块8将采集的无刷直流电机6的电流输入到微控制器4，微控制器4根据采集的电流情况监控无刷直流电机6的运行状况，如果出现过载等危险运行状况便发出相应的脉宽调制信号，关断MOS管驱动模块，起到电机的软件限流保护作用。
如图5所示，是接口模块的一实施例电路原理图。接口模块9设有控制界面接口用于接收控制命令，同时设有霍尔传感器接口和烧录引脚。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (7)

1.一种中央空调控制系统，用于对驱动中央空调的无刷直流电机(6)进行控制，包括微控制器(4)、用于将交流电整流滤波成直流电的整流滤波模块(1)，其特征在于，还包括：
由6个MOS管构成的MOS管电路(10)，
与所述微控制器(4)的输出端相连接、用于控制MOS管电路(10)中相应的MOS管导通的方式驱动无刷直流电机(6)通电运行并对无刷直流电机(6)进行转速调节的MOS管驱动模块(5)，
与所述微控制器(4)的输入端口连接、用于采集无刷直流电机(6)的反电动势和电机三相中点电压并将反馈信号传送给微控制器(4)的反电势检测模块(7)，
所述MOS管驱动模块(5)还用于通过引脚直接采样无刷直流电机(6)的电流实现硬件过流保护。
2.根据权利要求1所述的中央空调控制系统，其特征在于，还包括与所述整流滤波模块(1)的输出端相连接、用于降低整流滤波模块(1)输出的直流电压并给MOS管驱动模块(5)供电的开关电源模块(2)。
3.根据权利要求2所述的中央空调控制系统，其特征在于，还包括与所述开关电源模块(2)输出端相连接用于降低开关电源模块(2)输出的直流电压并给微控制器(4)供电的三端稳压器(3)。
4.根据权利要求1所述的中央空调控制系统，其特征在于，还包括与所述微控制器(4)的输入端相连接、用于采集无刷直流电机(6)电流的电流采样模块(8)。
5.根据权利要求1所述的中央空调控制系统，其特征在于，还包括与所述微控制器(4)的输入端相连接、用于接收外部控制命令的接口模块(9)。
6.根据权利要求1所述的中央空调控制系统，其特征在于，所述MOS管驱动模块(5)与所述微控制器(4)的脉宽调制信号输出端相连接，MOS管驱动模块(5)用于根据脉宽调制信号控制MOS管电路(10)中相应的MOS管导通，同时输出PWM转速调节信号。
7.根据权利要求1所述的中央空调控制系统，其特征在于，所述反电势检测模块(7)用于采集无刷直流电机(6)的反电动势和三相中点电压，并将悬空相的反电动势与三相中点电压经比较器比较所得的反馈信号发送给微控制器(4)。
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