一種基于dsp的軌道交通車輛空調(diào)變頻器用節(jié)能模塊的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種基于DSP的軌道交通車輛空調(diào)變頻器用節(jié)能模塊，包括以DSP芯片為核心的DSP子模塊、與所述DSP子模塊相連接的外擴(kuò)電路模塊以及為所述DSP子模塊、外擴(kuò)電路模塊提供直流電壓的電源子模塊，外擴(kuò)電路模塊包括IO子模塊、AD子模塊以及通信子模塊；DSP子模塊分別與所述AD子模塊、通信子模塊以及IO子模塊相連接。本實(shí)用新型可通過(guò)所述DSP子模塊與上位機(jī)進(jìn)行通訊，實(shí)時(shí)接收上位機(jī)指令與AD子模塊采集的溫度數(shù)據(jù)，計(jì)算出變頻器最佳工作頻率，通過(guò)所述通訊子模塊運(yùn)行上位機(jī)傳過(guò)來(lái)的啟動(dòng)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)工作；同時(shí)根據(jù)溫度反饋信號(hào)和日歷時(shí)鐘信號(hào)，實(shí)時(shí)控制新風(fēng)閥開閉角度，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)軌道交通車輛空調(diào)變頻器的自動(dòng)優(yōu)化控制，達(dá)到了節(jié)能目的。
【專利說(shuō)明】一種基于DSP的軌道交通車輛空調(diào)變頻器用節(jié)能模塊
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于軌道交通車輛空調(diào)變頻控制【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種基于DSP的軌道交通車輛空調(diào)變頻器用節(jié)能模塊。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著軌道交通迅速發(fā)展，其能耗需求加大，運(yùn)行成本需求增加等逐漸成為軌道交通所面臨的嚴(yán)峻問(wèn)題。
[0003]有數(shù)據(jù)表明，一條20公里的軌道交通線，平均每年耗能達(dá)到8000萬(wàn)千瓦時(shí)。根據(jù)目前運(yùn)營(yíng)線路的能耗統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析，軌道交通車輛用電量為總用電量的50?60%，其中以空調(diào)為主的輔助系統(tǒng)能耗約占交通車輛能耗的50%。因此開發(fā)一種軌道交通車輛空調(diào)節(jié)能裝置或系統(tǒng)，以節(jié)約能耗，提高能源利用率，很有必要，也符合當(dāng)代可持續(xù)發(fā)展的重要方向。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型的目的在于解決上述技術(shù)問(wèn)題而提供一種基于DSP的軌道交通車輛空調(diào)變頻器用節(jié)能模塊，應(yīng)用于在地鐵、輕軌列車和城市軌道交通變頻空調(diào)系統(tǒng)中可進(jìn)一步提升軌道交通車輛空調(diào)變頻器效率，優(yōu)化變頻器控制，實(shí)現(xiàn)軌道交通車輛空調(diào)變頻器更加平穩(wěn)有效的對(duì)空調(diào)機(jī)組進(jìn)行控制。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案:
[0006]一種基于DSP的軌道交通車輛空調(diào)變頻器用節(jié)能模塊，包括以DSP芯片為核心的DSP子模塊、與所述DSP子模塊相連接的外擴(kuò)電路模塊以及為所述DSP子模塊、外擴(kuò)電路模塊提供直流電壓的電源子模塊，所述外擴(kuò)電路模塊包括用于與新風(fēng)閥連接的IO子模塊、用于與溫度傳感器連接采集溫度數(shù)據(jù)的AD子模塊以及實(shí)現(xiàn)所述DSP子模塊與變頻器通信連接的通信子模塊；所述DSP子模塊分別與所述AD子模塊、通信子模塊以及IO子模塊雙向通訊連接。
[0007]所述DSP子模塊與上位機(jī)雙向通信連接。
[0008]所述通信子模塊采用RS485通信芯片。
[0009]所述AD子模塊采用AD7656BSTZ芯片。
[0010]所述DSP 芯片采用 32 位 TMS 320LF2812PGFA。
[0011]本實(shí)用新型可通過(guò)所述DSP子模塊與上位機(jī)進(jìn)行通訊，實(shí)時(shí)接收上位機(jī)指令與AD子模塊采集的溫度數(shù)據(jù)，計(jì)算出變頻器的最佳工作頻率，通過(guò)所述通訊子模塊運(yùn)行上位機(jī)傳過(guò)來(lái)的啟動(dòng)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)工作；與此同時(shí)，根據(jù)溫度反饋信號(hào)和日歷時(shí)鐘信號(hào)，可實(shí)時(shí)控制新風(fēng)閥開閉角度，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)軌道交通車輛空調(diào)變頻器的自動(dòng)優(yōu)化控制，達(dá)到了節(jié)能的目的。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1所示為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的基于DSP的軌道交通車輛空調(diào)變頻器用節(jié)能模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2?4為本實(shí)用新型實(shí)例提供的電源子模塊的電路圖；
[0014]圖5為本實(shí)用新型實(shí)例提供的IO子模塊的電路圖；
[0015]圖6為本實(shí)用新型實(shí)例提供的AD子模塊的電路圖；
[0016]圖7為本實(shí)用新型實(shí)例提供的通訊子模塊的電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面，結(jié)合實(shí)例對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)作進(jìn)一步的說(shuō)明，但本實(shí)用新型并不局限于所列的實(shí)施例。
[0018]請(qǐng)參閱圖1，一種基于DSP的軌道交通車輛空調(diào)變頻器用節(jié)能模塊，包括以DSP芯片為核心的DSP子模塊、與所述DSP子模塊相連接的外擴(kuò)電路模塊以及為所述DSP子模塊、外擴(kuò)電路模塊提供直流電壓的電源子模塊，所述外擴(kuò)電路模塊包括用于與新風(fēng)閥連接的IO子模塊、用于與溫度傳感器連接采集溫度數(shù)據(jù)的AD子模塊以及實(shí)現(xiàn)所述DSP子模塊與變頻器通信連接的通信子模塊；所述DSP子模塊分別與所述AD子模塊、通信子模塊以及IO子模塊雙向通訊連接。
[0019]所述電源子模塊用于將DC24V電源轉(zhuǎn)換輸出+1.8V、+3.3V、+ 5V、±12V和隔離+5V電源后輸出給所述DSP子模塊以及外擴(kuò)電路模塊。
[0020]所述通訊子模塊包含兩路RS485通訊，一路RS485用于DSP子模塊與上位機(jī)通訊，完成指令接受和狀態(tài)信息上報(bào)等功能；另一路RS485用于DSP子模塊與變頻器通，完成對(duì)變頻器的實(shí)時(shí)控制和信息采集功能。
[0021]所述IO子模塊主要完成多路新風(fēng)閥的控制及其狀態(tài)反饋，所述DSP (主控)子模塊根據(jù)系統(tǒng)實(shí)際狀態(tài)，輸出控制信號(hào)到IO子模塊，控制新風(fēng)閥工作電源的給定時(shí)間，從而能夠達(dá)到控制新風(fēng)閥開關(guān)角度的目的。
[0022]其中，所述DSP子模塊包括以下組成部分:
[0023]DSP 芯片，用 TI 公司 C2000 系列定點(diǎn) 32 位 DSP TMS320LF2812PGFA ；
[0024]電源轉(zhuǎn)換電路，包括TPS75733電源芯片，可將芯片WRB2405提供的+ 5V直流電壓轉(zhuǎn)換為十3.3V電壓，為DSP主控電路及附屬電路提供電源基礎(chǔ)；
[0025]外選30MHz晶體，軟件置SCSRl寄存器中的CLKPS(TCLKPS2位為001，即對(duì)外部時(shí)鐘進(jìn)行2倍頻，系統(tǒng)時(shí)鐘頻率為60MHz;
[0026]外擴(kuò)256k*16位RAM芯片，型號(hào)CY7C1041，通過(guò)與門電路邏輯共用為程序RAM和數(shù)據(jù)RAM，提高DSP數(shù)據(jù)計(jì)算與存儲(chǔ)提供空間；
[0027]數(shù)據(jù)緩沖和電平轉(zhuǎn)換電路，由于DSP供電電壓為+3.3V，在外設(shè)器件與DSP之間用74LVC16254芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)緩沖和電平轉(zhuǎn)換，保證各器件的順利工作。
[0028]該DSP子模塊具備典型的多輸入?yún)⒘俊⒍噍敵隹亓康目刂颇芰?，能夠?qū)崿F(xiàn)快速、無(wú)超調(diào)、無(wú)靜差控制，算法簡(jiǎn)單，易編程實(shí)現(xiàn)，可迅速完成溫度采集、新風(fēng)閥控制、通訊控制等功能，且電路簡(jiǎn)單可靠。
[0029]參照?qǐng)D2?4所示，所述電源子模塊采用成熟的電源模塊，因節(jié)能模塊自身功耗較小，不大于10W，故輸入工作電源選用DC-24V電源，模塊中運(yùn)用URB2405ZP、URA2412ZP、TPS76801等器件，將DC-24V電源轉(zhuǎn)換輸出+1.8V、+3.3V、+ 5V、±12V和隔離+ 5V電源輸出。
[0030]參見(jiàn)圖5所示，所述IO子模塊的設(shè)計(jì)，主要是完成新風(fēng)閥的控制和狀態(tài)反饋，其中4路新風(fēng)閥的工作電源采用并聯(lián)形式，4路打開工作電源并聯(lián)和4路關(guān)閉工作電源并聯(lián)。DSP主控子模塊根據(jù)系統(tǒng)實(shí)際狀態(tài)，輸出控制信號(hào)到IO子模塊，控制新風(fēng)閥工作電源的給定時(shí)間，從而能夠達(dá)到控制新風(fēng)閥開關(guān)角度的目的。IO子模塊同時(shí)輸出新風(fēng)閥的工作狀態(tài)信號(hào)到上位機(jī)。
[0031]參見(jiàn)圖6所示，由于現(xiàn)有空調(diào)機(jī)組系統(tǒng)具有溫度信號(hào)變送器，均能夠輸出O w IOV模擬量信號(hào)，考慮到電壓信號(hào)傳輸?shù)目垢蓴_性，所述AD子模塊輸入采用差分信號(hào)形式，AD轉(zhuǎn)換模塊采用AD7656BSTZ芯片。
[0032]參見(jiàn)圖7所示，所述通訊子模塊采用RS-485標(biāo)準(zhǔn)的驅(qū)動(dòng)芯片SP485EEN，通過(guò)ADUM1411芯片級(jí)變壓器的磁耦隔離技術(shù)，消除了通訊的不穩(wěn)定性，為節(jié)能模塊控制提供了良好的通訊環(huán)境。
[0033]本實(shí)用新型節(jié)能模塊可智能自適應(yīng)控制處理多路傳感器信號(hào)，對(duì)傳感器信息進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，智能在線修改控制器參數(shù)，從而得到良好的控制品質(zhì)，
[0034]本實(shí)用新型通過(guò)上述硬件結(jié)構(gòu)配合軟件進(jìn)行自適應(yīng)控制，增強(qiáng)了變頻器的工作效率，在現(xiàn)有變頻控制基礎(chǔ)上，進(jìn)一步優(yōu)化空調(diào)機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)，解決能耗，從而達(dá)到良好的控制品質(zhì)和節(jié)能的效果，解決了列車空調(diào)能耗巨大的問(wèn)題，適合在鐵路行業(yè)內(nèi)推廣。
[0035]以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種基于DSP的軌道交通車輛空調(diào)變頻器用節(jié)能模塊，其特征在于，包括以DSP芯片為核心的DSP子模塊、與所述DSP子模塊相連接的外擴(kuò)電路模塊以及為所述DSP子模塊、外擴(kuò)電路模塊提供直流電壓的電源子模塊，所述外擴(kuò)電路模塊包括用于與新風(fēng)閥連接的IO子模塊、用于與溫度傳感器連接采集溫度數(shù)據(jù)的AD子模塊以及實(shí)現(xiàn)所述DSP子模塊與變頻器通信連接的通信子模塊；所述DSP子模塊分別與所述AD子模塊、通信子模塊以及IO子模塊雙向通訊連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于DSP的軌道交通車輛空調(diào)變頻器用節(jié)能模塊，其特征在于，所述DSP子模塊與上位機(jī)雙向通信連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于DSP的軌道交通車輛空調(diào)變頻器用節(jié)能模塊，其特征在于，所述通信子模塊采用RS485通信芯片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于DSP的軌道交通車輛空調(diào)變頻器用節(jié)能模塊，其特征在于，所述AD子模塊采用AD7656BSTZ芯片。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于DSP的軌道交通車輛空調(diào)變頻器用節(jié)能模塊，其特征在于，所述 DSP 芯片采用 32 位 TMS 320LF2812PGFA。
【文檔編號(hào)】G05D23/20GK203733008SQ201320836352
【公開日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2013年12月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月18日
【發(fā)明者】王子達(dá) 申請(qǐng)人:華車（北京）交通裝備有限公司