汽车空调中鼓风机调速,详细原理资料有吗?好的加分

【专家解说】：1.常规的汽车空调中鼓风机调速,采用串电阻的方式,利用回路中阻值的大小来调节电压,达到调节风机转速目的。一般低档位串的阻值大,中档位串的阻值小,高档位不串电阻。这种方式原理比较简单,零部件成本也低,维修方便。但调节范围小,且很多电源功率白白消耗在电阻上。

2.新型的汽车空调中鼓风机调速多采用调速模块,通过PWM控制功率管(三极管)的功率输出变化,调整风机转速。尤其在自动空调系统中,目前普遍采用空调控制单元(内含DSP芯片),空调工作时,DSP根据程序设置和车内反馈信号发指令调节PWM(脉宽调制器)的占空比,经光耦隔离转换,用功率场效应管(MOSFET)作为主开关元件,通过改变开关元件的导通方式及通断比来改变输出电压的大小,从而调节风机转速。该电路主要由pwm脉冲波的产生,光耦隔离,驱动以及主开关元件等几部分组成。

以下是单片机控制的直流PWM调速装置的原理:

近年来,直流电动机的结构和控制方式都发生了很大的变化。随着计算机进入控制领域以及新型的电力电子功率元器件的不断出现,采用全控型的开关功率元件进行脉宽调制(pulse width modulation,简称pwm)已成为直流电动机新的调速方式。这种调速方法具有开关频率高、低速运行稳定、动态性能优良、效率高等优点,更重要的是这种调速方式很容易在单片机控制系统中实现,因此具有很好的发展前景。采用全控型的开关功率元件进行脉宽调制(pulse width modulation,简称pwm)已成为直流电动机新的调速方式。这种调速方法具有开关频率高、低速运行稳定、动态性能优良、效率高等优点,更重要的是这种调速方式很容易在单片机控制系统中实现,因此具有很好的发展前景。

pwm调速原理
pwm调速方法通常采用功率场效应管作为主开关元件,通过改变开关元件的导通方式及通断比来
改变输出电压的大小与极性,如图1所示。gd1与gd2是隔离放大的驱动元件,可以采用光电耦合隔离或变压器隔离。vt1和vt2是主开关元件(图1中是以mosfet为代表),vd1和vd2是两个续流二极管,la是滤波电感。
当开关管mosfet的栅极输入高电平时,开关管导通,直流电动机电枢绕组两端有电压ud,t1(s)后。栅极输入变为低电平,开关管截止,电动机电枢两端电压为0。t2(s)后,栅极输出重新变为高电平,开关管的动作重复前面的工作。这样,对应着输入的电平高低,直流电动机电枢绕组两端的电压波形如图2所示。电动机电枢绕组两端的电压平均值u0为:
u0=×ud=×ud=αt×ud
(αt:占空比,0≤αt≤1)
在pwm调速系统中占空比αt是一个重要参数,在电源电压ud不变的情况下,电枢端电压的平均值取决于占空比αt的大小,改变αt的值可以改变电枢端电压的平均值从而达到调速的目的。
可以采用以下方法改变占空比αt的值。
(1) 定宽调频法:保持t1不变,只改变t2,这样使周期(或频率)也随之改变。
(2) 调宽调频法:保持t2不变,只改变t1,这样使周期(或频率)也随之改变。
(3) 定频调宽法:保持周期t(或频率)不变,同时改变t1和t2。
前两种方法由于在调速时改变了控制脉冲的周期(或频率),当控制脉冲的频率与系统的固有频率接近时,将会引起振荡,因此常采用定频调宽法来改变占空比从而改变直流电动机电枢两端电压。

光耦部分起到隔离和电平转换的作用,因为单片机输出的是ttl电平(0~5v),而驱动部分采用的是ir2103,它的电源要求是10v~20v,电路中采用了12v电源,所以要求的输入电平在0~12v之间。在此选用高速光耦6n136芯片。因为6n136的绝缘电压是2500v(最小值);具有可兼容的ttl电路;逻辑低电平和逻辑高电平的传输延迟时间都是0.5μs(带宽2mhz);供电电压是-0.5v~15v,其耐压和速度都符合电路的要求。


对于中小功率的电动机通常采用功率场效应管(metal oxide semiconductor field effect transistor,mosfet)作为主开关元件,mosfet是一种多电子导电的单极型电压控制器件,具有开关速度快、高频特性好、热稳定性优良、驱动电路简单、驱动功率小、安全工作区宽、无二次击穿问题等显著优点。目前功率场效应管的指标已经达到耐压600v,电流70a,工作频率100khz的水平,在开关电源、中小型功率的电机调速中得到广泛的应用。