貨車電動空調(diào)驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計

王俊　朱永祥　周亞星

【摘 要】采用兩級DC/DC變換器拓補，將24V貨車電源電壓升至110V，作為后級永磁同步電機的驅(qū)動電源，利用永磁同步電機驅(qū)動貨車空調(diào)系統(tǒng)壓縮機，實現(xiàn)貨車空調(diào)全電動驅(qū)動，具有結(jié)構(gòu)變動少、費用投入少的優(yōu)勢，符合市場的需求。

【關(guān)鍵詞】新能源；光伏并網(wǎng)；微型逆變器

0 引言

貨車是世界上重要貨物運輸工具，獨立式汽車空調(diào)全電動驅(qū)動系統(tǒng)由于其運行獨立性、高效率、低噪音等特點，符合節(jié)能環(huán)保趨勢的要求，符合市場的需求。在這種背景下，針對貨車現(xiàn)有空調(diào)驅(qū)動系統(tǒng)的特點，在結(jié)構(gòu)變動少、費用投入少、性能要求高的前提下，研究貨車全電動空調(diào)驅(qū)動系統(tǒng)便具有重要的意義。作為空調(diào)系統(tǒng)主要能耗來源的壓縮機驅(qū)動系統(tǒng)在此時成了關(guān)鍵的一環(huán)，本文以貨車電動空調(diào)壓縮機電機的電氣系統(tǒng)為研究對象，對DC/DC變換器以及電機驅(qū)動器進行設(shè)計。

1 整體方案

針對貨車車載發(fā)電機DC 24±4V供電電源的特點，在輸出1kW功率的要求下，電流接近50A，并且蓄電池輸出電壓升高至110V，因而采用Boost+全橋變換器的兩級DC/DC變換器主電路方案，先將24V電壓升至48V，后級則利用全橋電路實現(xiàn)DC/AC的逆變，逆變后的交流電經(jīng)過變壓器升壓之后，最后輸出110V的直流電。永磁同步電機（PMSM）在運行效率和消除轉(zhuǎn)矩脈動上具有一定優(yōu)勢，符合各研究機構(gòu)和汽車廠商的集成應(yīng)用趨勢，因此，空調(diào)系統(tǒng)壓縮機電機采用PMSM驅(qū)動方案。系統(tǒng)整體方案如圖1所示。

2 驅(qū)動系統(tǒng)實現(xiàn)

壓縮機電機驅(qū)動采用PMSM驅(qū)動方案，主電路由兩級 DC/DC 變換器、三相橋式逆變器、永磁同步電動機組成，控制電路由坐標變換模塊、電流采樣計算模塊、SVPWM 模塊、母線電壓控制器、轉(zhuǎn)速及電流 PI 調(diào)節(jié)模塊組成。外環(huán)速度調(diào)節(jié)環(huán)根據(jù)參考轉(zhuǎn)速與實際反饋轉(zhuǎn)速的差值經(jīng)PI調(diào)節(jié)模塊產(chǎn)生定子轉(zhuǎn)矩電流的參考值，內(nèi)環(huán)電流環(huán)經(jīng)PI調(diào)節(jié)模塊產(chǎn)生得到兩相坐標下的電壓矢量從而生成PWM控制信號，從而構(gòu)成一個完整的雙閉環(huán)矢量控制系統(tǒng)。永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。

3 實驗結(jié)果

在完成電機驅(qū)動器調(diào)試的基礎(chǔ)上，進行DC/DC變換器與逆變器聯(lián)合調(diào)試。實驗中的測量項有直流母線電壓、電機轉(zhuǎn)速以及alpha/beta坐標下的電壓矢量，轉(zhuǎn)速和電壓矢量采用外部擴展存儲記錄10000個點，采樣頻率為0.002秒，直流母線電壓由示波器測得，采樣2000個點，采樣頻率為0.01秒。實驗結(jié)果如圖3、圖4、圖5、圖6所示。

由實驗結(jié)果可知：圖3所示變直流母線電壓控制時，直流電壓根據(jù)目標轉(zhuǎn)速的變化由17V升至42V再升壓至90V左右；圖4所示兩種控制方式下的電機轉(zhuǎn)速基本相同，但在變直流母線電壓控制時的電機轉(zhuǎn)速在直流電壓躍變時發(fā)生抖動，時間約為0.02s左右；圖5、圖6所示，在直流母線為24V時，輸出電壓脈沖相對較密集，而在直流母線為72V時，由于電壓矢量主要被零矢量所占據(jù)，電壓輸出脈沖相對稀疏。因此，在一定程度上體現(xiàn)了電動空調(diào)的獨立性，能夠?qū)崿F(xiàn)溫度穩(wěn)定控制，實現(xiàn)變頻輸出的效果，節(jié)省能耗。

【參考文獻】

[1]周亞星.卡車變頻空調(diào)控制系統(tǒng)設(shè)計和研究[D].株洲：湖南工業(yè)大學(xué)，2015.

[2]汪貴行，汪學(xué)森.電動汽車空調(diào)的特點與維修[J].汽車維修與保養(yǎng)，2014（05）.

[3]李佳佳.獨立式汽車空調(diào)控制系統(tǒng)的研究[D].上海：上海師范大學(xué)，2013.

[4]謝銳.氫燃料電池發(fā)電DC-DC電能變換研究[D].北京：北京化工大學(xué)，2012.

[5]鐘會球.電動汽車空調(diào)系統(tǒng)仿真與實驗研究[D].杭州：浙江大學(xué)，2012.

[責任編輯：楊玉潔]