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PLC嵌入型變頻器實(shí)現(xiàn)的汽車溫控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

電子設(shè)計(jì) ? 2018-09-10 08:58 ? 次閱讀

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)。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、換氣和空氣凈化的裝置。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齊全的標(biāo)志之一。如圖 1所示。汽車空調(diào)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。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(shí),制冷劑以不同的狀態(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

通俗的來講,汽車系統(tǒng)的制冷循環(huán)可以分為一下幾個步驟:

(1) 用戶按操作程序啟動汽車空調(diào)系統(tǒng)之后,壓縮機(jī)在發(fā)動機(jī)帶動下開始工作,驅(qū)使制冷劑(R134a,一種環(huán)保型制冷劑,不會破壞臭氧層、無毒性、無刺激、不燃燒、無腐蝕性)在密封的空調(diào)系統(tǒng)中循環(huán)流動,壓縮機(jī)將氣態(tài)制冷劑壓縮成高溫高壓的制冷劑氣體后排出壓縮機(jī)。

(2) 高溫高壓制冷劑氣體經(jīng)管路流入冷凝器后,在冷凝器內(nèi)散熱、降溫,冷凝成高溫高壓的液態(tài)制冷劑流出。

(3) 高溫高壓液態(tài)制冷劑經(jīng)管路進(jìn)入干燥儲液器內(nèi),經(jīng)過干燥、過濾后流進(jìn)膨脹閥。

(4) 高溫高壓液態(tài)制冷劑經(jīng)膨脹閥節(jié)流,狀態(tài)發(fā)生急劇變化,變成低溫低壓的液態(tài)制冷劑。

(5) 低溫低壓液態(tài)制冷劑立即進(jìn)入蒸發(fā)器內(nèi),在蒸發(fā)器內(nèi)吸收流經(jīng)蒸發(fā)器的空氣熱量,使空氣溫度降低,吹出冷風(fēng),產(chǎn)生制冷效果,制冷劑本身因吸收了熱量而蒸發(fā)成低溫低壓的氣態(tài)制冷劑。

(6) 低溫低壓的氣態(tài)制冷劑經(jīng)管路被壓縮機(jī)吸入,進(jìn)行壓縮,進(jìn)入下一個循環(huán),只要壓縮機(jī)連續(xù)工作,制冷劑就在空調(diào)系統(tǒng)中連續(xù)循環(huán),產(chǎn)生制冷效果;壓縮機(jī)停止工作,空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)制冷劑隨之停止流動,不產(chǎn)生制冷效果。

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(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)溫度自動調(diào)節(jié)的目的。

2.2 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 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,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(shí),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。

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