摘 要:本文主要介紹臺達(dá)E 系列變頻器在汽車空調(diào)壓縮機(jī)上的應(yīng)用。E 系列變頻器通過內(nèi)建PLC編程檢測汽車蓄電池電壓高低,決定所要運(yùn)行的壓縮機(jī)頻率,同時根據(jù)溫度進(jìn)行自動調(diào)節(jié)溫度。
關(guān)鍵詞:空調(diào)壓縮機(jī) 臺達(dá)E系列變頻器 內(nèi)建PLC
1 引言
汽車市場的飛速發(fā)展,勢必帶動相關(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??照{(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)?,F(xiàn)代車載制冷系統(tǒng)的壓縮機(jī)動力由電機(jī)驅(qū)動。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密閉系統(tǒng)。制冷系統(tǒng)工作時,制冷劑以壓縮和膨脹的的2種物態(tài)在這個密閉系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)流動。
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
2 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)動控制要求,具有很好的適用性。
2.1 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)動壓縮機(jī),7.5KW變頻器驅(qū)動蒸發(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)溫度自動調(diào)節(jié)的目的。
2.2 電控系統(tǒng)設(shè)計
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)計的專用變頻器的低電壓報警準(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 輸出頻率流程圖
空調(diào)系統(tǒng)工作時,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
4 結(jié)束語
臺達(dá)E 系列變頻器內(nèi)部PLC容量可到500steps,因此對于小系統(tǒng)的順序控制或簡單的檢測,能完全滿足要求,所以就省去了外掛PLC的成本,同時,由于PLC是內(nèi)嵌在變頻器里面,就沒有兼容性和通訊等問題的存在,因此使用起來非常方便。