貨車電動空調驅動系統的設計

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動電源，利用永磁同步電機驅動貨車空調系統壓縮機，實現貨車空調全電動驅動，具有結構變動少、費用投入少的優勢，符合市場的需求。

【關鍵詞】新能源；光伏并網；微型逆變器

0 引言

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

1 整體方案

針對貨車車載發電機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DC/AC的逆變，逆變后的交流電經過變壓器升壓之后，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矩脈動上具有一定優勢，符合各研究機構和汽車廠商的集成應用趨勢，因此，空調系統壓縮機電機采用PMSM驅動方案。系統整體方案如圖1所示。

2 驅動系統實現

壓縮機電機驅動采用PMSM驅動方案，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、轉速及電流 PI 調節模塊組成。外環速度調節環根據參考轉速與實際反饋轉速的差值經PI調節模塊產生定子轉矩電流的參考值，內環電流環經PI調節模塊產生得到兩相坐標下的電壓矢量從而生成PWM控制信號，從而構成一個完整的雙閉環矢量控制系統。永磁同步電機矢量控制系統結構框圖如圖2所示。

3 實驗結果

在完成電機驅動器調試的基礎上，進行DC/DC變換器與逆變器聯合調試。實驗中的測量項有直流母線電壓、電機轉速以及alpha/beta坐標下的電壓矢量，轉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。實驗結果如圖3、圖4、圖5、圖6所示。

由實驗結果可知：圖3所示變直流母線電壓控制時，直流電壓根據目標轉速的變化由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速基本相同，但在變直流母線電壓控制時的電機轉速在直流電壓躍變時發生抖動，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，電壓輸出脈沖相對稀疏。因此，在一定程度上體現了電動空調的獨立性，能夠實現溫度穩定控制，實現變頻輸出的效果，節省能耗。

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[責任編輯：楊玉潔]