CN107289698B - 压缩机频率控制系统及控制方法、列车变频空调 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种压缩机频率控制系统及控制方法，适用于包括多台压缩机的列车变频空调中，本发明的压缩机频率控制系统及控制方法，在出现压缩机停机时即时调整未停机压缩机的运行频率，从而以消除或者减少了停机压缩机损失的空气调节能力，避免了现有技术中因温差控制的滞后性所造成的车厢内温度出现较大浮动，保证了车厢内温度始终处于舒适性状态，提高了乘客的乘坐舒适性。本发明进一步提出一种列车变频空调，具有较高的乘坐舒适性。

Description

压缩机频率控制系统及控制方法、列车变频空调

技术领域

本发明属于列车变频空调技术领域，尤其涉及一种压缩机频率控制系统及控制方法、列车变频空调。

背景技术

每节车厢的列车变频空调一般包括多个空调机组，每个空调机组一般包括至少一个空调系统，每个空调系统包括至少一个压缩机，因此每节车厢的列车变频空调一般包括多台压缩机。对于变频空调机组，压缩机的运行频率越高，相应的空调系统产生的制冷/热量也越高。目前，压缩机的运行频率是根据额定频率和温差系数来确定的，其中，压缩机的额定频率是指为能达到额定制冷/热量的额定频率，温差系数由车厢内实际温度和目标温度的差值来确定。当其中一台压缩机因空调系统故障停机时，该台压缩机所在的空调系统将停止制冷/热，则本车厢内的制冷/热量瞬时降低，在车厢内热/冷负荷不变的情况下，车厢内的实际温度会发生变化，未停机压缩机再根据车厢内实际温度和目标温度的差值来调整温差系数从而提高运行频率，进而提高车厢内的制冷/热量。但是这个过程会因车厢内温度变化而造成乘客舒适性降低。

中国专利CN106705520A公开了一种压缩机转速控制方法、热管理模块控制器和空调系统，该方法包括：当输入的风量值不为零时，根据进风温度信号和蒸发温度信号分别判断进风温度传感器和蒸发温度传感器是否有故障，其中，进风温度信号携带有进风温度值，蒸发温度信号携带有蒸发温度值；当进风温度传感器和蒸发温度传感器均没有故障时，根据进风温度值、蒸发温度值和风量值计算压缩机的初始最高转速；基于输入的冷暖档位值确定蒸发目标温度值，并根据蒸发温度值和蒸发目标温度值对压缩机的初始最高转速进行变频控制。本发明的压缩机转速控制方法，依然采用的根据温差调整压缩机运转频率的方法，不可避免地因温度反应的滞后性造成车厢内乘客舒适性降低。

因此，设计出一种压缩机频率控制系统及控制方法，能够即时消除或者减小停机压缩机损失的空气调节能力，避免车厢内温度出现较大浮动，提高乘客的乘坐舒适性，对于本领域技术人员来说是非常必要的。

发明内容

本发明针对上述的压缩机频率控制方法存在温差反应滞后性的技术问题，提出一种压缩机频率控制系统及控制方法，能够即时消除或者减小停机压缩机损失的空气调节能力，避免车厢内温度出现较大浮动，提高乘客的乘坐舒适性；本发明进一步提出一种列车变频空调，设置有前述的压缩机频率控制系统，具有较高的乘坐舒适性。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种压缩机频率控制系统，适用于包括多台压缩机的列车变频空调，包括：

检测单元：包括用于检测车厢内温度的车厢温度检测模块，以及用于检测多台压缩机运行状态的压缩机状态检测模块；

采集单元：用于采集所述检测单元检测的车厢内温度信号及压缩机运行状态信号，所述采集单元分别与所述车厢温度检测模块、压缩机状态检测模块电性连接；

控制单元：与所述采集单元电性连接并接收和分析所述车厢内温度信号及压缩机运行状态信号，包括可在未有压缩机停机时控制压缩机运行频率的频率计算模块，以及可在出现压缩机停机时调整未停机压缩机运行频率以消除或者减少停机压缩机损失的空气调节能力的频率调整模块。

作为优选，所述频率计算模块根据如下计算公式控制每台压缩机的运转频率：

Freq_run＝Freq_r×q；

式中，Freq_run为压缩机的计算频率，Freq_r为压缩机的额定频率，q为温差系数；

所述频率调整模块根据如下调整公式控制未停机压缩机的运转频率：

Freq_run_adj＝Freq_r×q×x；

式中，Freq_run_adj为压缩机的调整频率，Freq_r为压缩机的额定频率，q为温差系数，x为可消除或减小停机压缩机损失的空气调节能力的调整系数。

作为优选，所述温差系数q根据列车车厢内的实际温度与列车变频空调的目标温度差值进行选取。

作为优选，所述调整系数x根据压缩机性能、运行频率范围及停机压缩机数量进行选取。

作为优选，所述调整系数x大于1且随停机压缩机数量的增加而依次增大，

作为优选，压缩机的计算频率Freq_run、压缩机的调整频率Freq_run_adj均小于或者等于该压缩机的最高运行频率。

一种压缩机频率控制方法，适用于包括多台压缩机的列车变频空调，利用前述的压缩机频率控制系统，包括以下步骤：

S1：检测车厢内温度，以及列车变频空调的多台压缩机的运行状态；

S2：判断是否有压缩机停机，若否，则执行步骤S3，若是，则执行步骤S4；

S3：计算并控制每台压缩机的运转频率以调节车厢内温度；

S4：调整并控制未停机压缩机的运转频率以消除或者减小停机压缩机损失的空气调节能力。

作为优选，步骤S3中，按照如下计算公式控制每台压缩机的运转频率：

Freq_run＝Freq_r×q；

式中，Freq_run为压缩机的计算频率，Freq_r为压缩机的额定频率，q为温差系数。

作为优选，步骤S4中，按照如下调整公式控制未停机压缩机的运转频率：

Freq_run_adj＝Freq_r×q×x；

式中，Freq_run_adj为压缩机的调整频率，Freq_r为压缩机的额定频率，q为温差系数，x为可消除或减小停机压缩机损失的空气调节能力的调整系数。

一种列车变频空调，包括多台压缩机，设置有前述的压缩机频率控制系统。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

1、本发明的压缩机频率控制系统，其控制单元设置的频率调整模块可在出现压缩机停机时即时调整未停机压缩机的运行频率，从而以消除或者减少了停机压缩机损失的空气调节能力，避免了现有技术中因温差控制的滞后性所造成的车厢内温度出现较大浮动，保证了车厢内温度始终处于舒适性状态，提高了乘客的乘坐舒适性。

2、本发明的压缩机频率控制系统，其频率调整模块在出现压缩机停机时，通过调整系数x提高未停机压缩机的运转频率，从而即时消除或者减小停机压缩机损失的空气调节能力，以使车厢内温度不发生较大的浮动，提高了车厢内的乘坐舒适性。

3、本发明的压缩机频率控制方法，其在出现压缩机停机时，通过调整系数x提高未停机压缩机的运转频率，从而即时消除或者减小停机压缩机损失的空气调节能力，以使车厢内温度不发生较大的浮动，提高了车厢内的乘坐舒适性。

附图说明

图1为本发明压缩机频率控制系统的结构框图；

图2为本发明压缩机频率控制方法的流程框图。

以上各图中：1、检测单元；11、车厢温度检测模块；12、压缩机状态检测模块；2、采集单元；3、控制单元；31、频率计算模块；32、频率调整模块。

具体实施方式

下面，通过示例性的实施方式对本发明进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。

在本发明的描述中，需要说明的是，列车变频空调的空气调节能力包括制冷能力和制热能力；术语“内”、“外”、“上”、“下”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1所示，本发明提出一种压缩机频率控制系统，适用于列车变频空调，所述列车变频空调包括多台压缩机，本发明的压缩机频率控制系统包括检测单元1、采集单元2和控制单元3。所述检测单元1包括车厢温度检测模块11和压缩机状态检测模块12，所述车厢温度检测模块11用于检测车厢内的温度，并将检测到的车厢内温度信号发送至采集单元2，所述压缩机状态检测模块12用于检测所述列车变频空调的多台压缩机的运行状态，并将检测到的压缩机运行状态信号发送给采集单元。所述采集单元2分别与所述车厢温度检测模块11、压缩机状态检测模块12电性连接，所述采集单元2用于采集所述检测单元检测的车厢内温度信号及压缩机运行状态信号并发送给所述控制单元3。所述控制单元3包括频率计算模块31和频率调整模块32，所述频率计算模块31可在未有压缩机停机时控制压缩机的运行频率，所述频率调整模块32可在出现压缩机停机时调整未停机压缩机运行频率，从而以消除或者减少停机压缩机损失的空气调节能力；所述控制单元3与所述采集单元2电性连接，并可接收和分析所述车厢内温度信号及压缩机运行状态信号并判断是否存在压缩机停机，当未有压缩机停机时，所述频率计算模块31可计算并控制每台压缩机的运行频率以对车厢内温度进行调节，保证车厢内温度满足舒适性要求；当出现压缩机停机时，所述频率调整模块32可调整并控制未停机压缩机的运行频率，以使未停机压缩机的运行频率升高，从而提高未停机压缩机所在空调系统的空气调节能力(制冷能力和制热能力)，并使调整后的该车厢的列车变频空调的空气调节能力等于或者接近未出现压缩机停机时该车厢的列车变频空调的空气调节能力。

本发明的压缩机频率控制系统，其控制单元3设置的频率调整模块32可在出现压缩机停机时即时调整未停机压缩机的运行频率，从而以消除或者减少了停机压缩机损失的空气调节能力，避免了现有技术中因温差控制的滞后性所造成的车厢内温度出现较大浮动，保证了车厢内温度始终处于舒适性状态，提高了乘客的乘坐舒适性。

为了精确调节未有压缩机停机时每台压缩机的运行频率，所述频率计算模块31根据如下计算公式计算并控制每台压缩机的运转频率：

Freq_run＝Freq_r×q；

式中，Freq_run为压缩机的计算频率，Freq_r为该压缩机所在空调系统达到额定制冷/热量时该压缩机对应的额定频率，q为温差系数。

需要说明的是，压缩机的额定频率Freq_r一般通过空调系统的性能试验得出，比如一台额定制冷量为35KW的空调系统，当其压缩机运行频率为70Hz时，该空调系统能够实现35KW的制冷量，则70Hz就是该压缩机制冷时的额定频率Freq_r。

进一步地，温差系数q为介于0和1之间的系数，根据车厢内温度与目标温度的差值进行选取，可通过人工设定得出，也可根据空调系统控制器自动计算得出，比如，车厢内温度与该压缩机所在空调系统的目标温度之间的温差，当温差大于3℃时，q＝1；温差为2℃时，q＝0.8；温差为1.5℃时，q＝0.7；温差为1℃时，q＝0.5等。只需满足计算后的压缩机频率能够使该压缩机所在的空调系统的空气调节能力满足车厢舒适性要求即可。

同时需要注意的是，压缩机的计算频率Freq_run不得超过该压缩机的最高运行频率，以提高压缩机运行的稳定性、安全性及使用寿命。

为了精确调节出现压缩机停机时，未停机压缩机的运行频率，所述频率调整模块32根据如下调整公式控制未停机压缩机的运转频率：

Freq_run_adj＝Freq_r×q×x；

式中，Freq_run_adj为压缩机的调整频率，Freq_r为压缩机的额定频率，q为温差系数，x为可消除或减小停机压缩机损失的空气调节能力的调整系数。

需要说明的是，调整系数x根据压缩机性能、运行频率范围及停机压缩机的数量进行选取，具体为：某车厢的变频空调未出现压缩机停机时，该变频空调的空气调节能力记为第一空气调节能力，该车厢的变频空调出现不同数量的压缩机停机时，该变频空调的空气调节能力记为第二空气调节能力，因为随着压缩机运行频率的增加，该压缩机所在空调系统的空气调节能力也逐渐增加，调整系数x的作用即为通过提高未停机压缩机的运行频率，以提高第二空气调节能力等于或者接近第一空气调节能力，以使该车厢内变频空调的空气调节能力不发生较大的改变，即消除或者减小停机压缩机损失的空气调节能力，从而使车厢内温度不发生较大的浮动，提高了乘客的乘坐舒适性。

由上述可知，调整系数x大于1。并且，当停机压缩机的数量增加时，该车厢内变频空调的第二空气调节能力也相应地逐渐降低，因此随着停机压缩机数量的增加，所述调整系数x依次增大，逐渐提高所述第二空气调节能力以使所述第二空气调节能力等于或者接近第一空气调节能力。

同时需要注意的是，每台未停机压缩机的调整频率Freq_run_adj小于或者等于该压缩机的最高运行频率，以提高压缩机运行的稳定性、安全性及使用寿命。

本发明进一步提出一种列车变频空调，包括多台压缩机，设置有前述的压缩机频率控制系统，当出现压缩机停机时，所述频率调整模块32通过设置调整系数x提高未停机压缩机的运行频率，从而即时消除或者减小停机压缩机损失的空气调节能力，以使车厢内温度不发生较大的浮动，具有较高的乘坐舒适性。

本发明进一步提出一种缩机频率控制方法，适用于包括多台压缩机的列车变频空调，包括以下步骤：

S1：检测车厢内温度，以及列车变频空调的多台压缩机的运行状态；

S2：判断是否有压缩机停机，若否，则执行步骤S3，若是，则执行步骤S4；

S3：计算并控制每台压缩机的运转频率以调节车厢内温度；

S4：调整并控制未停机压缩机的运转频率以消除或者减小停机压缩机所损失的空气调节能力。

需要说明的是，步骤S3中，按照如下计算公式控制每台压缩机的运转频率：

Freq_run＝Freq_r×q；

式中，Freq_run为压缩机的计算频率，Freq_r为压缩机的额定频率，q为温差系数。所述压缩机的额定频率Freq_r、温差系数q与前述相同，在此不再细述。

进一步地，步骤S4中，按照如下调整公式控制未停机压缩机的运转频率：

Freq_run_adj＝Freq_r×q×x；

式中，Freq_run_adj为压缩机的调整频率，Freq_r为压缩机的额定频率，q为温差系数，x为可消除或减小停机压缩机损失的空气调节能力的调整系数。所述调整系数x与前述相同，在此不再细述。

本发明的压缩机频率控制方法，其在出现压缩机停机时，通过调整系数x提高未停机压缩机的运转频率，从而即时消除或者减小停机压缩机损失的空气调节能力，以使车厢内温度不发生较大的浮动，提高了车厢内的乘坐舒适性。

Claims (10)

1.一种压缩机频率控制系统，适用于包括多台压缩机的列车变频空调，其特征在于：包括：

检测单元：包括用于检测车厢内温度的车厢温度检测模块，以及用于检测多台压缩机运行状态的压缩机状态检测模块；

采集单元：用于采集所述检测单元检测的车厢内温度信号及压缩机运行状态信号，所述采集单元分别与所述车厢温度检测模块、压缩机状态检测模块电性连接；

控制单元：与所述采集单元电性连接并接收和分析所述车厢内温度信号及压缩机运行状态信号，所述控制单元包括可在未有压缩机停机时控制压缩机运行频率的频率计算模块，以及可在出现压缩机停机时调整未停机压缩机运行频率以消除或者减少停机压缩机损失的空气调节能力的频率调整模块。

2.根据权利要求1所述的压缩机频率控制系统，其特征在于：所述频率计算模块根据如下计算公式控制每台压缩机的运转频率：

Freq_run＝Freq_r×q；

式中，Freq_run为压缩机的计算频率，Freq_r为压缩机的额定频率，q为温差系数；

所述频率调整模块根据如下调整公式控制未停机压缩机的运转频率：

Freq_run_adj＝Freq_r×q×x；

式中，Freq_run_adj为压缩机的调整频率，Freq_r为压缩机的额定频率，q为温差系数，x为可消除或减小停机压缩机损失的空气调节能力的调整系数。

3.根据权利要求2所述的压缩机频率控制系统，其特征在于：所述温差系数q根据列车车厢内的实际温度与列车变频空调的目标温度差值进行选取。

4.根据权利要求2所述的压缩机频率控制系统，其特征在于：所述调整系数x根据压缩机性能、运行频率范围及停机压缩机数量进行选取。

5.根据权利要求4所述的压缩机频率控制系统，其特征在于：所述调整系数x大于1且随停机压缩机数量的增加而依次增大，

6.根据权利要求2或5所述的压缩机频率控制系统，其特征在于：压缩机的计算频率Freq_run、压缩机的调整频率Freq_run_adj均小于或者等于该压缩机的最高运行频率。

7.一种压缩机频率控制方法，适用于包括多台压缩机的列车变频空调，利用权利要求1-6任一项所述的压缩机频率控制系统，其特征在于：包括以下步骤：

S1：检测车厢内温度，以及列车变频空调的多台压缩机的运行状态；

S2：判断是否有压缩机停机，若否，则执行步骤S3，若是，则执行步骤S4；

S3：计算并控制每台压缩机的运转频率以调节车厢内温度；

S4：调整并控制未停机压缩机的运转频率以消除或者减小停机压缩机损失的空气调节能力。

8.根据权利要求7所述的压缩机频率控制方法，其特征在于：步骤S3中，按照如下计算公式控制每台压缩机的运转频率：

Freq_run＝Freq_r×q；

式中，Freq_run为压缩机的计算频率，Freq_r为压缩机的额定频率，q为温差系数。

9.根据权利要求7所述的压缩机频率控制方法，其特征在于：步骤S4中，按照如下调整公式控制未停机压缩机的运转频率：

Freq_run_adj＝Freq_r×q×x；

式中，Freq_run_adj为压缩机的调整频率，Freq_r为压缩机的额定频率，q为温差系数，x为可消除或减小停机压缩机损失的空气调节能力的调整系数。

10.一种列车变频空调，包括多台压缩机，其特征在于：设置有权利要求1-6任一项所述的压缩机频率控制系统。