1 引言

    随着我国国民经济的发展和人民物质文化生活水平的不断提高，空调器已广泛应用于社会的各种场合，直流变频空调器因具有节能、低噪、恒温控制、全天候运转、启动低频补偿、快速达到设定温度等性能，使空调的舒适性大大提高，将越来越受到人们的喜爱。单片机技术的广泛应用，直流变频技术及模糊控制技术在空调器嵌入式控制领域的成功应用，半导体功率器件的迅速发展为直流变频控制的推广提供了技术保障。

    本设计方案的ac变频空调控制器由室内机控制器、室外机控制器两部分组成。基于spmc75f2413a 的优越性能，用其设计室外机ac变频控制器，容易实现产品模块化、智能化特点，控制参数采用开放式结构，便于与各种压缩机联结，从而能够在最短的时间内根据不 同厂家的要求进行产品的升级换代。以这种方式，产品可以更快地推向市场，获得时间上的竞争优势。本控制器含有以下关键技术：

    1、模糊控制技术：依据室内环温、管温，室外环温、管温、压缩机排气温度、压缩机过载保护温度、压缩机电流等参数建立模糊逻辑关系，控制压缩机的运转速度、室外风机及其它负载运行；

    2、高效的三次谐波注入基于dds的spwm发生技术，充分利用电源电压、精确的频率调整、实时的电压补尝功能，使压缩机更有效工作;

    3、模块控制保护电路：当模块有保护信号输出时，通过硬件电路断开pwm 模块输出控制信号，以达到保护模块的效果，并且可靠的给单片机模块保护信号；

    4、emc 及可靠性设计技术：在掌握空调的干扰机理的前提下，硬件设计重点考虑以下几点：电源电路设计、滤波电路参数设计、印制板地线及信号线设计，并且软件采用容错技术。

    2 系统总体方案介绍

    本ac变频空调系统分室内机系统和室外机系统两部分，其中室内机系统主要是系统一些逻辑状态信息的处理，而室外机系统主要是压缩机的变频驱动部分。在本系统方案中室内机选用的是spce061a实现的，spmc75f2413a主要是应用在变频驱动部分。因此室内机系统在此不再详述。室外机的电路结构框图如图 2.1。

    图 2.1室外机系统框图

    这个系统的基本工作流程：

    室外机的主控mcu（spmc75f2413a）随时接收来自室内机的控制和状态信息，从而去控制室外的风机、四通阀和压缩机，完成相应的控制功能。同时还会将室外机的一些状态和室外的一些温度信息传回室内机。以供室内机做控制之用。

    3 系统硬件设计

    系统电路原理图如图 3.1。其中ps21865a三相功率全桥电路模块，用来实现pwm信号的功率合成，从而驱动压缩机。uln2003a是集电极开路输出的功率反向器，主要用来驱动系统中的继电器，从而控制风机和电磁阀。spmc75f2413a单片机的主要作用：1. 根据室内机命令控制整个系统。2. 完成ac变频压缩机的变频驱动信号的产生和控制功能。

    图 3.1中的power_line是一种半双工的电流环变换电路，它主要是利用电源和一条专用的通信线，使室内外构成一个电流环，电流环由室内机供电。这个电路为室内外机提供一条通信回路。spmc75f2413a合成的注入三次谐波的spwm信号经iob0~5输出，经缓冲和光隔后输入ps21865a，而后输出控制电机。spmc75f2413a的iob6是错误侦测输入端，通过对其传回信号的检测，一旦ps21865a出现工作异常（如过压、欠压、过流、过热），驱动硬件会立即禁止ps21865a工作，同时申请中断，请求cpu处理。ioa0~3为模拟输入口，主要是温度传感器接口和直流高压测量接口。ioc8~10为控制四通阀和外风机的控制。

    图 3.1系统电路原理图

    4 系统软件设计

    整个室外机系统软件主要包括两部分：1. 同室内机通信、协调控制部分。2. 室外机的压缩机驱动控制部分。

    系统同室内机通信、协调控制部分主要包括串口中断服务和命令解释执行和主循环控制等几部分。其中主控制流程如图 4.1。串口中断服务主要是接收来自室内机的数据包，并对相应的信息进行处理，确保传给控制程序的命令和数据的正确性；命令解释执行部分主要是解读室内机命令，并进行相应的处理。