CN102428005B - 一种具有可变频驱动的预处理空气单元 - Google Patents

Abstract

一种预处理空气单元，用来为停留在地面上的航空器提供预处理空气，所述预处理空气单元包括外壳，所述外科容纳：气流导管，该气流导管带有用于环境空气的空气入口和用于连接到所述停留的航空器的空气出口；与所述气流导管连接的风机，用来产生从所述空气入口至所述空气出口的气流；至少一个冷却系统，每个冷却系统包括至少一个压缩机、至少一个冷凝器、至少一个膨胀阀和至少一个连接到包含制冷剂的流体回路的蒸发器，并且其中所述至少一个蒸发器与所述气流导管中的气流相互作用，和至少一个变频驱动器，用来为所述至少一个冷却系统中的所述至少一个压缩机中的至少一个提供电力。

Description

一种具有可变频驱动的预处理空气单元

技术领域

本发明是关于一种为停留在地面上的航空器供应预处理空气的预处理空气单元，其中预处理空气是指经过加热或者冷却的空气。

背景技术

在地面上，飞行器通常用辅助电源单元引擎(APU)驱动空调设备来冷却或加热航空器机舱达到令乘客感觉舒适的温度。然而，从航空煤油消耗、产生的噪声和CO2排放等方面来说，APU的运转成本高昂。比如，A320航空器每小时消耗大约160升燃料。除一般空气污染外，每消耗一升航空煤油导致2.5千克CO2排放进大气，因此上述APU每工作一小时，排放约400千克CO2。

为了避免在地面上运行上述APU，预处理空气单元被提供用来为停放的航空器供应所需的预处理空气。上述预处理空气单元是用上述的机场里可用的市电电源供电。

成本、效率、灵活性和适用性在已知的预处理空气单元中仍是个问题。

发明内容

一种新型预处理空气单元被用来为停在地面的飞行器供应预处理空气。该新型预处理空气单元有带墙的外壳，限定了气流导管，该导管带有空气入口，用来引入环境的空气，并将之调节到一个低的温度，通常该温度介于零下5摄氏度到零上5摄氏度之间，该导管还带有空气出口(例如带有一个或者多个软管)用来连接到停留的航空器，并为停留的航空器供应调节过的空气。为了减少冷却损失，可以为所述的气流导管外墙提供一层热绝缘材料。

所述预处理空气单元进一步包括容纳于所述外壳内并连接到所述气流导管的风机，用来产生从所述空气入口至所述空气出口的气流。所述风机优选为高效的离心风扇。所述风机优选地安装带有避震器并挠性连接到所述气流导管。

所述新型预处理空气单元进一步包括至少一个冷却系统，其中每个包括至少一个压缩机，至少一个冷凝器，至少一个膨胀阀和至少一个连接到包含制冷剂的制冷剂流体回路的蒸发器。

所述至少一个冷却系统的至少一个压缩机可以由变频驱动器提供电力。传统的预处理空气单元中，所述压缩机由市电电源供电，也即，在欧洲用50赫兹交流电压，在美国用60赫兹交流电压。从而，所述压缩机的最大性能由市电电源的频率决定。有利的是，所述新型预处理空气单元的所述变频驱动器的输出电压和频率是可变的，以根据当前冷却需求控制所述至少一个压缩机。优选地，所述变频驱动器将输出电压和频率的比值大致保持不变从而在整个输出频率范围内保持高的电机转矩。用这种方式，所述至少一个冷却系统中的每个都可以连续运转，也即所述变频驱动器的输出电压和频率可以被调整为所述至少一个压缩机所需的水平，从而根据控制设定来冷却与所述至少一个蒸发器相互作用的气流。这与传统的开/关控制方式相比，延长了所述至少一个冷却系统的寿命并减少了电力消耗。

进一步的，与直接由市电电源供电的同样的压缩机相比，由变频驱动器驱动的压缩机的最大性能可以提高。比如，用输出频率为75赫兹的供电电压为压缩机供电比直接用欧洲市电电源供电的同样的压缩机增加了50％的冷却性能。

优选地，所述变频驱动器的控制器(以下简称为“VFD控制器”)能控制所述变频驱动器输出可变输出频率，比如，范围从0赫兹到所述压缩机的最大值，从而由所述变频驱动器供电的一个或者多个压缩机可以被控制用来提供可变的冷却性能，比如作为对所述气流导管中的气流的温度和流速的响应。

多个变频驱动器可以被提供用来为各压缩机提供电力，比如每个所述压缩机可以由单独的变频驱动器提供电力，该变频驱动器可以单独控制并可调整各压缩机的冷却性能。

每个变频驱动器可以被放置在所述外壳的任何合适的位置，适合于连接以便为所需的一个或者多个压缩机提供电力。

所述预处理空气单元可以进一步包括至少一个冷凝器风扇用来产生冷凝器气流，该气流与所述至少一个冷却系统的至少一个冷凝器相互作用从而增加所述至少一个冷凝器的热去除能力。

所述至少一个冷凝器风扇的每一个可以被放置在外壳中任何合适的位置用来在所述外壳中提供冷凝器气流。所述至少一个冷凝器风扇的每一个可以被放置到外壳上空气出口附近用来产生向外通过所述出口的冷凝器气流，并且所述至少一个冷凝器的每一个可以被放置在空气入口附近用来与在环境温度下产生的冷凝器气流相互作用。明显地，所述冷凝器气流的方向可以被反转，虽然在这样的情况下所述冷凝器气流可能在与所述至少一个冷凝器相互作用之前被外壳内部的部件加热。

所述至少一个冷凝器风扇的至少一个可以由变频驱动器提供电力。传统的预处理空气单元中，所述冷凝器风扇由市电电源供电，也即在欧洲是50赫兹交流电压，在美国是60赫兹交流电压，从而，所述冷凝器风扇的性能被市电电源的频率锁定。有利地是，所述VFD控制器能改变所述变频驱动器的输出电压和频率以便根据当前运转需要，比如所述至少一个冷凝器中的当前压力、效率等，来控制所述至少一个冷凝器风扇。优选地，所述变频驱动器保持输出电压和频率的比值大致不变以便在整个输出频率范围内保持高的电机转矩。所述输出频率的范围可以从0赫兹到所述至少一个冷凝器风扇的最大频率值。多个变频驱动器可以被提供用来为各冷凝器风扇提供电力，比如，所述冷凝器风扇的每一个可以由独立的变频驱动器提供电力，所述独立变频驱动器可以独立控制并可通过控制由所述冷凝器风扇产生的所述冷凝器气流流速来调整所述各冷凝器风扇的冷却能力。

每个变频驱动器可以被放置在所述外壳的任何合适的位置，适合于连接以便为所需的一个或者多个冷凝器风扇提供电力。

所述预处理空气单元可以进一步包括连接用来为所述风机提供电力的变频驱动器。有利地是，所述VFD控制器能改变所述变频驱动器的输出电压和频率以根据当前运转需要，主要是指连接到预处理空气单元的航空器类型所允许接受的空气量，来控制所述风机。优选地，所述变频驱动器保持输出电压和频率的比值大致不变以便在整个输出频率范围内保持一个高的电机转矩。所述输出频率范围可达到0赫兹到所述风机的最大频率值。

所述新型预处理空气单元可以包括主单元和一个或者多个安装到所述主单元内的独立冷却模块。所述主单元包括外壳，所述外壳具有多个用来接受并容纳所述独立冷却模块的隔间。所述独立冷却模块的每个包括至少一个所述冷却系统的至少一个。

所述至少一个冷却系统的每个按照公知的冷却原理运转并具有公知的制冷剂，比如具有低温室效应潜能值的R134a。

所述至少一个冷却系统的至少一个蒸发器被安装到所述预处理空气单元的所述外壳内用来与所述气流导管中的气流相互作用以便冷却所述气流。比如，所述至少一个蒸发器的冷却表面可以被放置在所述气流导管的内部以便与所述气流导管内的所述气流通过大表面积直接接触。

所述至少一个冷却系统的一个或者多个VFD控制器可以进一步执行由所述至少一个冷却系统的传感器感应到的参数值的数据采集工作，比如温度传感器感应到的所述至少一个蒸发器和所述至少一个冷凝器的上下游气流温度，压力传感器感应到的所述至少一个冷却系统中制冷剂的压力等。

优选地，所述预处理空气单元具有设置用来控制所述预处理空气单元运转的中央控制器。所述中央控制器可以被连接到用户界面以便接受来自用户的用户指令以及输出信息给用户。所述预处理空气单元可以包括以下至少一项：带有输入键和显示器的用户界面面板，远程控制，计算机接口，网络接口，扬声器等。比如，基本的用户输入之一指定将要由所述预处理空气单元供应的航空器类型。这个信息可以用用户面板的输入键输入，或者用来自乘客登机桥的远程控制，或者是从所述机场的建筑管理系统传来的等等。

所述中央控制器可以进一步与所述预处理空气单元的VFD控制器中的部分或者全部连接以便独立控制所述VFD控制器。比如，如果所述预处理空气单元包括多个冷却系统，所述中央控制器可以输出独立温度设定到所述每个冷却系统的所述VFD控制器，并且，作为对独立的温度设定的响应，所述VFD控制器的每个控制各所述至少一个压缩机的冷却能力来根据需要调整与所述对应至少一个蒸发器相互作用的气流温度。

进一步地，所述冷却系统的每一个可以被设置用于故障检测以便如果所述冷却系统中的一个发生故障，所述故障的冷却系统会传输故障信号到所述中央控制器，并且如果需要的话关机。作为对所述故障信号的响应，所述中央控制器可以运转来自动在剩下的所述预处理空气单元中正常运转的冷却系统间调整所需的冷却量。

所述中央控制器可以与所述VFD控制器的部分或者全部相联，也可能与其它受控设备相联，比如控制所述气流导管内加热器的SCR模块，也可与数据和控制总线相联，比如CAN总线。

所述预处理空气单元可以进一步具有连接到所述预处理空气单元的市电电源输入端的整流器，用来产生为所述变频驱动器供电的直流电源。

为了抑制所述市电电源的失真和污染，所述整流器电路可以包括12-脉冲整流器，或者18-脉冲整流器，或者24-脉冲整流器等。

所述预处理空气单元可以与所述停留航空器的其它设备，比如地面电力单元、电缆盘、汽车充电器等共用市电电力出口。为了降低所述共用市电电力出口的峰值电力需求，所述预处理空气单元可以包括电力共用控制输入端用来控制预处理空气单元电力消耗。所述电力共用控制输入端举例来说可以被操作用以在所述地面电力单元的高负载运转期间降低所述预处理空气单元电力消耗，比如当所述地面电力单元吸引高供应电流时，降低由所述预处理空气单元提供的冷却能力。所述地面电力单元通常只在被从门被推回之前的短时间内以最大负载运转，直到与所述航空器断开连接，此时所述航空器自带的空调系统及时接管。在这之前，所述航空器的客舱已经被冷却了一段间从而，再一次，在被推回之前短时间内降低冷却能力不会严重降低所述预处理空气单元的整体性能。一般地，短时间内降低所述冷却能力不会严重降低所述预处理空气单元的整体性能。

所述预处理空气单元可以被安装到乘客登机桥的下面或者顶部并且随桥的推进自由移动。可选地，为了停机坪或机库中预处理空气单元位置的灵活性，所述预处理空气单元可以被装备有基座腿。

多个所述新型预处理空气单元可以互联用来合作为停留的航空器提供预处理的空气。两个所述新型预处理空气单元举例来说可以被并联成主-从结构，其中所述预处理空气单元的每个的输出提供公共软管，公共软管连接到停留的航空器并可能在航空器处可以分为两个或更多软管用来为可能的航空器的独立输入端提供预处理空气。主机可以控制从机，使所述两个预处理空气单元为所述停留的航空器输送大致等量、等温的预处理空气。其它控制原理也可以被应用。比如，为了在协作的预处理空气单元之间共享控制的灵活性，所述协作单元的CAN总线可以内部连接。

附图说明

通过结合附图对此处示例性实施例的详细描述，本发明的上述和其它特点及优势对于本领域普通技术人员来说将变得更清楚，其中：

图1展示了移除顶部的预处理空气单元的俯视图，

图2展示了带有两个独立冷却模块的预处理空气单元的透视图，两独立冷却模块已被从它们各自的分隔间中取出，

图3展示了独立冷却模块的透视图，

图4示出了用叉式起重车搬运独立冷却模块，

图5展示了准备好安装的预处理空气单元的透视图，

图6展示了预处理空气单元的各模块和组件间电连接的框图，

图7展示了预处理空气单元的用户界面面板，

图8展示了另一个移除了顶部的预处理空气单元的俯视图，

图9展示了主从模式设置中并行连接的两个预处理空气单元。

现在本发明将在以下结合附图被更充分地描述，描述中会展示一些示例性的实施例。然而，本发明可被以不同的形式实施，并且不应该被认为是局限于这里陈述的实施例。相反，这些实施例被提供以便充分公开，并且向本领域技术人员充分传达本发明的范围。

具体实施方式

图1示出了新型预处理空气单元10的示例性实施例的俯视图，该预处理空气单元用于为停留在地面的航空器提供预处理的空气。所述预处理空气单元10具有主单元，所述主单元具有壳体12，所述壳体除了顶部和底部的墙(未示出)之外，还有墙14a、14b、14c、14d、16a、16b、18，这些墙限定了气流导管20。环境的空气通过外壳12侧边墙24上的空气入口22进入所述气流导管20。所述气流导管20折叠在所述外壳12内部，使得墙16a、16b将所述气流导管分隔成两部分，并使得在操作所述预处理空气单元10的过程中空气沿相反的方向流动。所述侧边墙也有空气出口25用来与所述停留的航空器连接，比如用一根或者多根软管，从而为所述停留的航空器提供经调节过的空气。所述空气流动的方向用箭头26a、26b、26c、26d、26e表示。空气被通过装在横跨于所述空气入口22上的、便于更换的过滤器28吸入。为了防止冷却损失，提供有层厚50毫米的热绝缘材料的外墙14a、14b、14c、14d以及所述空气导管的顶部墙。在所述气流导管底部，热绝缘被提供在一个用于收集冷凝水的托盘(未示出)的下面。

风机30被连接到所述气流导管20用来产生所需的从所述空气入口22向着所述空气出口25的气流。在所示的预处理空气单元10中，所述风机30是高效的离心式风扇。所述风机30安装有避震器并且用弹性连接方式连接到所述气流导管20。所述气流导管20的尺寸适用低空速以防止自由湿气残留。

可选的加热器32被安装到所述气流导管20，以允许所述预处理空气单元10在环境低温时加热环境空气。

如图2中清楚所示，所示的预处理空气单元10具有四个相似隔间34用来容纳并保持四个分别的同样的独立冷却模块36。

如图3所示，每个独立冷却模块36包括制冷系统，所述制冷系统包括压缩机38，冷凝器40，膨胀阀42和串联到制冷剂流体回路的蒸发器44，所述制冷剂流体回路包括根据所考虑的机场内预期的环境高温而选择的制冷剂，比如R134a被选择用来在40摄氏度左右的环境高温下工作。所述制冷剂流体回路构成一个闭合并封闭的循环。每个独立冷却模块36都是按照公知的冷凝器原理工作。

每个独立冷却模块36可以在不干涉所述模块36的冷却系统的情况下被安装到主单元的所述外壳12中，所以独立冷却模块36在预处理空气单元外壳12中的装配和可能的拆卸可以由不具备制冷系统领域特别技能的人员来执行。所述独立冷却模块36可以在一个特别适合制造制冷系统的地点制造，为接下来在另外一个通常特别适合制造机场地面设备的地点与主单元的外壳12结合，从而提高制造的灵活性并降低制造所述预处理空气单元10的成本。进一步地，所述独立冷却模块36可以被作为包括制冷剂的备用零件存储，从而使不必执行麻烦的清空预处理空气单元中的制冷剂就能修理预处理空气单元成为可能。

预处理空气单元10的供电电源、控制电路和用户界面允许所述预处理空气单元10在安装有任意数量的独立冷却模块36的情况下运转，也就是说，所示的预处理空气单元10可在安装到任意选择的隔间34的单个独立冷却模块36的情况下运转，或者，在分别安装到任意选择的隔间34的两个独立冷却模块36的情况下运转，或者在分别安装到任意选择的隔间34的三个独立冷却模块36的情况下运转，或者在分别安装到任意选择的隔间34的四个独立冷却模块36的情况下运转。以这种方式，一个预处理空气单元10的产品线可以被提供为制造四种不同的预处理空气单元10，这四种预处理空气单元10基于相同的构件却具有不同冷却能力。这样通过降低每个构件的采购成本，和每个构件及每个完成的预处理空气单元10的存储和装卸成本来降低制造成本。进一步地，已经在机场上投入使用的安装有少于四个独立冷却模块36的预处理空气单元10可以通过安装一个或者多个独立冷却模块36到空的隔间34来被现场升级。

优选地，所述独立冷却模块36是可拆卸地安装到所述主单元的所述外壳12中，便于将安装的独立冷却模块从所述外壳12分离，比如，使用螺钉、螺母或者螺栓来紧固每个所述独立冷却模块36到所述外壳12并且当所述冷却模块36被插入到所述主单元10的所述外壳12后，使用电子连接器(未示出)来建立所述冷却模块和所述外壳12之间所需要的电子互联。

图2用透视法展示了图1的预处理空气单元，其中两个独立冷却模块36被从主单元10的外壳12上拆下。图5用透视法展示了图1和图2中的预处理空气单元，其中两个独立冷却模块36被插入并安装到主单元10的外壳12中。

所述模块36的可拆卸性加强了所述预处理空气单元10的适用性，因为可能故障的独立冷却模块可以用所述预处理空气单元10的最短停工时间被从所述主单元10的所述外壳12分离，并用起作用的模块36来替换。一个冷却模块36可以在大约20分钟内被替换。如果起作用的冷却模块36不能替换故障的冷却模块36，所述预处理空气单元10可以继续以剩下的冷却模块36运转，也就是说，所述预处理空气单元10仍能完全地运转，但冷却能力会降低。进一步地，所述故障模块36可以被运到其它特别适合维修制冷系统的地点去维修。同样地，也不再需要为了维修冷却回路而拆开并移动整个预处理空气单元。优选地，所述独立冷却模块36具有适合于用图4所示的叉车47运送的物理尺寸，从而在如储存、组装到预处理空气单元10和服务时方便运送所述模块36。例如，一个故障的模块36可以被从所述外壳12用叉车47移除并且一个合适的起作用的模块36可以用叉车47安装到所述外壳12中。

在所举例说明的预处理空气单元10中，每个独立冷却模块36的所述蒸发器44通过墙14a、14b、14c、14d上的槽位于气流导管20内，其被安装到所述主单元的所述外壳12中用于与导管20内的气流进行最合适的热交换。所述蒸发器44具有许多通道以使导管20中的气流通过，从而为所述气流和流动在所述蒸发器44内的制冷剂之间的热交换提供大的面积，这在冷却系统领域是公知的。当各独立冷却模块36被安装到隔间34中它们的运转位置时，墙14a、14b、14c、14d上的槽被封闭。在没有安装独立冷却模块36时，所述槽被用盖板封闭。

如多个独立冷却模块36提供的多步骤冷却有效地冷凝空气中水分并防止最下游的蒸发器44冻结。不锈钢冷凝物盘(未示出)和一体的冷凝物泵(未示出)保证凝结水气以可控的方式被去除。

冷却的空气经过一个或者两个14″孔离开所述预处理空气单元。

独立冷却模块36的压缩机38中的每一个可以用同样位于各独立冷却模块36中的变频驱动器46供电。在传统的预处理空气单元中，所述压缩机由市电电源供电，也就是说，在欧洲是50赫兹交流电、在美国是60赫兹交流电。从而，所述压缩机的性能受市电电源频率所限。这种限制在所述新型预处理空气单元10中并不存在。有利地是，为了根据当前的冷却需要来控制所述压缩机38，所述变频驱动器控制器(VFD控制器)能改变所述变频驱动器46的输出电压和频率。在所示的预处理空气单元中，所述变频驱动器46保持输出电压和频率之间的比值基本不变以便在整个输出频率范围内保持高的电动机转矩。

由所述变频驱动器46提供的输出电压和频率由所述VFD控制器以变频驱动器领域的公知方式控制。优选地，所述VFD控制器能够控制所述变频驱动器46输出可变输出频率，比如，从0赫兹到所述压缩机38的最大频率，由此每个由各自的变频驱动器46供电的所述压缩机38可以被控制来提供可变的冷却能力。

每个独立的冷却模块都有温度感应器(图6中为39)与所述模块36的VFD控制器电子连接并安装用来感应所述蒸发器44的上、下游气流的温度并传导所感应的温度值到所述VFD控制器，然后所述VFD控制器控制所述压缩机38的冷却能力以响应感应到的温度。

每个所述独立冷却模块36持续运转，也即所述变频驱动器46的输出电压和频率被调整到所述压缩机38所需要的水平以便其冷却与所述蒸发器44相互作用的气流基本到所设定的温度。这与所述压缩机38的开/关控制相比，增加了所述冷却模块36的寿命并减少了用电量。

所述预处理空气单元10进一步包括两个冷凝器风扇48，安装横跨侧边墙50上的孔，用来产生冷凝器气流，冷凝器气流引起环境空气经所述独立冷却模块36上的孔进入所述外壳12，所述孔被所述冷凝器40挡住如箭头52a-52f所示，用以将热量从所述冷凝器40的热交换表面带走。

所述冷凝器风扇由一个变频驱动器54供电。有利地是，所述变频驱动器54的VFD控制器能改变所述变频驱动器54的输出电压和频率以便根据当前操作需求，比如冷凝器内的当前电压、功率等等来控制所述冷凝器风扇48。优选地，所述变频驱动器54保持输出电压和频率间的比值基本不变以便在整个输出频率范围内保持高的电机转矩。所述输出频率范围是0赫兹到所述冷凝器风扇的最大频率。所述预处理空气单元10进一步包括连接用来为所述风机30提供电力的变频驱动器56。有利地是，所述变频驱动器56的VFD控制器能改变所述变频驱动器56的输出电压和频率以便根据当前运转需求，主要是当前连接到预处理空气单元的航空器的类型所允许接收的空气量，来控制所述风机。优选地，所述变频驱动器56保持输出电压和频率的比值基本为常数以便在整个输出频率范围内保持高的电机转矩。优选地，所述变频驱动器56的控制器能控制所述变频驱动器56输出可变输出频率，比如，范围从0赫兹到风机的最大频率，从而由所述变频驱动器56供电的所述风机30可以被控制用来在气流导管20内提供可变气流流速，比如作为对用户的控制指令的响应，再比如作为对航空器的类型的响应。

所述预处理空气单元10具有一个设置用来控制所述预处理空气单元10运转的中央控制器60。所述中央控制器60连接到用户面板58用来接受用户指令及向用户输出信息，比如在用户接口面板58的显示器上，通过用户接口的扬声器等等。

所述中央控制器60与所述预处理空气单元10的所有VFD控制器连接以便单独控制每个所述VFD控制器。比如，所述中央控制器向所述预处理空气单元10的每个所述VFD控制器输出单独温度设置，并且，响应所述独立温度设置，每个所述VFD控制器控制各压缩机38的冷却性能来根据需要调节与对应的蒸发器44相互作用的气流温度。进一步地，如果所安装的独立冷却模块36之一发生故障，所述故障的冷却模块发送故障信号到所述中央控制器60，并且如果有需要则关机。作为对所述故障信号的响应，所述中央控制器60运转以自动地在剩下的所述预处理空气单元10的正常运转的独立冷却模块36模块间调节所需要的冷却量。

图6是框图，显示了所述预处理空气单元10的各模块及组件之间的电子互联。

所示预处理空气单元10具有12-脉冲整流器62，其连接到所述预处理空气单元10市电电源输入端64，用来产生直流电源。使用变频驱动器可能产生电源输入的谐波畸变。为了使电源输入的畸变最小化，所述电源的三相被转换为六相，该六相在非调整12-脉冲全桥式整流器62中被修复。所述12-脉冲整流器62、相关的变压器66及输入滤波器68的组合将主电源的谐波反馈减到最小。进一步地，所述12-脉冲整流器62包括软启动电路，该软启动电路限制了变压器涌流。更进一步地，利用所述12-脉冲整流器62导致高输入功率因数，也即大于0.8的功率因数，比如0.96，这又反过来导致输入电源电流的减小。

经滤波的直流电源被发送到每个隔间34以便当独立模块36被安装到分别的隔间34中后，为每个独立模块36的变频驱动器46提供电力。

经滤波的直流电源进一步被发送到变频驱动器56为风机30提供电力，也被发送到变频驱动器54为所述两个冷凝器风扇48提供电力。

所述中央控制器60是基于微控制器和数字信号处理器，该微控制器和数字信号处理器协作来管理、监控和诊断可能的外部或者内部故障。此外，每个变频驱动器46、54、56包括微控制器，用来对所考虑的连接到变频驱动器的设备进行单独控制。进一步地，所述每个独立冷却模块36的VFD控制器监视各冷却系统并且当冷却压力太低或太高时，降低冷却性能或停止冷却。

所述中央控制器60由所述预处理空气单元10进行自动调整对于所选择的航空器类型、环境温度、湿度、舱内温度、从所述预处理空气单元10流出的气流等的冷却。

所述中央控制器60和变频驱动器46、54、56及控制所述加热器32的所述SCR模块70与数据及控制总线相联，在所阐释的示例中为CAN总线。

所述预处理空气单元10可与其它所停留的航空器，诸如地面电力单元、电缆盘、汽车电池充电器等的设备共用电力网出口。为了降低所述电力网出口的峰值电力需求，所述预处理空气单元10包括电力共用控制输入(未示出)用来控制预处理空气单元10的电力消耗。比如所述电力共用控制输入在地面电力单元运转负载高时降低预处理空气单元10的电力消耗，比如在高负载地面电力单元运转时通过降低由预处理空气单元10提供的冷却性能。所述地面电力单元通常只在被从门向后推回前的一段短时间内以最大负载运转，直到其与航空器断开连接，此时航空器自己的空调设备及时接手。在这之前，航空器的客舱已经被冷却了一段时间，从而被向后推回之前的短时间降低冷却性能不会严重降低所述预处理空气单元10的总体性能。一般地，短时间降低冷却性能不会严重降低所述预处理空气单元10的总体性能。

图7展示了所述预处理空气单元10的用户界面面板58。所述用户接口面板58包括在任何天气情况下都可见并且能显示所有相关运转数据的LCD显示器72。所述显示器提供不同级别的信息：在默认模式中，所述显示器显示所述预处理空气单元10的状态，比如航空器类型，舱内温度等。在警告模式中，所述显示器显示警告类型和警告历史。在设置模式中，所述显示器显示各种可以调整的参数。

所述预处理空气单元包括数字输入/输出端口，比如电流隔离的RS485端口、TCP/IP以太网端口等，用于所述预处理空气单元10的远程控制和监视包括服务任务中的数据溢出。

所述预处理空气单元10可以安装到移动登机梯的下面或者顶部并随梯的推进自由移动。可选地，所述预处理空气单元还可装配有基座腿，以增加所述空气处理单元10对于固定的登机梯和飞机维修库应用的的位置的灵活性。

在所附的权利要求范围内还可以提供其它预处理空气单元。比如可以是其它非模块化的预处理空气单元。此外，预处理空气单元可以装备有比如1、2、3、4、5、6、7、8、9、10等等不同数量的冷却系统。

在图1、2、4、5和6中所示的例子中，所述冷却系统串行运转。其它预处理空气单元可以装备为冷却系统并行运转；或装备为冷却系统既有串行运转也有并行运转。

比如，图8展示了新的预处理空气单元10的俯视图，该预处理空气单元有两组独立冷却模块36a、36b和36c、36d。在每组内，所述独立冷却模块并行运转，而所述两组独立冷却模块串行运转来为停留在地面上的航空器提供预处理空气。

图8所示的预处理空气单元10具有主单元，主单元具有外壳12，外壳12除了顶部墙和底部墙(均未示出)外，还有墙14a、14b、14c、14d、18a、18b，这些墙限定了气流导管20。环境空气通过外壳12的边墙24上的空气入口22进入。空气通过横跨安装在空气入口22上、易于替换的过滤器28被吸入。可选的加热器32安装到所述空气入口22以便环境空气温度低时允许所述预处理空气单元10来加热环境空气。

风机30与所述气流导管20连接以产生从所述空气入口20向所述空气出口25的所需的气流。在所阐释的预处理空气单元10中，风机30是高效离心扇。所述风机30安装带有避震器并被以挠性连接方式连接到所述气流导管20。所述气流导管20尺寸适合低速气流以防止自由湿气残留。

所述气流导管20具有多岐管21用来为并行运转的冷凝器40扩展气流通道。所述气流方向如箭头26a、26b、26c、26d、26e所示。为防止冷却损失，提供有层厚50毫米的热绝缘材料的外墙14a、14b、14c、14d、18a、18b包括所述气流导管的顶部墙。在所述气流导管的底部，热绝缘被提供在用来收集冷凝水的托盘(未示出)下方。

所示的预处理空气单元10具有四个相似的隔间34用来接受并保持四个各自独立的冷却模块36。应该注意的是，为了得到图8中所示的结构，图8中左右并行的独立冷却模块具有不同布局，对应部件相对的位置不同。并行运转的独立模块的蒸发器也不同，因为气流沿相对于冷却回路相反的方向通过各蒸发器。

图8所示中的预处理空气单元10的其余部件与运转已经在与之前附图中所示的预处理空气单元一起被说明过了，这里不再重复。

图9展示了两个新的预处理空气单元10a、10b，并行连接成主从式结构。每个预处理空气单元10a、10b的空气出口25a、25b与公共软管74相连。贴近停留的航空器，所述公共软管74分成两个软管76、78，用于为对应的航空器的独立输入端提供预处理空气。主机10a可以控制从机10b，使得两个预处理空气单元为停留的航空器输送大致等量、等温的预处理空气。

Claims (17)

1.一种预处理空气单元，用来为停留在地面上的航空器提供预处理空气，所述预处理空气单元包括外壳，所述外壳容纳：

气流导管，该气流导管具有用于环境空气的空气入口和用于连接到所述停留的航空器的空气出口；

与所述气流导管连接的风机，用来产生从所述空气入口至所述空气出口的气流；

多个独立冷却模块，每个独立冷却模块包括一个冷却系统，每个冷却系统包括：

至少一个压缩机，

至少一个冷凝器，

至少一个膨胀阀，

至少一个连接在包含制冷剂的流体回路中的蒸发器，并且其中所述至少一个蒸发器与所述气流导管中的气流相互作用，和

至少一个变频驱动器(46)，用来为所述至少一个压缩机提供电力，和

中央控制器，设置用来控制包括所述多个冷却系统的变频驱动器的所述预处理空气单元的运转。

2.根据权利要求1所述的预处理空气单元，其中所述外壳进一步容纳至少一个冷凝器风扇，其被放置为产生与所述多个冷却系统的所述冷凝器中的至少一个相互作用的气流。

3.根据权利要求1所述的预处理空气单元，其中所述外壳进一步容纳连接用来为至少一个冷凝器风扇提供电力以便产生与所述多个冷却系统的所述冷凝器中的至少一个相互作用的气流的至少一个变频驱动器(54)。

4.根据权利要求1所述的预处理空气单元，其中所述外壳进一步容纳连接用来为所述风机提供电力的变频驱动器(56)。

5.根据前述任何一项权利要求所述的预处理空气单元，其中至少一个所述变频驱动器(46；54；56)具有控制器，其设置用来改变所述至少一个变频驱动器的输出频率。

6.根据权利要求5所述的预处理空气单元，其中所述控制器被设置用来改变所述至少一个变频驱动器(46；54；56)的输出频率使其高于所述预处理空气单元的市电电源频率。

7.根据权利要求6所述的预处理空气单元，其中所述变频驱动器(46；54；56)的所述控制器进一步设置用来响应于连接到所述控制器的传感器输出而调整所述输出频率。

8.根据权利要求1-4中任一项所述的预处理空气单元，其中至少一个所述变频驱动器(46；54；56)保持输出电压与频率的比值大致不变从而在整个输出频率范围内保持高的电机转矩。

9.根据权利要求5所述的预处理空气单元，其中所述中央控制器被连接到所述至少一个变频驱动器(46；54；56)的至少一个控制器。

10.根据权利要求1所述的预处理空气单元，其中所述中央控制器具有电力共用控制输入，用来控制所述预处理空气单元的电力消耗。

11.根据权利要求1所述的预处理空气单元，其中所述中央控制器根据至少以下之一来自动调整由所述预处理空气单元执行的冷却：所选择的航空器类型、环境温度、湿度、舱内温度，及从所述预处理空气单元流出的气流。

12.根据权利要求1所述的预处理空气单元，其中所述多个冷却系统的每个冷却系统被设置用于故障检测，以便如果所述冷却系统中的一个发生故障，所述发生故障的冷却系统传输一个故障信号到所述中央控制器。

13.根据权利要求12所述的预处理空气单元，其中所述中央控制器被进一步设置为响应于所述故障信号自动在所述多个冷却系统中剩下的正常运转的冷却系统之间调整所需要的冷却量。

14.根据权利要求1所述的预处理空气单元，其中所述外壳进一步容纳连接到所述空气单元的市电电源输入端的整流器，用来产生直流电源。

15.根据权利要求14所述的预处理空气单元，其中所述整流器被从包括12-脉冲整流器、18-脉冲整流器和24-脉冲整流器的组中选出。

16.根据权利要求1所述的预处理空气单元，进一步包括下面中的至少一个：具有输入键和显示器的用户接口面板、远程控制装置、计算机接口、网络接口和扬声器。

17.根据权利要求1所述的预处理空气单元，进一步包括气流导管中的加热器。