基于臺達(dá)PLC嵌入型變頻器的汽車空調(diào)應(yīng)用

分類：技術(shù)教程日期：2011-08-19 00:00:00 來源：西部工控網(wǎng)

1. 引言

　　汽車市場的飛速發(fā)展，勢必帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。汽車空調(diào)作為汽車必備的舒適功能，也遇到了前所未有的發(fā)展機(jī)遇。汽車空調(diào)系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)對車廂內(nèi)空氣進(jìn)行制冷、加熱、換氣和空氣凈化的舒適性裝備。它可以為乘車人員提供舒適的乘車環(huán)境，降低駕駛員的疲勞強(qiáng)度，提高行車安全。空調(diào)裝置已成為衡量汽車功能是否完善的標(biāo)志。

2. 汽車空調(diào)工作原理

2.1 車載制冷系統(tǒng)

　　汽車空調(diào)最基本和復(fù)雜的是車載制冷系統(tǒng)。現(xiàn)代車載制冷系統(tǒng)的壓縮機(jī)動(dòng)力由電機(jī)驅(qū)動(dòng)。制冷系統(tǒng)由壓縮機(jī)、冷凝器、貯液干燥器、膨脹閥、蒸發(fā)器和鼓風(fēng)機(jī)等組成，如圖 1所示。車載制冷系統(tǒng)各部件之間采用銅管（或鋁管）和高壓橡膠管連接成一個(gè)密閉系統(tǒng)。制冷系統(tǒng)工作時(shí)，制冷劑以壓縮和膨脹的的2種物態(tài)在這個(gè)密閉系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)流動(dòng)。

2.2 冷媒循環(huán)制冷過程

　　制冷系統(tǒng)的制冷劑（冷媒）循環(huán)分為四個(gè)基本過程：

　　（1）壓縮過程：壓縮機(jī)吸入蒸發(fā)器出口處的低溫低壓的制冷劑氣體，把它壓縮成高溫高壓的氣體排除壓縮機(jī)。

　　（2）散熱過程：高溫高壓的過熱制冷劑氣體進(jìn)入冷凝器，由于壓力及溫度的降低，制冷劑氣體冷凝成液體，并排出大量的熱量。

　　（3）節(jié)流過程：溫度和壓力較高的制冷劑液體通過膨脹裝置后體積變大，壓力和溫度急劇下降，以霧狀（細(xì)小液滴）排出膨脹裝置。

　　（4）吸熱過程：霧狀制冷劑液體進(jìn)入蒸發(fā)器，因此時(shí)制冷劑沸點(diǎn)遠(yuǎn)低于蒸發(fā)器內(nèi)溫度，故制冷劑液體蒸發(fā)成氣體。在蒸發(fā)過程中大量吸收周圍的熱量，而后低溫低壓的制冷劑蒸氣又進(jìn)入壓縮機(jī)。

　　冷媒膨脹壓縮過程周而復(fù)始的進(jìn)行下去，便可達(dá)到降低蒸發(fā)器周圍空氣溫度的目的。

圖1 制冷系統(tǒng)原理圖

3.臺達(dá)E系列變頻器汽車空調(diào)系統(tǒng)解決方案

　　汽車空調(diào)技術(shù)的不斷發(fā)展，壓縮機(jī)蒸發(fā)機(jī)的技術(shù)也在不斷的進(jìn)步，而且隨著節(jié)能環(huán)保的呼聲越來越高，臺達(dá)機(jī)電在此大環(huán)境下，憑借其在電機(jī)驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域的技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢，提供了其在汽車空調(diào)行業(yè)的變頻驅(qū)動(dòng)解決方案。嵌入簡易型PLC的臺達(dá)E系列智能化變頻器對于車載經(jīng)湊型和經(jīng)濟(jì)型驅(qū)動(dòng)控制要求，具有很好的適用性。

3.1變頻制冷系統(tǒng)

圖2 系統(tǒng)控制圖

　　變頻制冷系統(tǒng)控制如圖2所示。系統(tǒng)采用臺達(dá)E 系列 15KW變頻器驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)，7.5KW變頻器驅(qū)動(dòng)蒸發(fā)機(jī)。變頻器蓄電池共線母線檢測供電電壓值，，由內(nèi)部PLC程序進(jìn)行運(yùn)算，決定此時(shí)壓縮機(jī)和蒸發(fā)機(jī)應(yīng)該工作在那種狀態(tài)，來得出變頻器的輸出頻率值。同時(shí)外部PLC通過溫度傳感器檢測回來的模擬量，及控制器設(shè)定的溫度值，來計(jì)算出變頻器應(yīng)該工作的頻率，使變頻器加速或減速，以調(diào)節(jié)車內(nèi)的溫度變化，達(dá)到車內(nèi)溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)的目的。

3.2電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　由于汽車電氣屬于直流供電系統(tǒng)，所以變頻器應(yīng)該可以直接使用直流供電。臺達(dá)E 系列變頻器可以直流母線共線使用，所以也是可以直接由直流供電的，但考慮到只是單純的使用直流供電，所以還是建議客戶將正負(fù)接在E系列變頻器power input的R T端子，這樣既可以做到防呆作用，還能防止變頻器母線電壓回灌。

　　另外，如果變頻器的供電過高或過低都會造成故障報(bào)警，而汽車的電源系統(tǒng)電壓一般都比較低，所以為了使系統(tǒng)能夠正常工作，在為汽車空調(diào)設(shè)計(jì)的專用變頻器的低電壓報(bào)警準(zhǔn)位就會比標(biāo)準(zhǔn)的變頻器要低一些。汽車空調(diào)電控系統(tǒng)如圖3所示。汽車空調(diào)電控系統(tǒng)工程實(shí)物如圖4所示。

圖3 汽車空調(diào)電控系統(tǒng)原理

圖4 汽車空調(diào)實(shí)際系統(tǒng)圖

3.3輸出頻率流程圖

　　空調(diào)系統(tǒng)工作時(shí)，首先要檢測電壓系統(tǒng)的電壓，判斷是否在正常工作范圍之內(nèi)，正常啟動(dòng)后變頻器內(nèi)部PLC檢測的DCBUS（直流母線）值，然后根據(jù)設(shè)定好的V/F曲線計(jì)算所要輸出的頻率，控制根據(jù)空調(diào)控制器設(shè)定的溫度值轉(zhuǎn)化后送到控制PLC，PLC再將其轉(zhuǎn)換為0~10V的模擬量信號送到變頻器的AVI，即變頻器的頻率命令來源，變頻器比較兩種頻率命令值的大小，然后根據(jù)較小的頻率指令進(jìn)行輸出。變頻制冷PLC控制流程如圖5所示。

圖5 變頻制冷PLC控制流程