机车空调逆变电源控制系统及其实现

摘要：本文根据机车空调电源的特点，设计了满足机车空调电源应用要求的逆变器控制系统，包括逆变器电路组成、工作原理、控制系统硬件及软件等，突出了系统变频运行、智能控制等特点。设计方案取得了实验证实，设计样机满足运用要求。 叙词：逆变器；电源；控制系统；CAN工业现场总线 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：

随着电力电子学科的发展，逆变器控制技术与工业现场总线应用范围越来越广，本系统成功应用这两项技术，设计了机车空调电源用逆变器控制系统。原有空调电源逆变器控制系统的缺点是：不能根据设定温度控制空调机组变频运行，体积大，各逆变器协调控制困难。本文设计了一种机车空调机组用多逆变器控制系统，与原有空调电源逆变器控制系统相比，有体积小、重量轻、数据交换方便、运行可靠、利于维修等优点。

1 系统工作原理：

图1 逆变器控制系统结构图

由图1可知，上位微机控制电路是该系统的核心控制部分，通过CAN总线将控制指令传给逆变器控制电路，逆变器控制电路根据控制指令产生不同频率的SPWM信号控制逆变器工作；逆变器控制电路将各逆变器实际工作状态、故障信号等通过CAN总线上报给上位微机控制电路。

2 逆变器控制电路及控制方案

2.1 逆变器控制电路

逆变器控制芯片选用凌阳科技公司2005年推出的新一代16位单片机SPMC75F2413A。其内部集成了能驱动电机的PWM发生器、多功能捕获比较模块、BLDC电机驱动专用位置侦测接口、两相增量编码器接口等硬件模块，以及多功能I/O口、同步和异步串行口、ADC、定时计数器等功能模块，利用这些硬件模块支持，SPMC75可以实现诸如家电用变频驱动器、标准工业变频驱动器、多环伺服驱动系统等复杂应用。SPMC75F2413A集成了两个电机控制PWM输出定时器―MCP（Motor Control PWM）定时器：MCP3、MCP4。每一个MCP定时器都可以独立输出三相六路的PWM波形，非常适合于控制交流感应电机、无刷直流电机等各种电机。选用此款单片机可极大缩小控制电路体积，从而减小整个空调电源的体积，增加系统的集成性和可靠性。本系统选用定时器MCP4输出SPWM信号。