货车电动空调驱动系统的设计

王俊　朱永祥　周亚星

【摘 要】采用两级DC/DC变换器拓补，将24V货车电源电压升至110V，作为后级永磁同步电机的驱动电源，利用永磁同步电机驱动货车空调系统压缩机，实现货车空调全电动驱动，具有结构变动少、费用投入少的优势，符合市场的需求。

【关键词】新能源；光伏并网；微型逆变器

0 引言

货车是世界上重要货物运输工具，独立式汽车空调全电动驱动系统由于其运行独立性、高效率、低噪音等特点，符合节能环保趋势的要求，符合市场的需求。在这种背景下，针对货车现有空调驱动系统的特点，在结构变动少、费用投入少、性能要求高的前提下，研究货车全电动空调驱动系统便具有重要的意义。作为空调系统主要能耗来源的压缩机驱动系统在此时成了关键的一环，本文以货车电动空调压缩机电机的电气系统为研究对象，对DC/DC变换器以及电机驱动器进行设计。

1 整体方案

针对货车车载发电机DC 24±4V供电电源的特点，在输出1kW功率的要求下，电流接近50A，并且蓄电池输出电压升高至110V，因而采用Boost+全桥变换器的两级DC/DC变换器主电路方案，先将24V电压升至48V，后级则利用全桥电路实现DC/AC的逆变，逆变后的交流电经过变压器升压之后，最后输出110V的直流电。永磁同步电机（PMSM）在运行效率和消除转矩脉动上具有一定优势，符合各研究机构和汽车厂商的集成应用趋势，因此，空调系统压缩机电机采用PMSM驱动方案。系统整体方案如图1所示。

2 驱动系统实现

压缩机电机驱动采用PMSM驱动方案，主电路由两级 DC/DC 变换器、三相桥式逆变器、永磁同步电动机组成，控制电路由坐标变换模块、电流采样计算模块、SVPWM 模块、母线电压控制器、转速及电流 PI 调节模块组成。外环速度调节环根据参考转速与实际反馈转速的差值经PI调节模块产生定子转矩电流的参考值，内环电流环经PI调节模块产生得到两相坐标下的电压矢量从而生成PWM控制信号，从而构成一个完整的双闭环矢量控制系统。永磁同步电机矢量控制系统结构框图如图2所示。

3 实验结果

在完成电机驱动器调试的基础上，进行DC/DC变换器与逆变器联合调试。实验中的测量项有直流母线电压、电机转速以及alpha/beta坐标下的电压矢量，转速和电压矢量采用外部扩展存储记录10000个点，采样频率为0.002秒，直流母线电压由示波器测得，采样2000个点，采样频率为0.01秒。实验结果如图3、图4、图5、图6所示。

由实验结果可知：图3所示变直流母线电压控制时，直流电压根据目标转速的变化由17V升至42V再升压至90V左右；图4所示两种控制方式下的电机转速基本相同，但在变直流母线电压控制时的电机转速在直流电压跃变时发生抖动，时间约为0.02s左右；图5、图6所示，在直流母线为24V时，输出电压脉冲相对较密集，而在直流母线为72V时，由于电压矢量主要被零矢量所占据，电压输出脉冲相对稀疏。因此，在一定程度上体现了电动空调的独立性，能够实现温度稳定控制，实现变频输出的效果，节省能耗。

【参考文献】

[1]周亚星.卡车变频空调控制系统设计和研究[D].株洲：湖南工业大学，2015.

[2]汪贵行，汪学森.电动汽车空调的特点与维修[J].汽车维修与保养，2014（05）.

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[责任编辑：杨玉洁]