AS570系列變頻器在熱泵與采暖機中的應(yīng)用
上海新時達STEP
摘要：研究顯示，北京PM2.5有6個重要來源，分別是土壤塵、燃煤、生物質(zhì)燃燒、汽車尾氣與垃圾焚燒、工業(yè)污染和二次無機氣溶膠，其中燃煤占比約為18%。燃煤污染對霧霾天氣的形成產(chǎn)生了巨大的影響。為了減少冬季燃煤污染、改善空氣質(zhì)量，我國北方許多城市開始推廣“煤改電”一系列政策補貼也相應(yīng)出爐。AS570系列熱泵控制器是專門為熱泵采暖機（煤改電）開發(fā)的電控總成產(chǎn)品。
關(guān)鍵字：煤改電；霧霾；采暖機；熱泵；AS570；
概述：
AS570系列熱泵控制器總成為新時達公司專門為熱泵應(yīng)用領(lǐng)域開發(fā)的控制產(chǎn)品，適用于采暖機、熱水機、泳池機、烘干機等機組應(yīng)用。
主機控制器采用一體化設(shè)計，控制方案有利于設(shè)計成本和控制可靠性。驅(qū)動器采用單元化設(shè)計理念，整套驅(qū)動器由驅(qū)動板、濾波電容板、直流電抗器組成。除了外機主控、變頻驅(qū)動器，我司同時提供線控器、GPRS遠(yuǎn)程智能監(jiān)控等全套控制系統(tǒng)產(chǎn)品。
圖1.0 電控總成系統(tǒng)框圖
1. 方案介紹
AS570系列采暖機電控整體解決方案是上海辛格林納新時達電機有限公司針對熱泵領(lǐng)域開發(fā)的一款產(chǎn)品，適用于采暖機、熱水機、泳池機、烘干機等熱泵產(chǎn)品。
主機控制器采用一體化設(shè)計，控制方案有利于設(shè)計成本和控制可靠性。采用大容量32位智能處理器，提供13路感溫包、3路高低壓傳感器、8路開關(guān)量保護等輸入接口；2路電子膨脹閥、1路四通閥、1路水泵、1路加熱罐、交流和直流風(fēng)機等輸出接口；以及兩路RS485通訊接口，滿足整機設(shè)備多樣化需求。
驅(qū)動器采用單元化設(shè)計理念，整套驅(qū)動器由驅(qū)動板、濾波電容板、直流電抗器組成；軟件采用空間矢量控制技術(shù)，實現(xiàn)精準(zhǔn)、高效驅(qū)動直流變頻器壓縮機。同時，驅(qū)動板預(yù)留兩路直流風(fēng)機接口。
除了外機主控、變頻驅(qū)動器，同時提供線控器、GPRS遠(yuǎn)程智能監(jiān)控等全套控制系統(tǒng)產(chǎn)品。
圖1.0.1 主控板
圖1.0.2驅(qū)動板
圖1.0.3 濾波電容板
1.1.電控總成系統(tǒng)框圖
本產(chǎn)品由主控板、驅(qū)動板、濾波電容板、電抗器、線控器、GPRS模塊以及遠(yuǎn)程監(jiān)控套件（PC機或手機APP）組成，系統(tǒng)拓?fù)鋮⒖枷聢D：
1.2.驅(qū)動器框圖
驅(qū)動器產(chǎn)品由驅(qū)動板、濾波電容板、電抗器3部分組成，電氣拓?fù)鋮⒖枷聢D：
圖1.2.1 驅(qū)動器原理拓?fù)鋱D
1.3.功能特點
A. 產(chǎn)品完全由獨立自主開發(fā)，并結(jié)合多年暖通行業(yè)應(yīng)用經(jīng)驗，能在7個工作日內(nèi)完成新開發(fā)壓縮機匹配要求。
B. 超寬電壓運行范圍，可在電源175V~265V 的電壓范圍內(nèi)穩(wěn)定運行。
C. 驅(qū)動器方案實現(xiàn)了高能效、小型化、集成度高的特點，方便生產(chǎn)、測試、維護。
D. 壓縮機啟動采用閉環(huán)啟動控制方案，可以保證壓縮機的平穩(wěn)啟動，減小壓縮機的啟動電流，減小對電網(wǎng)的沖擊。
E. 驅(qū)動采用無傳感器SVPWM 正弦波控制，可以有效減小高次諧波成分、電機振動、轉(zhuǎn)矩波動及噪音；控制策略使用雙閉環(huán)反饋方案，確保機組頻率穩(wěn)定運行和實時輸出精確的轉(zhuǎn)矩。
F. 弱磁控制 & MTPA 控制方案，可以提高壓縮機運行頻率范圍。
G. 具有PFC功率因數(shù)校正功能，諧波成份極少，且能按需要提高直流母線電壓，從而提高壓縮機運行頻率范圍。
H. 具備多種保護功能（欠壓、過壓、過流、高溫等），且使用快速的DSP芯片，讓所有保護功能得到快速響應(yīng)，保證系統(tǒng)可靠運行。
I. 壓縮機控制和PFC控制都為同一單芯片控制，可提高控制同步性和可靠性。
1.4.功能描述
1）待機
當(dāng)上位機發(fā)過來的設(shè)定頻率等于0或小于最小運行頻率時，驅(qū)動板處理待機狀態(tài)。此時綠燈閃爍（每接收到上位機發(fā)過來數(shù)據(jù)就閃爍一次）。
2）壓縮機運行
當(dāng)上位機發(fā)過來的設(shè)定頻率大于最小運行頻率（15Hz）時，驅(qū)動板會控制壓縮機啟動運行至設(shè)定頻率。在不同的頻段升頻加速度按如下：
升頻過程中，
0~10Hz 頻段，升頻速度3Hz/s
10~60Hz 頻段，升頻速度2Hz/ s
60~75Hz 頻段，升頻速度2Hz/ s
75~100Hz 頻段，升頻速度1Hz/ s
降頻控制：
降頻過程，若目標(biāo)能力不為0的降頻，降頻速度2Hz/S
若目標(biāo)能力為0的降頻，降頻速度8Hz/S
3）停機
接收到上位關(guān)機指令后，停止壓縮機運行。切換為待機模式。
4）限頻控制
當(dāng)壓縮機電流達到25A時限制頻率升高。
當(dāng)輸入電流達到32A時限制頻率升高。
當(dāng)散熱片溫度在[88,91）范圍時，限制頻率升高；當(dāng)散熱片溫度在[91,94)，每20S降頻1Hz
（最低降到35Hz）。當(dāng)散熱片溫度高于95度時，則故障停機（見散熱片溫度保護）。
5）故障保護
A. 壓縮機電流保護：U，V，W 瞬間電流大于50A時出現(xiàn)此保護，故障保護停機60S。
B. IPM模塊保護：出現(xiàn)模塊的Fo輸出時出現(xiàn)此保護，故障保護停機60S。
C. IPM模塊感溫內(nèi)部電路異常：當(dāng)檢測到模塊內(nèi)部溫度感溫包異常時出現(xiàn)此保護。故障保護停機60S。
D. IPM模塊溫度過高保護：當(dāng)散熱片溫度高于95度時出現(xiàn)此保護，故障保護停機60S。
E. PFC模塊保護：瞬間輸入電流大于60A出現(xiàn)此保護.故障保護停機60S。
F. PFC模塊高溫保護：當(dāng)PFC溫度高于95度時出現(xiàn)此保護，故障保護停機60S。
G. 輸入電源異常故障：輸入電源缺波,缺波10MS以上，故障保護停機60S。
H. VDC電壓過高保護：當(dāng)檢測到VDC電壓高于400V時出現(xiàn)此保護，故障保護停機60S。
I. VDC電壓過低保護：當(dāng)檢測到VDC電壓低于200V時出現(xiàn)此保護，故障保護停機60S。
J. 通迅故障：連續(xù)30S內(nèi)沒有收到上位機發(fā)過來的數(shù)據(jù)，出現(xiàn)此保護，故障保護停機60S。
K. 電流檢測電路故障：當(dāng)檢測到電流檢測電路異常時出現(xiàn)此保護，故障保護停機60S。
L. 啟動失敗：啟動壓縮機前如果吸排氣壓力過高，會出現(xiàn)此故障。
M. 欠相故障：壓縮機U/V/W其中一相沒有聯(lián)好。
1.5.產(chǎn)品接線
1.5.1. 電控總成系統(tǒng)接線圖：
圖1.5.1 電控總成接線示意圖
2. 調(diào)試案例及測試數(shù)據(jù)
江蘇常州新科空調(diào)有限公司、浙江溫州正理生能科技有限公司等客戶調(diào)試現(xiàn)場。該機型使用我司主控板、變頻驅(qū)動器、線控器等全套電控解決方案。
2.1. 測試條件
模擬采暖機組的應(yīng)用工況，要求控制器驅(qū)動壓縮機在各頻率運行，測試條件如下表：
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狀態(tài) | 試驗條件 | 頻率(Hz) | 排氣壓力（Mpa） | 吸氣壓力（Mpa） | 補氣壓力（Mpa） |
