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，決定所要運行的壓縮機頻率，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  臺達(dá)E系列變頻器  內(nèi)建PLC

 

    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)展機遇。汽車空調(diào)系統(tǒng)是實現(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。

2.1 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)的壓縮機動力由電機驅(qū)動。制冷系統(tǒng)由壓縮機、冷凝器、貯液干燥器、膨脹閥、蒸發(fā)器和鼓風(fēng)機等組成，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。

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。
    （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。

    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

 

    汽車空調(diào)技術(shù)的不斷發(fā)展，壓縮機蒸發(fā)機的技術(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)機電在此大環(huán)境下，憑借其在電機驅(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。

 

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，7.5KW變頻器驅(qū)動蒸發(fā)機。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)行運算，決定此時壓縮機和蒸發(fā)機應(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。

    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)實際系統(tǒng)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

 

    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。