直流变频空调器室外风机保护措施的改进

　　环保、节能是家用空调的发展的趋势，直流变频空调又是家用空调的发展方向，随着无刷直流电动机技术的发展，直流变频空调不论从性能上，还是性价比上都会有所提篼。室外无刷直流风机是影响直流变频空调的重要组成部分，本文针）沿海地区风大，无刷直流风机容易反向发电的问题，提出了改进意见，并给出了控制程序流程图。

　　2无刷直流风机控制电路的组成无刷直流风机是室外机控制器的一个主要控制对象。

　　无刷直流风机带有霍尔位置传感器，因此本文选用日立公司ECN3021专用芯片来驱动无刷直流风机。

　　流以下。功率在20-60W的三相有位置传感器的无刷直流过流保护电路、转子方向监视电路（RotatingDirection Monitor）、频率生成电路过流保护电路（FG）及三相分配器（3-PhaseDistributor）。三相分配器内部具有与SIEMENS公司的C508芯片类似的块换相控制表，根据表格中相对照的值来合理分配各个桥臂的通断状态。一旦流过某一桥臂的电流大于1A，此芯片就会自动封锁6路PWM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下ARS-99KK218A电机，此风机的大电压为DC230V、功率为23W.内置3个霍尔传感器来产生三相转子位置信号。ECN3021的三相分配器力子）2006年6期就根据此位置信号对无刷直流风机进行换相。

　　ECN3021芯片的控制管脚主要有三个：VSP是用于电压控制的信号脚，与CPU输出PWM的管脚相连，DM是反映电机转向的信号脚，转向信号直接连接CPU输入脚，FG是反映电机转速的信号脚，与CPU输人脚相连，把电机转子运转的频率或转速馈送给CPU.这部分电路的原理图如所示。通过选取电阻R22的阻值可以对所控电机的起动电流进行设定，利用C23和R23可以对PWM的调制频率进行设定。外部控制器通过隔离光祸把速度控制信号作为速度给定输人到ECN3021的13脚，此芯片则通过14脚把电机的运转频率信号以脉冲的形式反馈给控制器。为了提高可靠性，在给风扇电机绕组供电的前端加入继电器控制。

　　用日立ECN3021芯片来控制无刷直流风机就变得简单了。起动时，从VSP管脚上输出一定电压的PWM信号，然后根据FG管脚上的电机转速信号，由CPU进行PI运算，调整PWM信号来调节风机的压频比，从而控制风机的正常运行。由于空调的室外风机只能允许单方向的运行，因此在起动时必须通过DM管脚上的信号来判别电机运转方向，保证风机不会反方向运行。但实际上，大自然的风向是不定的，不同的风向在风机起动时会出现不同的现象，并需要加以控制。

　　3无刷直流风机的保护大自然的风向是一恼人的问题，特别是沿海地区海风较大，会拖着无刷直流风机反转发电而造成内置驱动电路受损。根据141研究：在25Hz运转频率下松下电机的发电量为156.4V.并且随着风速的升篼，发电量也随之增加，在67Hz下，发电电压可达420V.因此，这样高的发电电压很容易会把ECN3021驱动控制器内的IGBT烧毁。

　　为解决此问题，作者提出的控制方法其思路是：当未起动风机时，由继电器切断其中两路输出线，使电机任何一个绕组都不能形成回路，因此即使风机处于反转运行，也不能把如此高的电压引人到控制电路内，在风机起动前，通过DM引脚来检测风机运转方向，若为反转的情况下，再通过FG引脚来检测风机转速，转速一旦大于某个极限值，不管系统是否要求起动，都切断风机绕组回路，就不会使ECN3021内的IGBT因两端电压过大而烧毁。在硬件和软件处理处理上都需做一些调整。

　　脚中任意两路，各串联入继电器触头，从CPU上再引出一路BH作为风机驱动的使能端，此输出信号就是根据风机起动前的状态来控制风机起停的，其原理如所示。

　　软件方面，空调控制系统发出起动风机的指令后，风机控制系统立即检测ECN3021的DM管脚和FG管脚。当检测到DM管脚得知风机处于反转状态时，立即再检测FG管脚获取目前风机的转速。若反转转速超过某一极限转速值，则继电器RY1和RY2触头不闭合，直到反转转速低于极限转速，才闭合继电器RY1和RY2触头，使风机开始起动运行，反之，起动前风机并未处于反转状态或反转转速位超过极限值，都立即闭合继电器把逆变器的三相电压送给无刷直流风机。其极限值根据芯片所能承受的反电势值来定。

　　通过从硬件和软件对永磁无刷直流风机反转发电进行相应的保护，解决了风机反转可能造成的系统损坏。

　　风机控制的驱动程序框无刷直流风机的驱动程序设计实现风机控制的程序框图如所示。除了对风机发电的保护措施外，本程序还具备三种保护模式。

　　无速度反馈信号的保护模式：风机驱动电压加到ECN3021上，但没有接收到任何速度反馈信号后，应立即封锁风机电压驱动信号，向空调控制系统发出相应的保暾力子>2006年6期完全隔开。

　　为了保证发送和接收信号的完整和正确，避免总线上信号的碰撞，对总线的使用权必须进行分配才能避免竞争，连接到总线上的单机，其发送控制信号在时间上要完全隔离。具体的数据通信过程基本流程图如所示。

　　数据通信程序基本流程图MCU通信节点的程序基本上可以分为6个主要部分，分别为预定义部分、初始化部分、主程序部分、设备状态检测部分、帧接收部分和帧发送部分。预定义部分主要定义了通信中使用的握手信号，用于保存设备信息的缓冲区和保存本节点设备号的变量。设备状态检测部分在程序初始化后，当硬件发生故障时，作出相应的反应。主程序部分接收命令帧，并根据命令的内容作出相应的回应。

　　5结束语在电力数据采集系统中，RS-485总线由于它的线路设计简单，而且在本方案中采用了Sipex公司的485专用芯片SP485R，其输人阻抗篼，为1/10单位负载，能够驱动多节点数，价格低廉、控制方便，只要处理好细节，能发挥良好的作用，有效地满足现在电力数据采集的要求。