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PLC嵌入型变频器实现的汽车温控系统设计

出处:电子发烧友 发布于:2018-09-10 14:22:14 | 188 次阅读

  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。汽车空调系统是实现对车厢内空气进行制冷、加热、换气和空气净化的装置。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齐全的标志之一。如图 1所示。汽车空调制冷系统由压缩机、冷凝器、贮液干燥器、膨胀阀、蒸发器和鼓风机等组成。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,制冷剂以不同的状态在这个密闭系统内循环流动。
  2.2 冷媒循环制冷过程
  通俗的来讲,汽车系统的制冷循环可以分为一下几个步骤:
  (1) 用户按操作程序启动汽车空调系统之后,压缩机在发动机带动下开始工作,驱使制冷剂(R134a,一种环保型制冷剂,不会破坏臭氧层、无毒性、无刺激、不燃烧、无腐蚀性)在密封的空调系统中循环流动,压缩机将气态制冷剂压缩成高温高压的制冷剂气体后排出压缩机。
  (2) 高温高压制冷剂气体经管路流入冷凝器后,在冷凝器内散热、降温,冷凝成高温高压的液态制冷剂流出。
  (3) 高温高压液态制冷剂经管路进入干燥储液器内,经过干燥、过滤后流进膨胀阀。
  (4) 高温高压液态制冷剂经膨胀阀节流,状态发生急剧变化,变成低温低压的液态制冷剂。
  (5) 低温低压液态制冷剂立即进入蒸发器内,在蒸发器内吸收流经蒸发器的空气热量,使空气温度降低,吹出冷风,产生制冷效果,制冷剂本身因吸收了热量而蒸发成低温低压的气态制冷剂。
  (6) 低温低压的气态制冷剂经管路被压缩机吸入,进行压缩,进入下一个循环,只要压缩机连续工作,制冷剂就在空调系统中连续循环,产生制冷效果;压缩机停止工作,空调系统内制冷剂随之停止流动,不产生制冷效果。
  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。


  图1 制冷系统原理图
  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。
 

  图2 系统控制图
  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。
  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,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。

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