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基于10-FZ062TA050SM-P987D13/R5F562TAADFP主控器件的高效中央空调变频控制器解决方案

2018-01-17
类别:家用电器
eye 374
文章创建人 拍明

  概述

中央空调系统由一个或多个冷热源系统和多个空气调节系统组成,该系统不同于传统冷剂式空调,(如单体机,VRV) 集中处理空气已达到舒适要求。采用液体气化制冷的原理为空气调节系统提供所需冷量,用以抵消室内环境的冷负荷;制热系统为空气调节系统提供所需热量,用以抵消室内环境热负荷。制冷系统是中央空调系统至关重要的部分,其采用种类、运行方式、结构形式等直接影响了中央空调系统在运行中的经济性、高效性、合理性。

  优势

  • 集成单相整流桥、交错PFC电路的IGBT模块(10-FZ062TA050SM-P987D13),PFC部分采用IGBT H5管芯,开关频率最高可支持100kHz,适用于单相8kW以下带PFC功能的变频控制器,有利于提高整机效率;

【10-FZ062TA050SM-P987D13】

Features

● High-efficient rectifier

● High-efficient IGBT H5 + Stealth 2 Diode

● Ultra-fast switching speed

● Integrated capacitors

● Thermistor

Target applications

● SMPS

● Welding

Types

● 10-FZ062TA050SM-P987D13

10-FZ062TA050SM-P987D13.png

  • 运行频率为100MHz 的32位MCU(R5F562TAADFP),集成了增强型定时器单元、12位AD转换器,每个AD转换单元还集成可调增益运放和比较器,提高整机效率的同时降低损耗,非常适用于变频空调电机控制器。

【R5F562TAADFP】

00-MHz 32-bit RX MCUs, FPU, 165 DMIPS, 12-bit ADC (3 S/H circuits, double data register, amplifier, comparator): two units, 10-bit ADC one unit, the three ADC units are capable of simultaneous 7-ch. sampling, 100-MHz PWM (two three-phase complementary channels and four single-phase complementary channels or three three-phase complementary channels and one single-phase complementary channel)R01DS0096EJ0200Rev.2.00Jan 10, 2014

R5F562TAADFP.png

Features

■ 32-bit RX CPU coreMax. operating frequency: 100 MHzCapable of 165 DMIPS in operation at 100 MHzSingle precision 32-bit IEEE-754 floating pointAccumulator handles 64-bit results (for a single instruction) from 32- × 32-bit operationsMultiplication and division unit handles 32- × 32-bit operations (multiplication instructions take one CPU clock cycle)Fast interruptDivider (fastest instruction execution takes two CPU clock cycles)Fast interruptCISC Harvard architecture with 5-stage pipelineVariable-length instructions: Ultra-compact codeSupports the memory protection unit (MPU)Background JTAG debugging plus high-speed tracing

■ Operating voltageSingle 3.3- or 5-V supply; 5-V analog supply is possible with 3.3-V products

■ Low-power design and architectureFour low-power modes

■ On-chip main flash memory, no wait states100-MHz operation, 10-ns read cycleNo wait states for reading at full CPU speed64-Kbyte/128-Kbyte/256-Kbyte capacitiesFor instructions and operandsUser code programmable via the SCI or JTAG

■ On-chip data flash memoryMax. 32 Kbytes, reprogrammable up to 30,000 timesErasing and programming impose no load on the CPU.

■ On-chip SRAM, no wait states8-Kbyte/16-Kbyte SRAMFor instructions and operands

■ DMADTC: The single unit is capable of transfer on multiple channels

■ Reset and supply managementPower-on reset (POR)Low voltage detection (LVD) with voltage settings

■ Clock functionsExternal crystal oscillator or internal PLL for operation at 8 to 12.5 MHzInternal 125-kHz LOCO for the IWDTDetection of main oscillator stoppage (for IEC 60730 compliance)

■ Independent watchdog timer (for IEC60730compliance) 125-kHz LOCO clock operationSoftware is incapable of stopping the robust WDT.

■ Up to 7 communications interfaces1: CAN (compliant with ISO11898-1), incorporating 32 mailboxes3: SCIs, with asynchronous mode (incorporating noise cancellation), clock-synchronous mode, and smart-card interface mode1: I2C bus interface, capable of SMBus operation1: RSPI1: LIN

■ Up to 16 16-bit timers8: 16-bit MTU3: 100-MHz operation, input capture, output compare, two three-phase complementary PWM output channels, complementary PWM imposing no load on the CPU, phase-counting mode4: 16-bit GPT: 100-MHz operation, input capture, output compare, four complementary single-phase PWM output channels, or one three-phase complementary PWM output channel and one single-phase complementary PWM output channel, complementary PWM imposing no load on the CPU, operation linked with comparator (for counting and control of PWM-signal negation), detection of abnormal oscillation frequencies (for IEC 60730 compliance)4: 16-bit CMT

■ Generation of delays in PWM waveforms (only for the RX62G Group)The timing with which signals on the 16-bit GPT PWM output pin rise and fall can be controlled with an accuracy of up to 312 ps (in operation at 100 MHz).

■ Three A/D converter units for 1-MHz operation, for a total of 20 channelsThree units are capable of simultaneous sampling on seven channels Self diagnosis (for IEC60730 compliance) 8: Two 12-bit ADC units: three sample-and-hold circuits, double data registers, amplifier, comparator12: Single 10-bit ADC unit

■ CRC (cyclic redundancy check) calculation unitMonitoring of data being transferred (for IEC 60730 compliance)Monitoring of data in memory (for IEC 60730 compliance)

■ Up to 61 input–output ports and up to 21 input-only portsPORT registers: Monitoring of output ports (for IEC 60730 compliance)

■ Operating temp. range–40C to +85C –40C to +105C PLQP0112JA-A 20×20mm, 0.65mm pitchPLQP0100KB-A 14×14mm, 0.5mm pitchPLQP0080JA-A 14×14mm, 0.65mm pitchPLQP0064KB-A 10×10mm, 0.5mm pitchPLQP0064GA-A 14x14 mm, 0.8mm pitch100-MHz 32-bit RX MCUs, FPU, 165 DMIPS, 12-bit ADC (3 S/H circuits, double data register, amplifier, comparator): two units, 10-bit ADC one unit, the three ADC units are capable of simultaneous 7-ch. sampling, 100-MHz PWM (two three-phase complementary channels and four single-phase complementary channels or three three-phase complementary channels and one single-phase complementary channel)R01DS0096EJ0200Rev.2.00Jan 10, 2014。


      【变频空调】

  变频空调是在常规空调的结构上增加了一个变频器。压缩机是空调的心脏,其转速直接影响到空调的使用效率,变频器就是用来控制和调整压缩机转速的控制系统,使之始终处于最佳的转速状态,从而提高能效比(比常规的空调节能至少30%)。

  它的基本结构和制冷原理和普通空调完全相同。变频空调的主机是自动进行无级变速的,它可以根据房间情况自动提供所需的冷(热)量;当室内温度达到期望值后,空调主机则以能够准确保持这一温度的恒定速度运转,实现“不停机运转”,从而保证环境温度的稳定。

  变频空调中都装有变频器,这个变频控制器是如何工作的呢?国内规定的电压220V,频率50Hz的电流经整流滤波后得到310V左右的直流电,此直流电经过逆变后,就可以得到用以控制压缩机运转的变频电源,这就能将50赫兹的电网频率转变为30-130赫兹,变频空调就是一种使用变频压缩机和模糊控制技术的空调器,能根据室内气温的变化,调节制冷速度。一个15平方米的房间,变频空调比定频式调温速度快6~10分钟。达到设定温度后,变频空调又能以仅为定频空调10%的功率低速运转,以调节温度细微损耗,维持恒温状态。

高效中央空调变频控制器优选器件方案.png

  变频式空调器一般带有微机(电脑)控制。它检测室内外信号如温度(室内外温、蒸发器温、冷凝器温、吸气管口温、膨胀阀出入口温、变频开头散热片温等),风机转速,电动机电流等。并由微机发出风机、压缩 机运转速、制冷剂流量、阔的切换、安全保护等信号。此类机装有电子膨胀间节流。它随微处理器发出的信号,随时改变制冷剂流量,故它的效率比普遍使用毛细管节流方式的高。同时在制冷方式中,无化霜烦恼(化霜不停机)。因此空调在制热时不会像普通机在除霜倒泵逆转时,吹出冷风使室温下降。

  变频空调还能在142-270伏范围的电网电压正常使用,根据温度控制指令,在压缩机连续运行时会改变频率,当产冷量要求大时则高速运转,反之低速运转。由于变频机无频繁的启动大电流冲击,且一直工作在低速上,又第一次只半小时就能达到设定值,故节电明显。即制冷(热)的功耗之比效率就高得多了。

  “变频”采用了比较先进的技术,启动时电压较小,可在低电压和低温度条件下启动,这对于某些地区由于电压不稳定或冬天室内温度较低而空调难以启动的情况,有一定的改善作用。由于实现了压缩机的无级变速,它也可以适应更大面积的制冷制热需求。

  所谓的“变频空调”是与传统的“定频空调”相比较而产生的概念。众所周知,我国的电网电压为220伏、50赫兹,在这种条件下工作的空调称之为“定频空调”。由于供电频率不能改变,传统的定频空调的压缩机转速基本不变,依靠其不断地“开、停”压缩机来调整室内温度,其一开一停之间容易造成室温忽冷忽热,并消耗较多电能。而与之相比,“变频空调”变频器改变压缩机供电频率,调节压缩机转速。依靠压缩机转速的快慢达到控制室温的目的,室温波动小、电能消耗少,其舒适度大大提高。而运用变频控制技术的变频空调,可根据环境温度自动选择制热、制冷和除湿运转方式,使居室在短时间内迅速达到所需要的温度并在低转速、低能耗状态下以较小的温差波动,实现了快速、节能和舒适控温效果。

  供电频率高,压缩机转速快,空调器制冷(热)量就大;而当供电频率较低时,空调器制冷(热)量就小。这就是所谓“变频”的原理。变频空调的核心是它的变频器,变频器是20世纪80年代问世的一种高新技术,它通过对电流的转换来实现电动机运转频率的自动调节,把50Hz的固定电网频率改为30至130Hz的变化频率,使空调完成了一个新革命。同时,还使电源电压范围达到142V至270V,彻底解决了由于电网电压的不稳定而造成空调器不能正常工作的难题。变频空调每次开始使用时,通常是让空调以最大功率、最大风量进行制热或制冷,迅速接近所设定的温度。由于变频空调通过提高压缩机工作频率的方式,增大了在低温时的制热能力,最大制热量可达到同级别空调器的1.5倍,低温下仍能保持良好的制热效果。此外,一般的分体机只有四档风速可供调节,而变频空调器的室内风机自动运行时,转速会随压缩机的工作频率在12档风速范围内变化,由于风机的转速与空调器的能力配合较为合理,实现了低噪音的宁静运行。当空调高功率运转,迅速接近所设定的温度后,压缩机便在低转速、低能耗状态运转,仅以所需的功率维持设定的温度。这样不但温度稳定,还避免了压缩机频繁地开开停停所造成的对寿命的衰减,而且耗电量大大下降,实现了高效节能。




责任编辑:Davia

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