AS570系列变频器在热泵与采暖机中的应用

AS570系列变频器在热泵与采暖机中的应用

上海新时达STEP

摘要：研究显示，北京PM2.5有6个重要来源，分别是土壤尘、燃煤、生物质燃烧、汽车尾气与垃圾焚烧、工业污染和二次无机气溶胶，其中燃煤占比约为18%。燃煤污染对雾霾天气的形成产生了巨大的影响。为了减少冬季燃煤污染、改善空气质量，我国北方许多城市开始推广“煤改电”一系列政策补贴也相应出炉。AS570系列热泵控制器是专门为热泵采暖机（煤改电）开发的电控总成产品。

关键字：煤改电；雾霾；采暖机；热泵；AS570；

概述：

AS570系列热泵控制器总成为新时达公司专门为热泵应用领域开发的控制产品，适用于采暖机、热水机、泳池机、烘干机等机组应用。

主机控制器采用一体化设计，控制方案有利于设计成本和控制可靠性。驱动器采用单元化设计理念，整套驱动器由驱动板、滤波电容板、直流电抗器组成。除了外机主控、变频驱动器，我司同时提供线控器、GPRS远程智能监控等全套控制系统产品。

图1.0 电控总成系统框图

1.     方案介绍

AS570系列采暖机电控整体解决方案是上海辛格林纳新时达电机有限公司针对热泵领域开发的一款产品，适用于采暖机、热水机、泳池机、烘干机等热泵产品。

主机控制器采用一体化设计，控制方案有利于设计成本和控制可靠性。采用大容量32位智能处理器，提供13路感温包、3路高低压传感器、8路开关量保护等输入接口；2路电子膨胀阀、1路四通阀、1路水泵、1路加热罐、交流和直流风机等输出接口；以及两路RS485通讯接口，满足整机设备多样化需求。

驱动器采用单元化设计理念，整套驱动器由驱动板、滤波电容板、直流电抗器组成；软件采用空间矢量控制技术，实现精准、高效驱动直流变频器压缩机。同时，驱动板预留两路直流风机接口。

除了外机主控、变频驱动器，同时提供线控器、GPRS远程智能监控等全套控制系统产品。

图1.0.1 主控板

图1.0.2驱动板

图1.0.3 滤波电容板

1.1.电控总成系统框图

本产品由主控板、驱动板、滤波电容板、电抗器、线控器、GPRS模块以及远程监控套件（PC机或手机APP）组成，系统拓扑参考下图：

1.2.驱动器框图

驱动器产品由驱动板、滤波电容板、电抗器3部分组成，电气拓扑参考下图：

图1.2.1 驱动器原理拓扑图

1.3.功能特点

A.      产品完全由独立自主开发，并结合多年暖通行业应用经验，能在7个工作日内完成新开发压缩机匹配要求。

B.       超宽电压运行范围，可在电源175V~265V 的电压范围内稳定运行。

C.       驱动器方案实现了高能效、小型化、集成度高的特点，方便生产、测试、维护。

D.      压缩机启动采用闭环启动控制方案，可以保证压缩机的平稳启动，减小压缩机的启动电流，减小对电网的冲击。

E.       驱动采用无传感器SVPWM 正弦波控制，可以有效减小高次谐波成分、电机振动、转矩波动及噪音；控制策略使用双闭环反馈方案，确保机组频率稳定运行和实时输出精确的转矩。

F.       弱磁控制 & MTPA 控制方案，可以提高压缩机运行频率范围。

G.      具有PFC功率因数校正功能，谐波成份极少，且能按需要提高直流母线电压，从而提高压缩机运行频率范围。

H.      具备多种保护功能（欠压、过压、过流、高温等），且使用快速的DSP芯片，让所有保护功能得到快速响应，保证系统可靠运行。

I.         压缩机控制和PFC控制都为同一单芯片控制，可提高控制同步性和可靠性。

1.4.功能描述

1）待机

当上位机发过来的设定频率等于0或小于最小运行频率时，驱动板处理待机状态。此时绿灯闪烁（每接收到上位机发过来数据就闪烁一次）。

2）压缩机运行

当上位机发过来的设定频率大于最小运行频率（15Hz）时，驱动板会控制压缩机启动运行至设定频率。在不同的频段升频加速度按如下：

升频过程中，

0~10Hz 频段，升频速度3Hz/s

10~60Hz 频段，升频速度2Hz/ s

60~75Hz 频段，升频速度2Hz/ s

75~100Hz 频段，升频速度1Hz/ s

降频控制：

降频过程，若目标能力不为0的降频，降频速度2Hz/S

若目标能力为0的降频，降频速度8Hz/S

3）停机

接收到上位关机指令后，停止压缩机运行。切换为待机模式。

4）限频控制

当压缩机电流达到25A时限制频率升高。

当输入电流达到32A时限制频率升高。

当散热片温度在[88,91）范围时，限制频率升高；当散热片温度在[91,94)，每20S降频1Hz

（最低降到35Hz）。当散热片温度高于95度时，则故障停机（见散热片温度保护）。

5）故障保护

A.      压缩机电流保护：U，V，W 瞬间电流大于50A时出现此保护，故障保护停机60S。

B.       IPM模块保护：出现模块的Fo输出时出现此保护，故障保护停机60S。

C.       IPM模块感温内部电路异常：当检测到模块内部温度感温包异常时出现此保护。故障保护停机60S。

D.      IPM模块温度过高保护：当散热片温度高于95度时出现此保护，故障保护停机60S。

E.       PFC模块保护：瞬间输入电流大于60A出现此保护.故障保护停机60S。

F.       PFC模块高温保护：当PFC温度高于95度时出现此保护，故障保护停机60S。

G.      输入电源异常故障：输入电源缺波,缺波10MS以上，故障保护停机60S。

H.      VDC电压过高保护：当检测到VDC电压高于400V时出现此保护，故障保护停机60S。

I.         VDC电压过低保护：当检测到VDC电压低于200V时出现此保护，故障保护停机60S。

J.        通迅故障：连续30S内没有收到上位机发过来的数据，出现此保护，故障保护停机60S。

K.       电流检测电路故障：当检测到电流检测电路异常时出现此保护，故障保护停机60S。

L.        启动失败：启动压缩机前如果吸排气压力过高，会出现此故障。

M.     欠相故障：压缩机U/V/W其中一相没有联好。

1.5.产品接线

1.5.1.     电控总成系统接线图：

图1.5.1 电控总成接线示意图

2.     调试案例及测试数据

江苏常州新科空调有限公司、浙江温州正理生能科技有限公司等客户调试现场。该机型使用我司主控板、变频驱动器、线控器等全套电控解决方案。

2.1.    测试条件

模拟采暖机组的应用工况，要求控制器驱动压缩机在各频率运行，测试条件如下表：

测试数据：

各种工况下电压、电流波形数据：

输出	电压电流波形
输出频率30Hz波形（压缩机15Hz）
输出频率60Hz波形（压缩机30Hz）
输出频率220Hz波形（压缩机110Hz）

3.    结论

上海新时达AS570系列控制器适用整机机型：采暖机（煤改电）、暖风机、热水机、泳池机、烘干机等；

产品供货范围：

A. 主控：上述整机机型全套主控成熟产品

B. 驱动：单相1P-7P（单压缩机）；三相3P-30P（单压缩机）

产品亮点具备以下亮点：

A. 行业最稳定，最可靠：以采暖机5/6HP驱动器为例，具备更大的设计裕量，输入侧可在36A工况下正常运行，高于行业绝大部分产品4A左右。该亮点体现我司产品在复杂的应用环境中更稳定、可靠。

B. 行业领先的驱动核心算法，更优秀的输出效率，更低噪音：以采暖机5/6HP驱动器为例，行业普遍使用50A模块，我司变频器最大输出电功率7.4Kw，高于行业绝大部分产品250W以上。该亮点证明我司变频驱动器核心算法效率领先于行业；对用户的直接价值是整机能效更高、噪音更低。

C. 专业的主控开发能力：提供高可靠性硬件、专业而完善的控制算法等完整的电控解决方案、调试支持和服务。

参考文献

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