摘要：在低压供电系统中，存在中性线断线、相线与中性线接反和三相负载严重不平衡引起的单相供电过电压或欠电压情况，这将导致空调压缩机等用电设备的损坏，造成较大的经济损失。过电压、欠电压故障的发生是不可预知的，如果采用手动复位，对用户而言，既不方便又不安全。针对此类用电事故，需要采用具有自恢复过电压、欠电压保护功能的电压监控装置进行保护。因此，本文以ＰＩＣ单片机为处理器，针对空调压缩机应用场合，设计开发了一款经济实用的具有自恢复过电压、欠电压保护功能的电压监控装置。
关键词：空调压缩机；电压监控装置；设计及应用
1硬件方案
空调压缩机电压监控装置采用低成本、高可靠性的设计方案，整个系统由中央处理单元、电源模块、信号处理单元、ＤＯ控制单元等构成，系统硬件结构如图１所示。
1.1电源模块
设计中，只需要一路５Ｖ直流电源用于单片机芯片供电。电源模块电路如图２所示，输入端２２０Ｖ市电经过热敏电阻、压敏电阻后，经整流桥整流后输入ＡＣ／ＤＣ电源芯片，电源芯片输出经过滤波后得到稳定的５Ｖ／４０ｍＡ直流电源。
图1系统硬件结构
图2电源模块电路
1.2信号处理单元
信号处理单元电路如图３所示，２２０Ｖ市电经过整流桥整流后得到脉动直流信号，经过电阻分压、二极管钳位、ＲＣ滤波后，信号限制在０～５Ｖ内，输入单片机ＡＤ口进行电压信号采样。
图3信号处理单元电路
1.3ＤＯ控制单元
ＤＯ控制单元电路如图４所示，继电器Ｋ１驱动由单片机控制三极管Ｑ１实现。单片机ＤＯ引脚为低电平时，三极管Ｑ１关断，继电器线圈失电，继电器常开触点３、５断开；单片机ＤＯ引脚为高电平时，三极管Ｑ１导通，继电器线圈得电，继电器常开触点３、５闭合。由于驱动继电器的电压和采样电压为同一电压信号，当电压偏高时，二极管Ｄ４长时间工作在较高电压状态，影响二极管使用寿命；当电压偏低时，驱动继电器能力不足，无法保证继电器的稳定闭合。针对上述情况，设计采用脉宽调制方式控制三极管导通、关断，使继电器线圈两端电压稳定在继电器工作电压范围之内，驱动继电器能够稳定闭合触点。
图4DO控制单元线路
2软件方案
空调压缩机电压监控装置主程序流程如图５所示，主要包括初始化、Ａ／Ｄ采样、计算基本参数及保护子程序。主程序采用模块化设计，具有可移植性强的特点。
图5主程序流程
主程序经过初始化后，执行Ａ／Ｄ采样程序，对脉动直流电压信号进行采样，采样周期结束后，根据采样得到的电压值计算当前空调压缩机的供电电压。在保护子程序中，根据采样计算得到的空调压缩机供电电压判断是否发生过、欠压故障，若没有故障发生则返回主程序，若发生过、欠压故障，则执行保护处理，延时１ｓ后，将空调压缩机供电回路断开，空调压缩机停止运行；在供电电压恢复后，延时１８０ｓ，确保供电电压稳定恢复，将空调压缩机供电回路重新闭合，空调压缩机恢复正常运行。
3应用实例
某公司空调压缩机由柴油发电机供电，空调压缩机数量较多，选用空调压缩机电压监控装置来对现场空调压缩机供电电压进行监测，并对空调压缩机设备进行有效保护。在发生过电压、欠电压故障时，其能够有效地保护空调压缩机；在供电电压恢复正常时，空调压缩机能够可靠地恢复正常运行。空调压缩机电压监控装置用于压缩机控制回路，实现了空调压缩机设备控制的自动化，使空调压缩机设备得到了有效保护和控制。
4结语
针对市场对空调压缩机电压监控装置的需求，研发了一款经济实用的空调压缩机电压监控装置。在空调压缩机供电回路中发生过电压、欠电压故障时，电压监控装置对空调压缩机进行实时保护，在供电回路电压恢复正常时，有效地恢复压缩机运行，保证空调压缩机设备能够安全可靠地运行。
参考文献:
[1]吴玄玄. 变频空调压缩机PMSM无传感器控制系统研究[D].沈阳工业大学,2017.
[2]宋明毅,吴伟烽,李直.汽车空调压缩机气阀运动规律模拟[J].西安交通大学学报,2015,49(12):144-150.
[3]陈东锁,卢素华,陈彬.空调压缩机中永磁同步电机的损耗分析[J].日用电器,2012(07):50-52+37.
[4]田旭东,黄承宏,张秀平,王汝金,姚勇.汽车空调压缩机的可靠性试验[J].制冷与空调,2012,12(02):106-110.
论文作者:钟孝芬
论文发表刊物:《电力设备》2018年第15期
论文发表时间:2018/8/21
标签：电压论文; 压缩机论文; 空调论文; 过电压论文; 继电器论文; 装置论文; 单元论文; 《电力设备》2018年第15期论文;