变频空调室外机驱动控制系统设计
2 驱动控制系统的PWM以及信号采样
采用单个MCU来控制PFC、两个永磁同步电机以及其他控制需要13路PWM输出和多达12个模拟信号采样。其中PFC需要1个PWM输出和2个模拟信号采样，每个电机需要6路PWM输出和3个模拟信号采样，另外空调系统需要4个温度采样，而且PFC和电机控制需要实时采样模拟信号，否则引起的延时会导致控制响应速度慢，降低动态性能。如何分配和管理这3个控制模块的PWM输出以及模拟信号采样比较困难。
针对变频空调器的要求，对驱动控制系统的PWM设置如下：压缩机电机驱动采用3个PWM模块6个输出通道，并设置为上升一下降计数方式，载波频率为5 kHz(周期为200μs)；风机电机驱动也采用3个PWM模块6个输出通道，并设置为上升一下降计数方式，载波频率为10kHz(周期为100μs)；PFC采用1个PWM模块的1个输出通道，并设置为上升计数方式，载波频率为20 kHz(周期为50 μs)。
同时针对变频空调的信号采样进行如下设置：由于变频空调系统的温度采样和内部芯片温度采样的实时性要求比较低，需要针对ADC模块的采样处理进行优化设计。第一，允许每一个ADC通道有不同的触发源；第二，可设置ADC通道的转换优先级。在功率因数校正中，变换器的电流采样信号受开关噪声的影响，在开关点上经常会出现高频振荡，因此需要通过计算的开关信号占空比确定开关器件的导通时间和关断时间，并根据导通时间和关断时间计算出一个最佳的信号采样点以进行信号采样。在压缩机、风机驱动系统的电流采样中，由于三相电流对称，因此只需分别同时采样两相电流，同时由于变频空调中采用分流电阻器方式采样，因此在空间电压矢量PWM(SVPWM)方式中的不同扇区分别同时采样不同的两相电流，并由PWM计数器等于零来触发采样，如表1所列。本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/161944.htm
为了满足电机驱动和PFC控制的需要，还需保证有两个ADC采样保持电路，允许两个信号同时采样，并允许选择不同的两个通道同时采样。
3 定制的双核MCU
针对变频空调室外单元控制的需求，专门定制了变频空调专用的双核MCU，其时钟频率高达60 MHz，并提供7个片上增强型PWM模块，每个PWM提供2个PWM输出通道，且每个模块之间可以设置移相及同步。高速ADC模块的转换速度为4．6 Msps，即每个信号的采样转换只需要216 ns。以CPU为核心处理加专用控制加速器CLA的双核结构，各自有独立的总线，可以分别运行不同的控制程序，从而提高系统的安全性。
为了提高整个室外控制系统的集成度和降低元器件的数目，在芯片中集成了更多的片上模块，主要在以下几个方面进行创新性设计：
①集成了双10 MHz的片内时钟源，可以通过PLL倍频至60 MHz作为系统时钟，提供给CPU、CLA和其他外设。这两个时钟源可相互备份，当其中一个失效时，可迅速切换到另外一个，使控制器继续正常运行。在降低成本的同时提高了系统的抗干扰性。另外在片内集成了温度传感器检测芯片内部温度，通过专用的算法来补偿片内时钟源的温度漂移，满足了室内机通信等外设对时钟源输出精度的要求。
②集成了3个响应时间为30 ns的模拟比较器和10位精度的片内DAC，比较器的输出可以直接关断或屏蔽PWM的输出，从而可以实现电机、PFC的保护，提高了过流、过压保护的实时性，减少了电机过流退磁的现象。
③集成了片内电源电压检测电路以及预防控制代码运行出错的监控模块，进一步提高系统的安全性。
4 实验结果
图4为基于双核MCU的变频空调室外机控制系统，对其进行了实验验证。
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