一種基於dsp的軌道交通車輛空調變頻器用節能模塊的製作方法
2023-05-02 17:48:06
一種基於dsp的軌道交通車輛空調變頻器用節能模塊的製作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種基於DSP的軌道交通車輛空調變頻器用節能模塊，包括以DSP晶片為核心的DSP子模塊、與所述DSP子模塊相連接的外擴電路模塊以及為所述DSP子模塊、外擴電路模塊提供直流電壓的電源子模塊，外擴電路模塊包括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。本實用新型可通過所述DSP子模塊與上位機進行通訊，實時接收上位機指令與AD子模塊採集的溫度數據，計算出變頻器最佳工作頻率，通過所述通訊子模塊運行上位機傳過來的啟動信號，驅動壓縮機工作；同時根據溫度反饋信號和日曆時鐘信號，實時控制新風閥開閉角度，從而實現了對軌道交通車輛空調變頻器的自動優化控制，達到了節能目的。
【專利說明】一種基於DSP的軌道交通車輛空調變頻器用節能模塊
【技術領域】
[0001]本實用新型屬於軌道交通車輛空調變頻控制【技術領域】，具體涉及一種基於DSP的軌道交通車輛空調變頻器用節能模塊。
【背景技術】
[0002]隨著軌道交通迅速發展，其能耗需求加大，運行成本需求增加等逐漸成為軌道交通所面臨的嚴峻問題。
[0003]有數據表明，一條20公裡的軌道交通線，平均每年耗能達到8000萬千瓦時。根據目前運營線路的能耗統計數據分析，軌道交通車輛用電量為總用電量的50?60%，其中以空調為主的輔助系統能耗約佔交通車輛能耗的50%。因此開發一種軌道交通車輛空調節能裝置或系統，以節約能耗，提高能源利用率，很有必要，也符合當代可持續發展的重要方向。
實用新型內容
[0004]本實用新型的目的在於解決上述技術問題而提供一種基於DSP的軌道交通車輛空調變頻器用節能模塊，應用於在地鐵、輕軌列車和城市軌道交通變頻空調系統中可進一步提升軌道交通車輛空調變頻器效率，優化變頻器控制，實現軌道交通車輛空調變頻器更加平穩有效的對空調機組進行控制。
[0005]為實現上述目的，本實用新型採用以下技術方案:
[0006]一種基於DSP的軌道交通車輛空調變頻器用節能模塊，包括以DSP晶片為核心的DSP子模塊、與所述DSP子模塊相連接的外擴電路模塊以及為所述DSP子模塊、外擴電路模塊提供直流電壓的電源子模塊，所述外擴電路模塊包括用於與新風閥連接的IO子模塊、用於與溫度傳感器連接採集溫度數據的AD子模塊以及實現所述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子模塊與上位機雙向通信連接。
[0008]所述通信子模塊採用RS485通信晶片。
[0009]所述AD子模塊採用AD7656BSTZ晶片。
[0010]所述DSP 晶片採用 32 位 TMS 320LF2812PGFA。
[0011]本實用新型可通過所述DSP子模塊與上位機進行通訊，實時接收上位機指令與AD子模塊採集的溫度數據，計算出變頻器的最佳工作頻率，通過所述通訊子模塊運行上位機傳過來的啟動信號，驅動壓縮機工作；與此同時，根據溫度反饋信號和日曆時鐘信號，可實時控制新風閥開閉角度，從而實現了對軌道交通車輛空調變頻器的自動優化控制，達到了節能的目的。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1所示為本實用新型實施例提供的基於DSP的軌道交通車輛空調變頻器用節能模塊的結構示意圖；
[0013]圖2?4為本實用新型實例提供的電源子模塊的電路圖；
[0014]圖5為本實用新型實例提供的IO子模塊的電路圖；
[0015]圖6為本實用新型實例提供的AD子模塊的電路圖；
[0016]圖7為本實用新型實例提供的通訊子模塊的電路圖。
【具體實施方式】
[0017]下面，結合實例對本實用新型的實質性特點和優勢作進一步的說明，但本實用新型並不局限於所列的實施例。
[0018]請參閱圖1，一種基於DSP的軌道交通車輛空調變頻器用節能模塊，包括以DSP晶片為核心的DSP子模塊、與所述DSP子模塊相連接的外擴電路模塊以及為所述DSP子模塊、外擴電路模塊提供直流電壓的電源子模塊，所述外擴電路模塊包括用於與新風閥連接的IO子模塊、用於與溫度傳感器連接採集溫度數據的AD子模塊以及實現所述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]所述電源子模塊用於將DC24V電源轉換輸出+1.8V、+3.3V、+ 5V、±12V和隔離+5V電源後輸出給所述DSP子模塊以及外擴電路模塊。
[0020]所述通訊子模塊包含兩路RS485通訊，一路RS485用於DSP子模塊與上位機通訊，完成指令接受和狀態信息上報等功能；另一路RS485用於DSP子模塊與變頻器通，完成對變頻器的實時控制和信息採集功能。
[0021]所述IO子模塊主要完成多路新風閥的控制及其狀態反饋，所述DSP (主控)子模塊根據系統實際狀態，輸出控制信號到IO子模塊，控制新風閥工作電源的給定時間，從而能夠達到控制新風閥開關角度的目的。
[0022]其中，所述DSP子模塊包括以下組成部分:
[0023]DSP 晶片，用 TI 公司 C2000 系列定點 32 位 DSP TMS320LF2812PGFA ；
[0024]電源轉換電路，包括TPS75733電源晶片，可將晶片WRB2405提供的+ 5V直流電壓轉換為十3.3V電壓，為DSP主控電路及附屬電路提供電源基礎；
[0025]外選30MHz晶體，軟體置SCSRl寄存器中的CLKPS(TCLKPS2位為001，即對外部時鐘進行2倍頻，系統時鐘頻率為60MHz;
[0026]外擴256k*16位RAM晶片，型號CY7C1041，通過與門電路邏輯共用為程序RAM和數據RAM，提高DSP數據計算與存儲提供空間；
[0027]數據緩衝和電平轉換電路，由於DSP供電電壓為+3.3V，在外設器件與DSP之間用74LVC16254晶片進行數據緩衝和電平轉換，保證各器件的順利工作。
[0028]該DSP子模塊具備典型的多輸入參量、多輸出控量的控制能力，能夠實現快速、無超調、無靜差控制，算法簡單，易編程實現，可迅速完成溫度採集、新風閥控制、通訊控制等功能，且電路簡單可靠。
[0029]參照圖2?4所示，所述電源子模塊採用成熟的電源模塊，因節能模塊自身功耗較小，不大於10W，故輸入工作電源選用DC-24V電源，模塊中運用URB2405ZP、URA2412ZP、TPS76801等器件，將DC-24V電源轉換輸出+1.8V、+3.3V、+ 5V、±12V和隔離+ 5V電源輸出。
[0030]參見圖5所示，所述IO子模塊的設計，主要是完成新風閥的控制和狀態反饋，其中4路新風閥的工作電源採用並聯形式，4路打開工作電源並聯和4路關閉工作電源並聯。DSP主控子模塊根據系統實際狀態，輸出控制信號到IO子模塊，控制新風閥工作電源的給定時間，從而能夠達到控制新風閥開關角度的目的。IO子模塊同時輸出新風閥的工作狀態信號到上位機。
[0031]參見圖6所示，由於現有空調機組系統具有溫度信號變送器，均能夠輸出O w IOV模擬量信號，考慮到電壓信號傳輸的抗幹擾性，所述AD子模塊輸入採用差分信號形式，AD轉換模塊採用AD7656BSTZ晶片。
[0032]參見圖7所示，所述通訊子模塊採用RS-485標準的驅動晶片SP485EEN，通過ADUM1411晶片級變壓器的磁耦隔離技術，消除了通訊的不穩定性，為節能模塊控制提供了良好的通訊環境。
[0033]本實用新型節能模塊可智能自適應控制處理多路傳感器信號，對傳感器信息進行數據融合，智能在線修改控制器參數，從而得到良好的控制品質，
[0034]本實用新型通過上述硬體結構配合軟體進行自適應控制，增強了變頻器的工作效率，在現有變頻控制基礎上，進一步優化空調機組運行狀態，解決能耗，從而達到良好的控制品質和節能的效果，解決了列車空調能耗巨大的問題，適合在鐵路行業內推廣。
[0035]以上所述僅是本實用新型的優選實施方式，應當指出，對於本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護範圍。
【權利要求】
1.一種基於DSP的軌道交通車輛空調變頻器用節能模塊，其特徵在於，包括以DSP晶片為核心的DSP子模塊、與所述DSP子模塊相連接的外擴電路模塊以及為所述DSP子模塊、外擴電路模塊提供直流電壓的電源子模塊，所述外擴電路模塊包括用於與新風閥連接的IO子模塊、用於與溫度傳感器連接採集溫度數據的AD子模塊以及實現所述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.根據權利要求1所述基於DSP的軌道交通車輛空調變頻器用節能模塊，其特徵在於，所述DSP子模塊與上位機雙向通信連接。
3.根據權利要求1所述基於DSP的軌道交通車輛空調變頻器用節能模塊，其特徵在於，所述通信子模塊採用RS485通信晶片。
4.根據權利要求1所述基於DSP的軌道交通車輛空調變頻器用節能模塊，其特徵在於，所述AD子模塊採用AD7656BSTZ晶片。
5.根據權利要求1所述基於DSP的軌道交通車輛空調變頻器用節能模塊，其特徵在於，所述 DSP 晶片採用 32 位 TMS 320LF2812PGFA。
【文檔編號】G05D23/20GK203733008SQ201320836352
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2013年12月18日 優先權日:2013年12月18日
【發明者】王子達 申請人:華車（北京）交通裝備有限公司