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台达PLC嵌入型变频器在汽车空调压缩机上的应用 |
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作者：中达电通股份有限公司 |
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摘 要：本文主要介绍台达E 系列变频器在汽车空调压缩机上的应用。E 系列变频器通过内建PLC编程检测汽车蓄电池电压高低，决定所要运行的压缩机频率，同时根据温度进行自动调节温度。
关键词：空调压缩机 台达E系列变频器 内建PLC
1 引言
汽车市场的飞速发展，势必带动相关产业的发展。汽车空调作为汽车必备的舒适功能，也遇到了前所未有的发展机遇。汽车空调系统是实现对车厢内空气进行制冷、加热、换气和空气净化的舒适性装备。它可以为乘车人员提供舒适的乘车环境，降低驾驶员的疲劳强度，提高行车安全。空调装置已成为衡量汽车功能是否完善的标志。
2 汽车空调工作原理
2.1 车载制冷系统
汽车空调最基本和复杂的是车载制冷系统。现代车载制冷系统的压缩机动力由电机驱动。制冷系统由压缩机、冷凝器、贮液干燥器、膨胀阀、蒸发器和鼓风机等组成，如图 1所示。车载制冷系统各部件之间采用铜管（或铝管）和高压橡胶管连接成一个密闭系统。制冷系统工作时，制冷剂以压缩和膨胀的的2种物态在这个密闭系统内循环流动。
图1 制冷系统原理图
2.2 冷媒循环制冷过程
制冷系统的制冷剂（冷媒）循环分为四个基本过程：
（1）压缩过程：压缩机吸入蒸发器出口处的低温低压的制冷剂气体，把它压缩成高温高压的气体排除压缩机。
（2）散热过程：高温高压的过热制冷剂气体进入冷凝器，由于压力及温度的降低，制冷剂气体冷凝成液体，并排出大量的热量。
（3）节流过程：温度和压力较高的制冷剂液体通过膨胀装置后体积变大，压力和温度急剧下降，以雾状（细小液滴）排出膨胀装置。
（4）吸热过程：雾状制冷剂液体进入蒸发器，因此时制冷剂沸点远低于蒸发器内温度，故制冷剂液体蒸发成气体。在蒸发过程中大量吸收周围的热量，而后低温低压的制冷剂蒸气又进入压缩机。
冷媒膨胀压缩过程周而复始的进行下去，便可达到降低蒸发器周围空气温度的目的。
2 台达E系列变频器汽车空调系统解决方案
汽车空调技术的不断发展，压缩机蒸发机的技术也在不断的进步，而且随着节能环保的呼声越来越高，台达机电在此大环境下，凭借其在电机驱动领域的技术领先优势，提供了其在汽车空调行业的变频驱动解决方案。嵌入简易型PLC的台达E系列智能化变频器对于车载经凑型和经济型驱动控制要求，具有很好的适用性。
2.1 变频制冷系统
变频制冷系统控制如图2所示。系统采用台达E 系列 15KW变频器驱动压缩机，7.5KW变频器驱动蒸发机。变频器蓄电池共线母线检测供电电压值，，由内部PLC程序进行运算，决定此时压缩机和蒸发机应该工作在那种状态，来得出变频器的输出频率值。同时外部PLC通过温度传感器检测回来的模拟量，及控制器设定的温度值，来计算出变频器应该工作的频率，使变频器加速或减速，以调节车内的温度变化，达到车内温度自动调节的目的。
图2 系统控制图
2.2 电控系统设计
由于汽车电气属于直流供电系统，所以变频器应该可以直接使用直流供电。台达E 系列
变频器可以直流母线共线使用，所以也是可以直接由直流供电的，但考虑到只是单纯的使用直流供电，所以还是建议客户将正负接在E系列变频器power input的R T端子，这样既可以做到防呆作用，还能防止变频器母线电压回灌。
另外，如果变频器的供电过高或过低都会造成故障报警，而汽车的电源系统电压一般都比较低，所以为了使系统能够正常工作，在为汽车空调设计的专用变频器的低电压报警准位
就会比标准的变频器要低一些。汽车空调电控系统如图3所示。汽车空调电控系统工程实物如图4 所示。
图3 汽车空调电控系统原理
图4 汽车空调实际系统图
3 输出频率流程图
空调系统工作时，首先要检测电压系统的电压，判断是否在正常工作范围之内，正常启动后变频器内部PLC检测的DCBUS（直流母线）值，然后根据设定好的V/F曲线计算所要输出的频率，控制根据空调控制器设定的温度值转化后送到控制PLC，PLC再将其转换为0~10V的模拟量信号送到变频器的AVI，即变频器的频率命令来源，变频器比较两种频率命令值的大小，然后根据较小的频率指令进行输出。变频制冷PLC控制流程如图5所示。
图5 变频制冷PLC控制流程
4 结束语
台达E 系列变频器内部PLC容量可到500steps，因此对于小系统的顺序控制或简单的检测，能完全满足要求，所以就省去了外挂PLC的成本，同时，由于PLC是内嵌在变频器里面，就没有兼容性和通讯等问题的存在，因此使用起来非常方便。(end)
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(12/18/2010) |
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