摘 要：本文介紹了應(yīng)用固態(tài)繼電器及可編程邏輯控制器實現(xiàn)的控制全新風(fēng)空調(diào)機組送風(fēng)溫度的方法。使用這種方法設(shè)計的空調(diào)機控制系統(tǒng)在有效控制機組的這風(fēng)溫度的同時大大節(jié)約了生產(chǎn)成本。  

　　關(guān)鍵詞：固態(tài)繼電器；全新風(fēng)系統(tǒng)；可編程邏輯控制器；脈寬調(diào)制；占空比；導(dǎo)通角  

　　1 控制空調(diào)機組送風(fēng)溫度的原因  

　　在傳統(tǒng)的采用單元式空調(diào)機的空調(diào)系統(tǒng)中，其風(fēng)系統(tǒng)通常都是一個循環(huán)的系統(tǒng)。空氣經(jīng)空調(diào)機組處理后由送風(fēng)管送到受控環(huán)境，與受控環(huán)境的空氣混合后再由回風(fēng)管回到空調(diào)機組。如果其中對空氣品質(zhì)有一定的要求，則在空調(diào)機組的進(jìn)風(fēng)口再引入定量的新風(fēng)，再在受控環(huán)境的出風(fēng)口將定量的空氣經(jīng)排風(fēng)管排走即可。這種情況下對受控環(huán)境的溫度控制通常是控制空調(diào)機的回風(fēng)溫度，其控制方法已非常成熟。  

　　然而，在某些特定的使用環(huán)境如汽車發(fā)動機的實驗室、動物實驗艙等地方，由于空氣流過受控環(huán)境后會變得有毒或有異味，不能再循環(huán)利用，必須全部排走。這時的風(fēng)系統(tǒng)里面就沒有了回風(fēng)的部份，稱為全新風(fēng)系統(tǒng)。全新風(fēng)系統(tǒng)中如果受控環(huán)境特別小，而風(fēng)量又很大，即換氣次數(shù)特別多，在這種情況下對它的溫度控制就只能是控制空調(diào)機組的送風(fēng)溫度。  

　　2 控制空調(diào)機組送風(fēng)溫度的難點  

　　采用壓縮機制冷的空調(diào)機組要控制它的送風(fēng)溫度，主要存在如下難點：  

　　首先，實驗環(huán)境對空調(diào)機組的控制精度要求較高，一般要求溫度精度波動范圍為±1℃ ，甚至是±0．5℃ 。這樣的要求即使在全回風(fēng)的空調(diào)系統(tǒng)中，也要費很多的功夫才能做到。  

　　其次，單元式空調(diào)機的壓縮機是一個典型的開關(guān)部件，而出于成本及制造工藝方面的考慮，單元式空調(diào)機組通常只配一至兩個的壓縮機，這使得壓縮機運行與停機時的送風(fēng)溫度相差達(dá)10℃ 以上。并且，由于制冷系統(tǒng)壓力平衡和回油的需要，壓縮機的運行和停機都有嚴(yán)格的時間限制。所以，單元式空調(diào)機組單純靠壓縮機制冷來控制送風(fēng)溫度幾乎無法做到。這也是從前的空調(diào)系統(tǒng)在需要控制送風(fēng)溫度時極少選用單元式柜機而多用制冷量連續(xù)可調(diào)的冷水機組加末端的主要原因。  

　　要解決上述難點，其關(guān)鍵是要盡量使單元式空調(diào)機組的壓縮機長時間地保持穩(wěn)定的狀態(tài)，同時用其他連續(xù)可調(diào)的控制方法對制冷量（或加熱量）進(jìn)行微調(diào)，才能有效地對空調(diào)機組的出風(fēng)溫度進(jìn)行控制。  

　　3 用固態(tài)繼電器及PLC 實現(xiàn)的送風(fēng)溫度控制  

　　3．1 控制系統(tǒng)的工作原理  

　　對于單元式空調(diào)機組而言，由于前面提到的壓縮機控制上的缺陷，要對壓縮機的制冷量進(jìn)行微調(diào)不太現(xiàn)實。因此，只能從機組的另一可進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)的部件—— 加熱器處入手。如果可以通過加熱器進(jìn)行熱補償，抵消壓縮機多余的冷量，那么就可以達(dá)到對制冷量進(jìn)行微調(diào)的目的。基于這個理論，人們開始應(yīng)用可控硅功率調(diào)節(jié)器通過導(dǎo)通角的變換來控制電加熱器的輸入功率，進(jìn)入加熱量的調(diào)節(jié)。但是可控硅功率調(diào)節(jié)器自身的發(fā)熱量大，需要大型的散熱片和專用的散熱風(fēng)扇，因而體積較大而且成本通常比較高，達(dá)到500元／kW 左右。  

　　通過對加熱器的深入研究我們發(fā)現(xiàn)，單元式空調(diào)機組通常使用的是電阻式加熱器。電阻式加熱器的加熱功率與輸入功率的關(guān)系為   Q=kP 公式（1）  

　　上式中的k為常數(shù)值，表示加熱器的效率。  

　　而電加熱器的輸入功率與輸入電壓之間的關(guān)系式  
　　公式（2）  

　　上式中的R