嵌入式芯片DSP在直流變頻空調(diào)中的應(yīng)用研究

摘要：隨著空調(diào)在人們?nèi)粘Ｉ钪械钠毡檫\(yùn)用，使得人們對(duì)空調(diào)性能提出了更高要求，而將DSP運(yùn)用在直流變頻空調(diào)中，能有效保證空調(diào)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。本文主要圍繞嵌入式芯片DSP性能及結(jié)構(gòu)、嵌入式芯片DSP在直流變頻空調(diào)中的應(yīng)用分析等方面展開討論，從空調(diào)系統(tǒng)模糊算法、空調(diào)保護(hù)等多個(gè)角度出發(fā)，具體闡述了直流變頻空調(diào)中DSP的運(yùn)用重要性，從而促進(jìn)空調(diào)產(chǎn)品朝著節(jié)能高效方向發(fā)展。

關(guān)鍵詞：DSP；模糊算法；直流變頻空調(diào)

前言：

在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的背景下，空調(diào)已經(jīng)成為提高室內(nèi)居住舒適性的主要產(chǎn)品，其中直流變頻空調(diào)在我國(guó)市場(chǎng)中占有份額相對(duì)較少。但是由于直流變頻空調(diào)產(chǎn)品具有較好的節(jié)能優(yōu)勢(shì)，因此，應(yīng)加大對(duì)這類空調(diào)的研究。通過將嵌入式芯片DSP應(yīng)用到空調(diào)變頻控制系統(tǒng)中，能為壓縮機(jī)作業(yè)提供一定驅(qū)動(dòng)力，同時(shí)能起到對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的保護(hù)作用，是嵌入式芯片DSP應(yīng)用價(jià)值的重要體現(xiàn)。

一、嵌入式芯片DSP性能及結(jié)構(gòu)

以TMS320F240xDSP這一數(shù)字處理器為例，其在電機(jī)控制上有較好適用性，能做到對(duì)信號(hào)的高效處理。在芯片上包括544字節(jié)DARAM等，能儲(chǔ)存大量系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，由于上述特點(diǎn)，使得該類嵌入式DSP在復(fù)雜的變頻系統(tǒng)中有普遍運(yùn)用，可為數(shù)據(jù)信息提供充足的程序容量[1]。另外，它在數(shù)據(jù)計(jì)算上體現(xiàn)出較高運(yùn)用價(jià)值，在對(duì)DSP結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析時(shí)，發(fā)現(xiàn)其中包含32位累加器、32位CALU、3個(gè)移位器等，能在指定時(shí)間內(nèi)完成較大計(jì)算量，說明這一DSP能滿足空調(diào)變頻系統(tǒng)運(yùn)行要求。除了數(shù)字計(jì)算能力較突出外，TMS320F240xDSP的外設(shè)能力相對(duì)來講較高，可為變頻系統(tǒng)提供多個(gè)外設(shè)接口。由于它包含8個(gè)16位的頻道接口，所以能同時(shí)控制空調(diào)系統(tǒng)中的兩個(gè)直流電機(jī)，可確保其在變頻空調(diào)系統(tǒng)開發(fā)中有較好運(yùn)用。

二、嵌入式芯片DSP在直流變頻空調(diào)中的應(yīng)用分析

（一）在壓縮機(jī)中的運(yùn)用

在對(duì)嵌入式芯片DSP在直流變頻空調(diào)中應(yīng)用進(jìn)行分析時(shí)，需要注重其在壓縮機(jī)中的使用。對(duì)于空調(diào)系統(tǒng)來講，在實(shí)際運(yùn)行階段需要為其提供適當(dāng)?shù)妮斎腚妷海⒃谡鳛V波作用下將交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?，從而?qū)動(dòng)壓縮機(jī)正常作業(yè)。而將嵌入式DSP結(jié)合到空調(diào)系統(tǒng)中，能起到為壓縮機(jī)提供較大驅(qū)動(dòng)力的作用，有利于提高系統(tǒng)運(yùn)行效率，在節(jié)約能源方面有實(shí)際意義[2]。

以上海日立為例，他們的壓縮機(jī)主要選取無刷直流電視機(jī)，在對(duì)該壓縮機(jī)性能進(jìn)行分析時(shí)，通常選擇無位置傳感方式，可做到對(duì)壓縮機(jī)的有效控制，從而對(duì)設(shè)施運(yùn)作狀況有較好掌握。實(shí)際操作時(shí)，需要檢測(cè)壓縮機(jī)線圈兩端的感應(yīng)電壓，再次利用位置檢測(cè)電路來收集并處理感應(yīng)電壓信號(hào)，通過分析感應(yīng)電壓信號(hào)，得到壓縮機(jī)對(duì)應(yīng)的換相位置信號(hào)。在完成上述操作后，嵌入式DSP將根據(jù)數(shù)據(jù)處理原則，計(jì)算求得壓縮機(jī)各相位置信息，使得壓縮機(jī)根據(jù)位置信號(hào)快速進(jìn)行換相操作，確保變頻壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)情況符合直流變頻空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行需求。在嵌入式芯片作用下，能完成對(duì)壓縮機(jī)數(shù)據(jù)的計(jì)算及處理等，憑借其較強(qiáng)的數(shù)據(jù)計(jì)算能力，可減少壓縮機(jī)相位轉(zhuǎn)換時(shí)間，同時(shí)能對(duì)功能模塊中的驅(qū)動(dòng)信號(hào)加以控制，以免由于沖擊電流過大而造成設(shè)備損壞。

由于嵌入式DSP具備較強(qiáng)的計(jì)算能力，使其可在短時(shí)間內(nèi)獲取壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速信息，并能做到對(duì)壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的實(shí)時(shí)控制，進(jìn)而避免不必要的電能浪費(fèi)。為了提高運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)電流負(fù)載能力，可利用比例系數(shù)以及PI調(diào)節(jié)器等方法，另外應(yīng)用積分系數(shù)可起到強(qiáng)化系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能的作用。一般情況下，在進(jìn)行變頻壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，將合理采取上述技術(shù)手段，從而提高系統(tǒng)各項(xiàng)性能。

（二）在空調(diào)保護(hù)上的作用

DSP除了對(duì)空調(diào)內(nèi)壓縮機(jī)高效運(yùn)作起到促進(jìn)作用外，還具有保護(hù)空調(diào)系統(tǒng)的作用。從DSP檢測(cè)功能來看，它的控制模塊能借助D/A轉(zhuǎn)換器來進(jìn)行模擬信號(hào)的檢測(cè)，相較于數(shù)字處理器的轉(zhuǎn)換器而言，DSP轉(zhuǎn)換速度較快，能及時(shí)獲取系統(tǒng)各類模擬信號(hào)的狀況，如線路電流值、電壓值以及壓縮機(jī)溫度信息等，通過分析這些信息，可進(jìn)一步對(duì)空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，加大對(duì)系統(tǒng)的保護(hù)。例如，在測(cè)得總線電壓后，能根據(jù)電壓值進(jìn)行電壓補(bǔ)償處理，促使壓縮機(jī)在適當(dāng)電壓范圍內(nèi)運(yùn)行，同時(shí)可對(duì)壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)整個(gè)過程進(jìn)行電壓測(cè)量，在對(duì)系統(tǒng)電壓波動(dòng)情況有充分掌握下，為空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)提供其需求的電壓，保持電子設(shè)備在最佳工作狀態(tài)。另外，在DSP作用下，還能實(shí)現(xiàn)對(duì)總線電流值進(jìn)行測(cè)量，之后開展相應(yīng)的負(fù)載控制及線路保護(hù)等操作，為壓縮機(jī)可靠運(yùn)行加以保障。

（三）在空調(diào)系統(tǒng)模糊算法上的運(yùn)用

空調(diào)內(nèi)的制冷系統(tǒng)體現(xiàn)出非線性及滯后性大等特點(diǎn)，包括多種不確定因素，加大了數(shù)學(xué)模型建立難度。為了保證對(duì)空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行狀況的充分掌握，可選用模糊控制技術(shù)，從而根據(jù)模糊信息來進(jìn)行系統(tǒng)控制，是應(yīng)用效果較好的一種控制方式。例如，在進(jìn)行壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速控制時(shí)，便可利用模糊控制，能一定程度提高系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)控制效果，并能做到對(duì)動(dòng)態(tài)的有效控制。借助DSP的計(jì)算能力，可快速完成模糊計(jì)算，從而獲取壓縮機(jī)實(shí)時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)信息。在此基礎(chǔ)上，工作人員可結(jié)合系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行狀況，有針對(duì)性的調(diào)整壓縮機(jī)輸出，從而達(dá)到降低能耗、提高環(huán)境舒適度的目的，是DSP應(yīng)用重要性的體現(xiàn)。

結(jié)論：

綜上所述，嵌入式芯片DSP為半導(dǎo)體技術(shù)不斷發(fā)展的產(chǎn)物，在電子設(shè)備中有較好運(yùn)用。DSP具有較強(qiáng)的數(shù)字處理能力以及多個(gè)外設(shè)接口，能為空調(diào)系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)奠定基礎(chǔ)，將DSP結(jié)合到空調(diào)系統(tǒng)中，有利于提高空調(diào)效率，使得直流變頻空調(diào)的運(yùn)作能滿足人們對(duì)居住環(huán)境的需求。在這類數(shù)字處理器作用下，能為直流變頻空調(diào)發(fā)展提供較大推動(dòng)力，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)節(jié)約能源的目的，為社會(huì)進(jìn)步作出貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳鵬飛.基于SOPC的直流變頻風(fēng)扇控制芯片設(shè)計(jì)與研究[D].廣東工業(yè)大學(xué)，2015.

[2]汪輝.嵌入式芯片DSP在直流變頻空調(diào)中的應(yīng)用[J].集成電路應(yīng)用，2004（08）：32-33.

作者簡(jiǎn)介：劉洪華（1986-）男，漢族，黑龍江省佳木斯市人，現(xiàn)就職于珠海格力電器股份有限公司，學(xué)士學(xué)位，研究方向：芯片設(shè)計(jì)與空調(diào)設(shè)計(jì).