CN113581233B - 一种轨道车辆空调通风机的控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种轨道车辆空调通风机的控制方法，属于轨道车辆空调系统技术领域，包括以下步骤：步骤A、判断车辆侧的380V交流电源与110V直流电源是否正常；步骤B、通过AC/DC隔离降压电源将车辆侧380V交流电压进行整流与降压、转换为110V直流电压作为变频器的输入电压，变频器按照需求转速对通风机的转速进行无极调节；步骤C、110V直流电源作为变频器的输入电压，变频器按照需求转速对通风机的转速进行无极调节。本发明采用110V同步电机驱动的通风机，可以减少实际项目中使用的昂贵器件（如紧急通风逆变器），以降低成本；2、采用同步电机并配置变频器，可以根据需要控制电机的转速，提高通风机效率。

Description

一种轨道车辆空调通风机的控制方法
技术领域
本发明属于轨道车辆空调系统技术领域，具体涉及一种轨道车辆空调通风机的控制方法。
背景技术
通风功能是轨道车辆空调中十分重要的功能之一，其通过设置在机组内的通风机实现。列车向轨道车辆空调输入两种供电制式，一种为正常的高压交流电源，一种为低压110V直流电源。现有轨道空调为保证通风功能的持续运转，轨道空调通风机选用定频电机（电压为交流380V），在高压侧交流电源正常时，直接驱动空调通风机运转；当高压交流电源缺失时，采用逆变器对低压110V直流电源进行升压逆变为交流380V电压驱动。
现有技术中至少存在以下技术问题：
1、通风机一般选用三相异步定频电机，对风速的调节只有两个档位（低速与高速），不可进行无极调速，对实际需求风量的匹配度较低；
2、必须要使用价格昂贵的逆变器对110V直流电压进行升压逆变，并且逆变器体积较大，还会增加空调机组设计的体积与重量。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种轨道车辆空调通风机的控制方法，通过采用110V同步电机，可以不使用紧急通风逆变器而降低成本，并且通过配套的变频器实现对通风机的无极高速，提升通风效率。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种轨道车辆空调通风机的控制方法，基于空调机组中采用110V同步电机驱动并配置有变频器的通风机，包括以下步骤：
步骤A、判断车辆侧的380V交流电源与110V直流电源是否正常：若380V交流电源与110V直流电源均正常时，执行步骤B；若380V交流电源不正常而110V直流电源正常时，执行步骤C；若380V交流电源与110V直流电源均不正常时，通风机停机；
步骤B、通过AC/DC隔离降压电源将车辆侧380V交流电压进行整流与降压、转换为110V直流电压作为变频器的输入电压，变频器按照需求转速对通风机的转速进行无极调节；
步骤C、闭合接触器，110V直流电源作为变频器的输入电压，变频器按照需求转速对通风机的转速进行无极调节。
本发明的有益效果是：1、采用110V同步电机驱动的通风机，可以减少实际项目中使用的昂贵器件（如紧急通风逆变器），以降低成本；2、采用同步电机并配置变频器，可以根据需要控制电机的转速，提高通风机效率（现有技术只能选取异步电机，与同步电机相比效率较低并且速度固定不可进行无极调速）。
下面结合附图对本发明进行详细说明。
附图说明
图1是本发明的控制原理图。
具体实施方式
参见附图，本发明提供了一种轨道车辆空调通风机的控制方法，基于空调机组中采用110V同步电机驱动并配置有变频器的通风机。变频器的电源输入端有380V交流电源与110V直流电源两个供电电源。其中，380V交流电源通过AC/DC隔离降压电源转变为110V直流电压后与变频器相连；110V直流电源则直接与变频器相连。在电源线路上设有用于在380V交流电压与110V直流电压间进行转换且防止两个电源同时供电的接触器K1（在本实施例中接触器K1设置在110V直流电源的连接电缆上）。
AC/DC隔离降压电源、110V直流电源和变频器均与通风机驱动控制器相连，通过控制器进行相关的参数的调节和控制。
为保证110V直流电源与380V交流电源的安全性，在电路中设计了用于防止电流逆流的二极管D7（设置在110V直流电源与变频器的电源连接线缆上）与二极管D8（设置在AC/DC隔离降压电源的输出端与变频器间的连接线缆上，并且与二极管D7并联在变频器的同一输入端）。其中，二极管D7和二极管D8均为单向二极管，二极管D7避免了110V直流电源的能量倒流到380V交流电源中，二极管D8避免了380V交流电源的能量倒流到110V直流电源中。
上述AC/DC隔离降压电源包括桥式整流电路、均压电阻、滤波电容、IGBT开关管7以及隔离变压器T1。
桥式整流电路包括6个IGBT（绝缘栅双极型晶体管），即：IGBT1、IGBT2、IGBT3、IGBT4、IGBT5和IGBT6。均压电阻包括电阻R1、电阻R2、电阻R3和电阻R4。滤波电容包括电容C1、电容C2、电容C3和电容C4。变频器内设有IGBT8、IGBT9、IGBT10、IGBT11、IGBT12和IGBT13。
其中，IGBT1与IGBT2、IGBT3与IGBT4、IGBT5与IGBT6分别串联成三组，再进行并联构成整流电路。380V交流电源的三个接线端分别与IGBT1和IGBT2、IGBT3和IGBT4、IGBT5和IGBT6的中间相连。
电阻R1和电阻R2串联，滤波电容C1和C2串联，并且电阻R1、电阻R2中间连接到滤波电容C1、滤波电容C2中间从而构成一级均压滤波电路。
均压电阻R3和R4串联，滤波电容C3和C4串联，并且均压电阻R3、均压电阻R4中间连接到滤波电容C3、滤波电容C4中间从而构成二级均压滤波电路。
IGBT开关管7与变压器T1的主线圈侧串联构成了隔离变压电路。
IGBT8与IGBT9、IGBT10与IGBT11、IGBT12与IGBT13分别串联成三组，再进行并联构成了变频器主电路。通风机电源线的三个接线端分别与IGBT8和IGBT9、IGBT10和IGBT11、IGBT12和IGBT13的中间相连。
上述的整流电路、一级均压滤波电路、隔离变压电路、二级均压滤波电路与变频器依次并联构成了本发明方法的主电路。
通风机驱动控制器通过380V电压采集电路、110V电压采集第一电路、110V电压采集第二电路、输出电压电流采集电路、IGBT驱动控制第一电路、IGBT驱动控制第二电路、IGBT驱动控制第三电路与上述主电路相连。
其中，380V电压采集电路、110V电压采集第一电路、110V电压采集第二电路和输出电压电流采集电路通过并联的方式连接到通风驱动控制器上。通风机驱动控制器通过内部芯片对电压进行采集；IGBT驱动控制第一电路连接到桥式整流电路，IGBT驱动控制第二电路连接到IGBT开关管7，IGBT驱动控制第三电路连接到变频器主电路，通过通风驱动控制器输出不同的脉冲对桥式整流电路、IGBT开关管7以及变频器主电路进行控制。
通风机驱动控制器采集通风机的输入电压与输入电流，通过对输入电压电流的分析处理，采用滑膜控制的方法进行计算得出变频器中IGBT开关管的通断顺序及通断时间，从而对通风机的转速进行调节与控制。
本发明的方法包括以下步骤。
步骤A、判断车辆侧的380V交流电源与110V直流电源是否正常。如果380V交流电源与110V直流电源均正常时，执行步骤B；如果380V交流电源不正常而110V直流电源正常时，执行步骤C；如果380V交流电源与110V直流电源均不正常时，通风机停机。
步骤B、通过AC/DC隔离降压电源将车辆侧380V交流电压进行整流与降压、转换为110V直流电压作为变频器的输入电压，变频器按照需求转速对通风机的转速进行无极调节。
具体地，AC/DC隔离降压电源将车辆侧380V交流电压进行整流与降压、转换为110V直流电压包括以下步骤：
S1、通过通风机驱动控制器控制桥式整流电路中IGBT开关的通断顺序以及通断时间将三相电压整合为的直流电压Uab，
Figure DEST_PATH_438275DEST_PATH_IMAGE001
，其中，U是三相电压的峰值电压，γ是通断时间，Uab是整合后的直流电压平均值。
S2、两级均压滤波电路对存在脉动的直流电压Uab进行均压与滤波，为隔离变压器提供稳定可持续工作的直流电压。
S3、隔离变压器通过调节IGBT开关管7的开关周期与导通角，使得变频器输入端电压稳定在110V。
步骤C、闭合接触器K1，110V直流电源作为变频器的输入电压，变频器按照需求转速对通风机的转速进行无极调节。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (6)

1.一种轨道车辆空调通风机的控制方法，基于空调机组中采用110V同步电机驱动并配置有变频器的通风机，其特征在于，包括以下步骤：
步骤A、判断车辆侧的380V交流电源与110V直流电源是否正常：若380V交流电源与110V直流电源均正常时，执行步骤B；若380V交流电源不正常而110V直流电源正常时，执行步骤C；若380V交流电源与110V直流电源均不正常时，通风机停机；
步骤B、通过AC/DC隔离降压电源将车辆侧380V交流电压进行整流与降压、转换为110V直流电压作为变频器的输入电压，变频器按照需求转速对通风机的转速进行无极调节；
步骤C、110V直流电源作为变频器的输入电压，变频器按照需求转速对通风机的转速进行无极调节；
所述AC/DC隔离降压电源包括桥式整流电路、均压电阻、滤波电容、IGBT开关管（7）以及隔离变压器（T1）；
所述桥式整流电路包括IGBT1、IGBT2、IGBT3、IGBT4、IGBT5和IGBT6；
所述均压电阻包括电阻R1、电阻R2、电阻R3和电阻R4；
所述滤波电容包括电容C1、电容C2、电容C3和电容C4；
其中，IGBT1与IGBT2、IGBT3与IGBT4、IGBT5与IGBT6分别串联成三组再进行并联形成整流电路，380V交流电源的三个接线端分别与IGBT1和IGBT2、IGBT3和IGBT4、IGBT5和IGBT6的中间相连；
电阻R1和电阻R2串联，电容C1和电容C2串联，电阻R1和电阻R2的中间连接到电容C1和电容C2的中间形成一级均压滤波电路；
电阻R3和电阻R4串联，电容C3和电容C4串联，电阻R3和电阻R4的中间连接到电容C3和电容C4的中间形成二级均压滤波电路；
IGBT开关管（7）与隔离变压器（T1）的主线圈侧串联形成隔离变压电路；
所述整流电路、一级均压滤波电路、隔离变压电路、二级均压滤波电路均与变频器并联。
2.根据权利要求1所述的轨道车辆空调通风机的控制方法，其特征在于，在车辆侧的380V交流电源或110V直流电源的连接线缆上设有接触器（K1）。
3.根据权利要求1所述的轨道车辆空调通风机的控制方法，其特征在于，在110V直流电源与变频器的连接线缆上设有用于防止电流逆流的二极管D7，在AC/DC隔离降压电源与变频器的连接线缆上设有用于防止电流逆流的二极管D8，二极管D7和二极管D8配套的连接线缆连接在变频器的同一输入端。
4.根据权利要求1所述的轨道车辆空调通风机的控制方法，其特征在于，在所述变频器内设有IGBT8、IGBT9、IGBT10、IGBT11、IGBT12和IGBT13；
IGBT8与IGBT9、IGBT10与IGBT11、IGBT12与IGBT13分别串联成三组后并联形成变频器主电路，通风机电源线的三个接线端分别与IGBT8和IGBT9、IGBT10和IGBT11、IGBT12和IGBT13的中间相连。
5.根据权利要求1所述的轨道车辆空调通风机的控制方法，其特征在于，步骤B中AC/DC隔离降压电源将车辆侧380V交流电压进行整流与降压、转换为110V直流电压包括以下步骤：
S1、整流电路将三相电压整合为存在脉动的直流电压Uab，
Figure DEST_PATH_800259DEST_PATH_IMAGE001
，其中，U是三相电压的峰值电压，γ是通断时间；
S2、均压滤波电路对存在脉动的直流电压Uab进行均压与滤波；
S3、隔离变压器（T1）通过调节IGBT开关管（7）的开关周期与导通角，使变频器输入端电压稳定在110V。
6.根据权利要求1所述的轨道车辆空调通风机的控制方法，其特征在于，AC/DC隔离降压电源、110V直流电源和变频器均与通风机驱动控制器相连。
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