双压缩机小型中央空调机组的系统控制
摘要：从一个实际开发的产品，分析了采用双压缩机系统组成小型中央空调机组的电器回路组成和控制电路功能，叙述双压缩机系统运行的控制特点。
1引言
随着人们生活水准的提高和文化素养的增加，城市居民对居住的要求不仅考虑住宅面积，而且对居住环境也有更高的追求。对居住环境要求，不仅考虑室内空间恒温条件，而且考虑住宅的外形美观，特别是对连体别墅和小型别墅居住群体更有此方面的追求。市场的需要启发产品的开发，产品的更新也将引导市场消费。适用于100～200m2住宅面积的户用中央空调就是在此环境下产生的，并将形成产业，不断发展。为适应市场的需求和产业的发展，并将形成产业，不断发展。为适应市场的需求和产业的发展，上海日立电器有限公司技术开发中心空调开发室已开发出双压缩机系统的风冷冷水（热泵）型中央空调机组。该机组与4个（或更多）室内风机盘管连接构成小型中央空调系统，其容量达到5匹，并可在单相电源供电的条件下运行，而且该机组运行容量可根据负荷变化作0，50%，100%自动调节。
由于该系统采用两个大功率定速压缩机在单相电源供电的条件下运行，并根据房间负荷变化需要有0，50%，100%容量的自动调节，因此，电器回路可靠性和系统控制稳定性在产品上显得尤为重要。本文就上述情况对采用双压缩机组成空调机组的电器回路和控制电路及控制特点进行阐述。
2电器回路和控制电路
2．1电器回路的组成
由于空调机组是采用本公司两个3匹双转子压缩机构成，每个压缩机的额定电流为12.5A，启动电流实测值达60A。若采用通常的方法，用单相电源线将电源引入空调机组并接两个压缩机作为其动力电源，其导线电流负载过大，易产生发热，不利于空调器长期稳定运行。因此，将压缩机驱动电路设计成两套独立的电器回路，如图1所示。
从空调器用户电源网络接线盒（K）直接分路与空调机组电源输入接线端（JX）连接，作为空调机组电源输入。该电源接线端（JX）输入的两组单相220V交流电源分别向压缩机A、压缩机B提供动力电。其中一级L1、N1除了向压缩机A提供电源之外，同时也作为风机和控制板电路的工作电源。另一组L2、N2向压缩机B提供电源，同时也提供水泵电机动力电源。采用分流电路方法，将电动力系统的工作电流进行合理分配。
考虑到压缩机启动电流达60A，极大超出继电器触点接通电流。继电器触点吸合瞬间，接触电阻较大，此时也是压缩机启动电流产生的时刻。若直接采用继电器触点作为压缩机电器回路启动开关，启动瞬时大电流的浪涌冲击，直接影响继电器触点的可靠性，不利长期使用。继电器触点不良也将直接影响压缩机启动的稳定性。因此，压缩机电器回路被设计成继电器间接控制。（以压缩机A举例）用交流接触器的电磁开关M1串接在压缩机A电器回路中作为压缩机启/停开关，交流接触器线圈电流的接通或断开则由继电器触点RL1控制。选用的交流接触器电磁开关额定接通电流可达180A，额定工作电流为30A，完全符合压缩机启动时大电流对器件的要求。另外交流接触器电磁开关的电寿命达100万次，满足定速压缩机在空调系统内有频繁启动的特点对开关器件的要求。继电器RL1的触点吸合或释放则由控制电路板的电子线路直接对其线圈进行导通或断开控制。由中间继电器、交流接触器组成弱电与强电联系电路，构成了弱电控制与被控制电之间的桥梁，即满足了动力电器大电流运行，也符合了微电子控制技术在大功率电器设备上的应用要求。
风机、水泵因其启动和运行电流较小和启/停频率相对于压缩机要低，而四通阀加载电流仅为40mA，参数均在继电器触点电流范围以内。使用继电器RL3，RL4，RL5，RL6触点直接对其回路进行接通/断开电流的控制。
采用两套独立的压缩机电器回路，结合交流接触器作为压缩机电源控制开关。特点在于两套电路完全独立，互不干扰，压缩机启动稳定可靠。尤其是当某一台压缩机制冷系统因故障而不能运行时，另一台压缩机仍能运行自如。极大地方便用户使用和维护人员对其维护工作。
2．2控制电路及功能介绍
2．2．1电源变压、整流电路
微电子控制芯片和IC电路及电子元器件一般要求在直流低电压条件下工作，能耗低且运行安全。电源变压、整流电路就是将高压交流电源转换低压直流电源，满足电子线路的工作电源要求。交流——直接转换过程如图2所示，由变压器、全波整流、滤波电容，构成了将高压220VAC变换成低压12VDC的电源电路。该12V直流电压直接提供给继电器线圈作为工作电压，继电器的控制信号由设置在控制芯片内的控制程序提供。同时，该电源通过三端稳压电路向控制芯片电路及电子元器件提供5V直流工作电压。
2．2．2控制芯片外围电路
由控制芯片和电子元件组成控制单元电路。控制芯片内的执行程序通过此电路与信号输入电路、数码管显示、继电器驱动输出单元联系。实现控制程序对设定温度信号和受控物温度信号的采集，并通过数码管显示器显示其设定的温度和受控物当前温度（由切换开关将设定温度和受控物当前温度切换显示）。另外，通过驱动信号输出电路将设定在控制芯片内的继电器控制信号放大。由控制程序根据空调系统的运行状况，输出继电器控制信号，以驱动继电器触点进行吸合或释放。
2．2．3信号输入、输出及驱动电路
信号输入、输出电路均采用74系列数字IC电路结合电子元件、轻触开关构成。驱动电路通常结合继电器线圈工作参数进行选择。本文所叙述的继电器驱动电路选用美国德州仪器公司的功率逻辑电路TPIC6B595，连续输出电流大，适用于多种直流继电器。
3系统控制特点
由两台定速压缩机组成的小型中央空调机组，其控制特点是空调系统根据负荷变化要法语，可单压缩机系统运行、双压缩机系统同时运行、单双压缩机系统交替运行。特别是空调机组在单压缩机运行状态下，利用时间记忆电路结合空调系统达到设定温度自动停机的特性，控制两个压缩机轮流运行，使两个压缩机单机运行时间趋于相同。避免某个压缩机频繁启动而造成易磨损的状况，保障空调机组运动部件同等运行，延长空调系统使用周期。
为提高空调机组运行的可靠性、实用性，设计了多项保护措施。通过对空调机组冷媒管路的高低压、压缩机和风机过载电流、水循环系统的水流量的检测，对压缩机、风机和水泵及空调机组当前运行状况进行实时跟踪。通过对空调系统受控制温度传感器采样，由数码管显示器显示空调系统受控物当前温度和设定温度。该数码管显示器也用于显示空调机组的故障代码。一旦空调机组内某一压缩机系统由于某种原因发生异常，该数码管显示器立即显示其故障代码而另一压缩机系统不受其干扰。
4结语
由双压缩机组成的小型中央空调系统能否正常运行是空调用户极为关心的，压缩机可靠、稳定地运转是保证空调系统能够正常工作的关键。压缩机电器回路的安全性设计和运行的可靠性是控制系统设计者首要考虑的。因此，该双压缩机空调机组的供电回路被设计成两套独立的电器回路。应用继电器、交流接触器的工作性能，分别控制两个压缩机的电源回路。
除了电器电路的安全性设计，控制系统的设计内容还包括电子控制线路设计和选用可靠的符合使用参数的电器部件，如继电器和交流接触器等。开发人员根据控制系统的控制要求和受控部件工作特点，结合电子线路的开发经验及掌握的开发手段，选用不同的控制芯片对电子控制线路的设计，都能达到产品开发目的。笔者借助计算机辅助软件进行设计，采用Protel99电子线路板设计软件开发的电子线路板作微控制系统，装配在双压缩机小型中央空调系统内实用性运行，效果良好。
在开发设计过程中，尽可能地选用标准件、通用件、国内配套件，提高工作效率，缩短开发周期，增强生产配套能力。
参考文献：
[1]赵良炳.现代电力电子技术基础[M].北京：清华大学出版社，1999.
[2]童诗白.模拟电子技术基础[M].北京：高教出版社，1983.
[3]周明德.微型计算机硬件、软件及其应用[M].北京：清华大学出版社，1984.
