機車空調逆變電源控制系統及其實現

摘要：本文根據機車空調電源的特點，設計了滿足機車空調電源應用要求的逆變器控制系統，包括逆變器電路組成、工作原理、控制系統硬件及軟件等，突出了系統變頻運行、智能控制等特點。設計方案取得了實驗證實，設計樣機滿足運用要求。 敘詞：逆變器；電源；控制系統；CAN工業現場總線 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：

隨著電力電子學科的發展，逆變器控制技術與工業現場總線應用范圍越來越廣，本系統成功應用這兩項技術，設計了機車空調電源用逆變器控制系統。原有空調電源逆變器控制系統的缺點是：不能根據設定溫度控制空調機組變頻運行，體積大，各逆變器協調控制困難。本文設計了一種機車空調機組用多逆變器控制系統，與原有空調電源逆變器控制系統相比，有體積小、重量輕、數據交換方便、運行可靠、利于維修等優點。

1 系統工作原理：

圖1 逆變器控制系統結構圖

由圖1可知，上位微機控制電路是該系統的核心控制部分，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控制指令產生不同頻率的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、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。其內部集成了能驅動電機的PWM發生器、多功能捕獲比較模塊、BLDC電機驅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、定時計數器等功能模塊，利用這些硬件模塊支持，SPMC75可以實現諸如家電用變頻驅動器、標準工業變頻驅動器、多環伺服驅動系統等復雜應用。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，從而減小整個空調電源的體積，增加系統的集成性和可靠性。本系統選用定時器MCP4輸出SPWM信號。