CN114877431B - 一种主动冗余的空调机组及控制方法 - Google Patents
一种主动冗余的空调机组及控制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114877431B CN114877431B CN202210417226.6A CN202210417226A CN114877431B CN 114877431 B CN114877431 B CN 114877431B CN 202210417226 A CN202210417226 A CN 202210417226A CN 114877431 B CN114877431 B CN 114877431B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- compressor
- intermediate relay
- frequency
- air conditioning
- conditioning unit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 title claims abstract description 76
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 claims abstract description 89
- 230000008859 change Effects 0.000 claims abstract description 8
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 33
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 17
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 11
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 10
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 8
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 5
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 3
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 3
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
- F24F5/00—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater
- F24F5/0007—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater cooling apparatus specially adapted for use in air-conditioning
- F24F5/001—Compression cycle type
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B61—RAILWAYS
- B61D—BODY DETAILS OR KINDS OF RAILWAY VEHICLES
- B61D27/00—Heating, cooling, ventilating, or air-conditioning
- B61D27/0018—Air-conditioning means, i.e. combining at least two of the following ways of treating or supplying air, namely heating, cooling or ventilating
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
- F24F11/00—Control or safety arrangements
- F24F11/30—Control or safety arrangements for purposes related to the operation of the system, e.g. for safety or monitoring
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
- F24F11/00—Control or safety arrangements
- F24F11/62—Control or safety arrangements characterised by the type of control or by internal processing, e.g. using fuzzy logic, adaptive control or estimation of values
- F24F11/63—Electronic processing
- F24F11/64—Electronic processing using pre-stored data
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
- F24F11/00—Control or safety arrangements
- F24F11/70—Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof
- F24F11/80—Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof for controlling the temperature of the supplied air
- F24F11/86—Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof for controlling the temperature of the supplied air by controlling compressors within refrigeration or heat pump circuits
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
- F24F11/00—Control or safety arrangements
- F24F11/88—Electrical aspects, e.g. circuits
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
- Y02B30/70—Efficient control or regulation technologies, e.g. for control of refrigerant flow, motor or heating
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T30/00—Transportation of goods or passengers via railways, e.g. energy recovery or reducing air resistance
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Fuzzy Systems (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Air Conditioning Control Device (AREA)
Abstract
本发明首先提供了一种主动冗余的空调机组,包括控制器和多组相互独立的制冷循环回路,每组制冷循环回路至少包括一台变频压缩机,还包括多个分别控制各压缩机频率变化的变频器,每个变频器的输入端通过第一中间继电器与控制器连接,输出端与压缩机连接,第一中间继电器的输入端与压缩机的输入端之间还并联有第二中间继电器,控制器控制第一中间继电器和第二中间继电器的开合,实现压缩机变频模式和定频模式的切换,任一制冷循环回路故障时,第二中间继电器断开,第一中间继电器吸合,压缩机在变频器的控制下运行变频模式。本发明进一步提供了主动冗余的空调机组的控制方法。
Description
技术领域
本发明涉及空调产品技术领域,尤其是一种主动冗余的空调机组及控制方法。
背景技术
随着轨道车辆技术的发展,动车组以其高速、快捷、舒适的优势,越来越成为人们出行的首选。为提高乘坐的舒适性,动车组及其他轨道车辆上配备有车载空调机组,现有技术中,常见的车载空调机组包含多台压缩机,每台压缩机代表1套独立的制冷循环回路,采用定频压缩机,可靠性较高,当其中1套制冷循环回路故障时,制冷输出降低,相当于空调机组运行在降级模式,车内舒适度受到影响;现有技术的另一种技术方案中,为轨道车辆配置变频空调机组,每台机组包含多套相互的独立的制冷循环回路,每套制冷回路包括一台变频压缩机,可实现多级调节,当其中1套制冷循环回路故障时,为确保制冷输出,其余回路中的压缩机将升频率运行,可以兼顾故障前的制冷输出量,保证制冷输出量不变,从而保证舒适度,但变频空调电气元件较多,故障点较多。
当用户提出空调系统单制冷系统故障,且单点故障不允许影响室内温度的时候,就需要考虑变频空调的应用,且要保证可靠性。
发明内容
本发明主要目的在于解决上述问题和不足,首先提供了一种主动冗余的空调机组,并进一步提供了该空调机组的控制方法,可进行空调机组的定频模式和变频模式的转换,并在任一制冷循环回路故障时,实现压缩机升频,确保室内温度,保证舒适性。
为实现上述目的,本发明首先提供了一种主动冗余的空调机组,采用如下技术方案:
一种主动冗余的空调机组,包括控制器和多组相互独立的制冷循环回路,每组所述制冷循环回路至少包括一台变频压缩机,还包括多个分别控制各所述压缩机频率变化的变频器,每个所述变频器的输入端通过第一中间继电器与所述控制器连接,输出端与所述压缩机连接,所述第一中间继电器的输入端与所述压缩机的输入端之间还并联有第二中间继电器,所述控制器控制所述第一中间继电器和第二中间继电器的开合,实现压缩机变频模式和定频模式的切换,任一所述制冷循环回路故障时,所述第二中间继电器断开,第一中间继电器吸合,所述压缩机在所述变频器的控制下运行变频模式。
进一步的,每个所述第一中间继电器的输入端与所述控制器的输出端之间还串联有断路器。
进一步的,还包括检测各所述制冷循环回路故障状态的检测装置。
进一步的,所述制冷循环回路稳定运行时,所述第二中间继电器吸合,第一中间继电器断开,所述压缩机以定频模式运行。
本发明第二发明目的在于提供一种主动冗余的空调机组的控制方法,采用如下技术方案:
一种主动冗余的空调机组控制方法,空调机组包括控制和多组相互独立且并联连接的制冷循环回路,每组制冷循环回路包括一台变频压缩机,其特征在于:还包括多个变频器,每个变频器的输入端通过第一中间继电器与所述控制器连接,输出端与压缩机连接,第一中间继电器的输入端与压缩机的输入端之间还并联有第二中间继电器,在制冷模式下,环境温度小于T1,或在制热模式下,环境温度大于T2时,第一中间继电器断开,第二中间继电器吸合,压缩机运行定频模式,当检测到任一制冷循环回路故障时,控制器控制第一中间继电器吸合,第二中间继电器断开,变频器控制各压缩机运行在高频模式。
进一步的,当空调机组首次上电时,控制器控制所述第一中间继电器吸合,第二中间继电器断开,所述压缩机以变频模式运行在高频模式下;制冷模式下,当环境温度大于等于T1,或在制热模式下,环境温度小于等于T2时,所述第一中间继电器吸合,第二中间继电器断开,由变频器控制压缩机的运行频率变化,压缩机运行变频模式;制冷模式下,环境温度小于T1,或制热模式下,环境温度大于T2时,所述第一中间继电器断开,第二中间继电器吸合,压缩机运行定频模式。
进一步的,空调机组上电后,各压缩机之间间隔启动,压缩机由关到开时,以预定速率提升到第一频率并停留预定时间后再调至目标值。
进一步的,控制器包括温度控制模块和PI模块,对采集的新风温度、加风温度和送风温度,计算动作值Tacu,并通过预设逻辑,决定压缩机的动作。
进一步的,动作值Tacu的计算过程包括:获取室内平均温度CATavg与室内设定温度CAR SP的差值△TRaum,将△TRaum输入PI模块分别进行P和I的运算,将结果加行加值运行,获得TP+I,并将TP+I输入到控制内的温度控制模块,结合新风温度和送风温度,计算获得动作值Tacu。
进一步的,预设逻辑包括各压缩机正常状态下、至少一台压缩机故障状态下以及司机室空调故障状态下,动作值Tacu在不同区间时,各压缩机的运行频率值。
综上所述,本发明提供的一种主动冗余的空调机组及控制方法,与现有技术相比,具有如下技术优势:
采用适用车载电源制式的变频压缩机,日常运用时可以作为定频压缩机使用,当其中一台压缩机故障时,剩余压缩机可通过变频器供电,通过提升电源频率加强压缩机工作载荷,保证换热量输出不弯,从而保证室内的舒适性;
通过控制器、中间继电器在短时间内可启动变频器,保证了变频器的质量及寿命,并保证变频器充放电过程,从而保证变频器的可靠性。
附图说明:
图1:本发明提供的一种主动冗余的空调机组的控制系统示意图;
图2:本发明提供的一种主动冗余的空调机组的控制逻辑示意图;
其中:中间继电器K1,中间继电器K2,中间继电器K3,中间继电器K4,中间继电器K5,中间继电器K6,中间继电器K7,中间继电器K8,断路器Q1,断路器Q2,断路器Q3,断路器Q4,控制器1,变频器2,压缩机3,室内温度传感器4,新风温度传感器5,送风温度传感器6,PI模块7。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。
本发明首先提供了一种主动冗余的空调机组,包括控制器1和多组相互独立的制冷循环回路,每组制冷循环回路至少包括一台变频压缩机3,还包括多个控制压缩机3频率变化的变频器2,每个变频器2的输入端通过第一中间继电器与控制器1连接,输出端与压缩机3连接,第一中间继电器的输入端与压缩机3的输入端之间还并联有第二中间继电器,控制器1控制第一中间继电器和第二中间继电器的开合,实现压缩机3变频模式和定频模式的切换,任一制冷循环回路故障时,第二中间继电器断开,第一中间继电器吸合,压缩机3在变频器2的控制下运行变频模式。
以轨道车辆用空调机组为例,介绍本发明提供的主动冗余的空调机组的具体组成,空调机组包括两部空调系统,每部空调系统包括两组制冷循环回路,每组制冷循环回路包括通过管路连接的压缩机1、蒸发器、冷凝器、四通阀,制冷剂在循环回路中运转,实现换热。压缩机3分别与控制器1电连接,且各压缩机3分别与三相电源连接受电,实现各压缩机并联连接。如图1所示,在本实施例中,空调机组包括四组制冷循环回路,每组循环回路包括一台压缩机3,四台压缩机3通过电路并联后与三相电源连接,三相电源可通过控制器1向压缩机3供电,各压缩机3采用能适应车辆电源制式(如3N400V,50Hz)的变频压缩机,每个压缩机3分别连接一个变频器2,由变频器2供电,并控制、调整压缩机3的频率变化,控制车内温度维持在相对稳定的温度范围,以提高车内环境的舒适性。以最左侧压缩机3与三相电源的连接为例,如图1所示,变频器2的输出端与压缩机3的输入端连接,输入端通过中间继电器K1与控制器1连接,在中间继电器K1的输入端与变频器2的输出端之间,并联有中间继电器K5,进一步的,中间继电器K1的输入端通过断路器Q1与三相电源连接,由控制器1控制断路器Q1、中间继电器K1和中间继电器K5的通断,从而控制该制冷循环回路的工作状态和工作模式,控制器1控制断路器Q1吸合,整个制冷循环回路上电运行,当中间继电器K1吸合,中间继电器K5断开时,变频器2瞬间上电启动,保证变频器2具备充放电过程,确保变频器的可靠性,并由变频器2向压缩机3供电,由变频器2控制压缩机3运行变频模式;当中间继电器K1断开,中间继电器K5吸合时,变频器2断电,由控制器1直接向压缩机3供电,控制压缩机3运行定频模式。其他各组制冷循环回路的压缩机3与控制器1连接方式相同,即第二组制冷循环回路的压缩机3的输入端顺序连接变频器2、中间继电器K2,中间继电器K2输入端及变频器2的输出端之间并联中间继电器K6;第三组制冷循环回路的压缩机3的输入端顺序连接变频器2、中间继电器K3,中间继电器K3输入端及变频器2的输出端之间并联中间继电器K7;第四组制冷循环回路的压缩机3的输入端顺序连接变频器2、中间继电器K4,中间继电器K4输入端及变频器2的输出端之间并联中间继电器K8。中间继电器K2、中间继电器K3、中间继电器K4和中间继电器K6、中间继电器K7、中间继电器K8的输入端分别通过断路器Q2、断路器Q3、断路器Q4与控制器1连接。其中,中间继电器K1-K5为第一中间继电器,中间继电器K6-K8为第二中间继电器,控制器1根据内置控制逻辑,分别控制各断路器的通断,从而控制该制冷循环回路的工作状态,并通过控制第一中间继电器和第二中间继电器的通断,实现对空调机组工作模式的控制。第一中间继电器和第二中间继电器的通断状态相反,当第一中间继电器吸合时,第二中间继电器断开,当第二中间继电器吸合时,第一中间继电器断开。空调机组还包括检测装置,可分别检测各制冷循环回路的故障状态,当任一制冷循环回路出现故障,无法实现相应的换热工作时,检测装置将故障状态发送给控制器1,控制器1控制该制冷循环回路的断路器断开,同时控制其他各组制冷循环回路的第一中间继电器吸合,第二中间继电器断开,由变频器2按内置控制逻辑控制压缩机3升频,运行变频模式,保证避免出现任一制冷循环回路故障时,空调机组整体换热量减少的问题。当室内温度相对稳定时,控制器1按预定控制逻辑,控制第一中间继电器断开,第二中间继电器吸合,各压缩机3运行定频模式,空调机组输出相对稳定的换热量。
本发明进一步提供了前文所述的空调机组的控制方法,具体的:
在空调机组在初次运行时,和/或是在空调机组每次运行之前,分别对第一中间继电器、第二中间继电器及各断路器进行自检,确认第一中间继电器、第二中间继电器及各断路器的功能正常,并处于初始状态,即各断路器Q1-Q4处于吸合状态,第一中间继电器处于吸合状态,第二中间继电器处于断开状态,且第一中间继电器和第二中间继电器的通断功能正常,以确保变频器2具备正常运行的能力,以及可实现压缩机在定频模式及变频模式之间的转换。
当轨道车辆上电运行,空调机组的室外温度传感器工作,确定需开启空调机组对车内(后文称为室内)进行换热时,空调机组上电运行,控制器1控制中间继电器K1、K2、K3及K4吸合,各变频器2上电,控制各压缩机3以变频模式运行在高频率模式下,以达到快速降低室内温度的目的;
在制冷模式下,当检测到环境温度大于等于T1(T1为高温温度限值),或制热模式下,当检测到环境温度小于等于T2(T2为低温温度限值)时,室内换热需求较高,热负荷较大,控制器1控制中间继电器K1、K2、K3、K4继续吸合,通过变频器2控制压缩机3的运行频率变化,以实现室内温度的控制;
在制冷模式下,当检测到环境温度小于T1,或在制热模式下,当检测到环境温度大于T2时,室内换热需求降低,热负荷下降,室内温度相对稳定,此时,控制器1控制中间继电器K1、K2、K3、K4断开,控制中间继电器K5、K6、K7、K8吸合,空调机组进入定频模式运行,各压缩机以稳定频率运行,定量输出换热量,室内温度由压缩机3的启停进行控制;
在制冷模式下,当检测到环境温度小于T1,或在制热模式下,当检测到环境温度大于T2时,空调机组进入定频模式运行,当检测装置检测到任一制冷循环回路出现故障时,控制器1控制该制冷循环回路的断路器断开,并控制中间继电器K1、K2、K3、K4重新吸合,控制中间继电器K5、K6、K7、K8断开,变频器2重新上电,并按预置的控制逻辑,控制空调机组重新进入变频模式运行,且进入变频模式的各压缩机运行在高频模式,保证空调机组的整体换热量输出不变,或仅有小幅降低,从而确保某一制冷循环回路的故障不影响室内温度。
在控制器1和/或变频器2内置空调机组运行变频模式时压缩机频率的控制逻辑,压缩机3通过变频器2直接驱动,变频器2对压缩机3进行过流保护,防止压缩机3被烧毁。空调机组在轨道车辆上应用时,当制冷循环回路运行时,送风机、废排风机、新风风机及冷凝风机启动后,压缩机3再按控制逻辑启动,并最终达到最佳的目标运行频率:
a.压缩机启动:本车内每个压缩机之间间隔3s~5s启动,压缩机由关到开时须将频率提升第一预定频率并在该频率持续运行预定时间后再以预定速率上调至目标值,如压缩机3从关到开,将压缩机运行频率提升40Hz-60Hz,最佳为50Hz时,并在此频率持续运行2min-5min,最佳为3min,再调至目标值;
b.压缩机频率变化率为:频率上升、下降速度≤5Hz/s;压缩机从启动开始到提升至50Hz所需时间设置为8s-15s,最佳为10s;
c.压缩机停机:压缩机3由当前运行频率按预设的下降速度先降至第二预定频率,如30-60Hz,最佳为40Hz,然后直接停机;
d.压缩机定频模式运行限制:空调机组运行定频模式时,压缩机在40~60Hz之间运行。
空调机组在初始开机运行或当室外环境温度大于等于T1(制冷模式下)或小于等于T2(制热模式下)时,热负荷较大,空调机组运行变频模式,实现室内的快速降温/升温,提高舒适感,变频模式下,可采用常规方法结合前文的控制数据(a、b、c中的内容)实现变频调控。当空调机组运行定频模式时,控制器1控制各压缩机3在40~60Hz之间运行,具体的运行频率可根据获得的新风温度、送风温度、室内温度及预定温度进行PI运算获得的动作值Tacu确定,因此,空调机组还包括新风温度传感器5、送风温度传感器6及室内温度传感器4,分别采集新风温度、送风温度和室内温度,并在控制器1内预置PI模块7和压缩机频率控制逻辑程序,将获得的各温度值输入到PI模块7进行动作值的计算,由动作值来定义制冷需求,随后根据预设的控制逻辑调整压缩机实际运行频率,以实现变频自动冷量调节,动作值Tacu的PI计算过程包括:
如图2所示,室内设置多个室内温度传感器4,分别检测室内不同位置的实时温度值,并将室内温度实时值传送给控制器1,并获取室内温度平均值CATavg,将此室内温度平均值CATavg与客室内设定温度值CAR SP做差值对比,获得到室内实际平均温度与设定温度差值ΔTRaum。将ΔTRaum输入PI模块7,在本实施例中,PI运算软件代码中,P为2000,I为500,在分别通过P(比例)和I(积分)的运算之后,分别获得TP值和I值,将获得的两项结果进行加值运算,得到的TP+I,值最终传输至控制器1内置的温度控制模块(ACU-Control),结合新风温度传感器及送风温度传感器测得的新风温度和送风温度的实时数值,进行最终的运算,得到动作值Tacu,并通过预设的控制逻辑来决定压缩机3的动作频率,空调控制逻辑模块如图2所示。空调领域中,使用PI模块进行数据计算为常规技术,现在或将来可能出现的任意计算方法均在本发明的保护范围内。
当空调机组运行定频模式时,控制器1直接控制压缩机3运转及运转频率,在控制器1内预存动作值Tacu与空调机组的各压缩机3动作频率的对应表,使动作值Tacu处于不同区间时,对应压缩机不同的定频运行频率,且对应表为多个,包括四台压缩机均正常工作状态时,动作值Tacu处于不同区间时,四台压缩机共同的频率值、一台压缩机故障(一组制冷循环回路故障)、两台压缩机故障(两组制冷循环回路故障)、三台压缩机故障(三组制冷循环回路和故障)状态下,动作值Tacu时处于不同区间时,各压缩机对应的频率值。
以轨道车辆一节车厢的空调机组为例,在轨道车辆上,每节车厢的空调机组包括两台室外机和配套的室内机,每台室外机包括两组制冷循环回路,两组制冷循环回路独立分开,但两台压缩机共用一个冷凝器,即每两组制冷循环回路共用一个冷凝器,此种模式的空调机组中,控制器和/或变频器中预存的动作值Tacu位于不同区间时与压缩机动作频率的对应关系具体包括:
1、所有制冷循环回路均正常工作,且空调机组运行定频模式时,通过如图2所示的PI计算方法获得的动作值Tacu与压缩机运行频率的对应关系:
表1:动作值Tacu与压缩机运行频率对应表1(正常运行时)
序号 | Tacu | 对应压缩机频率(Hz)*数量(台) |
1 | Tacu>1.2 | 60*4 |
2 | 1.2≥Tacu>0.6 | 55*4 |
3 | 0.6≥Tacu>0 | 50*4 |
4 | 0≥Tacu>-0.6 | 45*4 |
5 | -0.6≥Tacu>-1.2 | 40*4 |
6 | Tacu<-1.2 | 通风模式 |
当所有制冷循环回路均正常运行时,4台压缩机以相同的频率运行,定量输出换热量,室内温度由压缩机3的启停进行控制。由表1可知,动作值Tacu越大,代表室外温度越高(此为制冷模式下,若为制热模式下,由代表室外温度越低),热负荷越大,因此压缩机3运行频率越高,当动作值Tacu小于-1.2时,表明室内室外温度较为接近且处于舒适的温度区间,无需进行制冷或制热,空调机组仅运行通风模式,向室内提供新鲜空气,并保持室内外的压差。
2、当其中任一组制冷循环回路出现故障时,采用表2所示的对应关系,控制其余压缩机的运转频率:
表2:动作值Tacu与压缩机运行频率对应表2(1组制冷循环回路故障)
序号 | Tacu | 对应压缩机频率(Hz)*数量(台) |
1 | Tacu>1.2 | 70*2+80*1 |
2 | 1.2≥Tacu>0.6 | 65*2+75*1 |
3 | 0.6≥Tacu>0 | 60*2+70*1 |
4 | 0≥Tacu>-0.6 | 55*2+65*1 |
5 | -0.6≥Tacu>-1.2 | 50*2+60*1 |
6 | Tacu<-1.2 | 通风模式 |
表2中,以Tacu>1.2为例,当Tacu>1.2时,与故障的制冷循环回路共用一个冷凝器的另一组制冷循环回路的压缩机运行频率为80Hz,另两组共用一个冷凝器的制冷循环回路的两台压缩机的运行频率为70Hz,当Tacu位于其他区间时,各压缩机的运行频率的选择相同。结合表1可知,同样当Tacu>1.2时,制冷循环回路全部正常时,各压缩机的运行频率为60Hz,当一组制冷循环故障时,各压缩机同步提高运行频率,对应的,与故障制冷循环回路共有冷凝器的另一组制冷循环回路的压缩机运行频率要高于其他两台压缩机的频率,在本实施例中,相对于全部制冷循环回路均正常的情况,当动作值Tacu位于同一区间时,当有一组制冷循环回路故障时,与此制冷循环回路共用一个冷凝器的另一组制冷循环回路的压缩机的运行频率提升20Hz,其他两台压缩机的运行频率各提升10Hz。同样的,当Tacu<-1.2时,空调机组运行通风模式,不启动也不改变压缩机的运行频率。
3、当任两组制冷循环回路出现故障时,采用表3所示的对应关系,控制其余压缩机的运行频率:
表3:动作值Tacu与压缩机运行频率对应表3(2组制冷循环回路故障时)
序号 | Tacu | 压缩机频率(Hz)*压缩机运行数量(个) |
1 | Tacu>1.2 | 70*2 |
2 | 1.2≥Tacu>0.9 | 65*2 |
3 | 0.9≥Tacu>0.7 | 60*2 |
4 | 0.7≥Tacu>0.5 | 55*2 |
5 | 0.5≥Tacu>0.3 | 50*2 |
6 | 0.3≥Tacu>0.1 | 45*2 |
7 | 0.1≥Tacu>0 | 40*2 |
8 | Tacu<0 | 通风模式 |
此种模式下,包括两种情况,两台室外机中,各有一组制冷循环回路出现故障的情况和,同一室外机的两组制冷循环回路均出现故障。两种情况均会造成换热量的严重不足,此时,需对压缩机的运行频率进行精确调控,因此,动作值Tacu从(-1.2,1.2)的数值范围划分为6个连续区间,改为从(0,1.2)的数值范围划分为8个连续区间,划分更为精细,精准控制室内温度。当动作值T<0时,控制空调机组进入通风模式。
4、当三组制冷循环回路出现故障时,采用表4所示的对应关系,控制剩余的一台压缩机的运行频率:
表4:动作值Tacu与压缩机运行频率对应表4(3组制冷循环回路故障时)
序号 | Tacu | 压缩机频率(Hz)*压缩机运行数量(个) |
1 | Tacu>1.2 | 80*1 |
2 | 1.2≥Tacu>0.9 | 75*1 |
3 | 0.9≥Tacu>0.7 | 70*1 |
4 | 0.7≥Tacu>0.5 | 65*1 |
5 | 0.5≥Tacu>0.3 | 60*1 |
6 | 0.3≥Tacu>0.1 | 55*1 |
7 | 0.1≥Tacu>0 | 50*1 |
8 | Tacu<0 | 通风模式 |
此种模式下,三组制冷循环回路均出现故障,换热量急剧减少,结合表3中,同两组制冷循环回路故障的模式做相同的动作值Tacu数值范围取值以及对应的区间划分,区别在于,相同区间对应的压缩机运行频率提高10Hz。
在前文中,当空调机组运行定频模式时,以各组制冷循环回路的工作状态以及通过温度计算获得的动作值Tacu来选择对应的压缩机运行频率,当一组或两组或三组制冷循环回路出现故障时,根据出现故障的制冷循环回路的数量,选择对应的对应表,并根据计算获得的Tacu所在区间,选择对应的压缩机频率,并控制压缩机执行动作;当四组制冷循环回路均出现故障时,空调机组报警提示;在定频运行过程中,当动作值Tacu产生变化,变化到另一区间,且在新区间持续时间超过预定值时,控制器根据变化后的动作值Tacu所在区间,重新控制调整压缩机的运行频率;当进入定频模式时,四组制冷循环回路均正常,按表1选择对应的压缩机运行频率,在运行过程中,控制器接收到检测装置发送的故障信息后,控制器直接或间隔预定时间后,根据实时动作值Tacu所在区间,以及对应的对应表,同步重新调整控制其他正常制冷循环回路的压缩机运行频率,提高各压缩机的运行频率,避免出现室内温度的突变。
本发明进一步提供了动作值Tacu与司机室空调运行频率的对应表,因司机室空间较小,换热量需求不大,因此司机室空调通常仅包括一组制冷循环回路,同样的,司机室空调的制冷循环回路的压缩机、控制器、变频器、断路器、中间继电器的连接方式如前文所述,在司机室空调上电初始运行时,空调运行如前文所述的变频模式,压缩机运行频率增加以及增长速率等控制方法如前文所述,当司机室空调进入定频模式时,计算动作值Tacu,并按表5所示对应关系,控制司机室空调的压缩机在定频模式下的运行频率:
表5:动作值Tacu与司机室空调压缩机运行频率对应表
序号 | 温度变化范围 | 对应压缩机频率(Hz)*数量(台) |
1 | Tacu>1.2 | 60 |
2 | 1.2≥Tacu>0.6 | 55 |
3 | 0.6≥Tacu>0 | 50 |
4 | 0≥Tacu>-0.6 | 45 |
5 | -0.6≥Tacu>-1.2 | 40 |
6 | Tacu<-1.2 | 通风模式 |
在本实施例中,以轨道车辆单节车厢的空调机组具备四组制冷循环回路为例,介绍本发明提供的空调机组的各压缩机与变频器、控制器的连接和控制关系,当多组制冷循环回路中至少一组制冷循环回路出现故障时,对应提高其他压缩机的运行频率。在实际应用中,本发明提供的空调机组可应用于各种环境,如商用空调、多联机等,不可因前文所述,视为对本发明应用范围的限制;同时,前文中,空调机组包括四组制冷循环回路,各组制冷循环回路的压缩机采用如图1所示的线路图与控制器1连接,直接或间接接受控制器的运行控制,每两组制冷循环回路共用一个冷凝器,在实际应用中,根据换热空间的大小及换热需求,确定制冷循环回路的数量以及每组制冷循环回路中包含的压缩机数量,每组制冷循环回路可包含两个或两个以上并联的压缩机,并根据制冷循环回路数量、压缩机数量及压缩机的变频能力,确定各对应表中动作值Tacu的区间划分以及各区间对应的压缩机运行频率,以及当出现故障时,其余压缩机升频运行时的频率提升值,相当于给空调机组配备冗余压缩机,实现空调机组的冗余设计。
综上所述,本发明提供的一种主动冗余的空调机组及控制方法,与现有技术相比,具有如下技术优势:
采用适用车载电源制式的变频压缩机,日常运用时可以作为定频压缩机使用,当其中一台压缩机故障时,剩余压缩机可通过变频器供电,通过提升电源频率加强压缩机工作载荷,保证换热量输出不弯,从而保证室内的舒适性;
通过控制器、中间继电器在短时间内可启动变频器,保证了变频器的质量及寿命,并保证变频器充放电过程,从而保证变频器的可靠性。
如上所述,结合所给出的方案内容,可以衍生出类似的技术方案。但凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (6)
1.一种主动冗余的空调机组控制方法,空调机组包括控制器和多组相互独立且并联连接的制冷循环回路,每组制冷循环回路包括一台变频压缩机,其特征在于:还包括多个变频器,每个变频器的输入端通过第一中间继电器与所述控制器连接,输出端与压缩机连接,第一中间继电器的输入端与压缩机的输入端之间还并联有第二中间继电器;每个第一中间继电器的输入端与所述控制器的输出端之间还串联有断路器;控制器控制第一中间继电器和第二中间继电器的开合,实现压缩机变频模式和定频模式的切换;
当空调机组首次上电时,控制器控制所述第一中间继电器吸合,第二中间继电器断开,所述压缩机以变频模式运行在高频模式下;
上电时,各压缩机之间间隔启动,压缩机由关到开时,以预定速率提升到第一频率并停留预定时间后再调至目标值;
制冷模式下,当环境温度大于等于T1,或在制热模式下,环境温度小于等于T2时,所述第一中间继电器吸合,第二中间继电器断开,由变频器控制压缩机的运行频率变化,压缩机运行变频模式;
制冷模式下,环境温度小于T1,或在制热模式下,环境温度大于T2时,第一中间继电器断开,第二中间继电器吸合,压缩机运行定频模式;
当检测到任一制冷循环回路故障时,控制器控制该制冷循环回路的断路器断开,控制其余各制冷循环回路的第二中间继电器断开,第一中间继电器吸合,压缩机在变频器的控制下运行变频模式。
2.如权利要求1所述的一种主动冗余的空调机组控制方法,其特征在于:控制器包括温度控制模块和PI模块,对采集的新风温度、室内温度和送风温度,计算动作值Tacu,并通过预设逻辑,决定压缩机的动作。
3.如权利要求2所述的一种主动冗余的空调机组控制方法,其特征在于:动作值Tacu的计算过程包括:获取室内平均温度CATavg与室内设定温度CAR SP的差值△TRaum,将△TRaum输入PI模块分别进行P和I的运算,将结果进行加值运算,获得TP+I,并将TP+I输入到控制器内的温度控制模块,结合新风温度和送风温度,计算获得动作值 Tacu。
4.如权利要求2所述的一种主动冗余的空调机组控制方法,其特征在于:预设逻辑包括各压缩机正常状态下、至少一台压缩机故障状态下以及司机室空调故障状态下,动作值Tacu在不同区间时,各压缩机的运行频率值。
5.如权利要求1所述的一种主动冗余的空调机组控制方法,其特征在于:还包括检测各所述制冷循环回路故障状态的检测装置。
6.如权利要求1所述的一种主动冗余的空调机组控制方法,其特征在于:所述制冷循环回路稳定运行时,所述第二中间继电器吸合,第一中间继电器断开,所述压缩机以定频模式运行。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202210417226.6A CN114877431B (zh) | 2022-04-20 | 2022-04-20 | 一种主动冗余的空调机组及控制方法 |
PCT/CN2022/132835 WO2023202063A1 (zh) | 2022-04-20 | 2022-11-18 | 一种主动冗余的空调机组及控制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202210417226.6A CN114877431B (zh) | 2022-04-20 | 2022-04-20 | 一种主动冗余的空调机组及控制方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN114877431A CN114877431A (zh) | 2022-08-09 |
CN114877431B true CN114877431B (zh) | 2023-10-31 |
Family
ID=82671304
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202210417226.6A Active CN114877431B (zh) | 2022-04-20 | 2022-04-20 | 一种主动冗余的空调机组及控制方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN114877431B (zh) |
WO (1) | WO2023202063A1 (zh) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114877431B (zh) * | 2022-04-20 | 2023-10-31 | 中车青岛四方机车车辆股份有限公司 | 一种主动冗余的空调机组及控制方法 |
CN117450623B (zh) * | 2023-12-22 | 2024-03-19 | 珠海格力电器股份有限公司 | 压缩机频率控制方法及空调机组 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20020009796A (ko) * | 2000-07-27 | 2002-02-02 | 황한규 | 열차용 냉방기의 자동절환장치 |
CN105674517A (zh) * | 2016-04-12 | 2016-06-15 | 重庆捷先机电科技有限公司 | 一种用于机房的精密空调节能装置及节能控制方法 |
CN110726207A (zh) * | 2019-10-28 | 2020-01-24 | 珠海格力电器股份有限公司 | 多系统空调控制方法及装置 |
CN211995571U (zh) * | 2020-04-09 | 2020-11-24 | 上海松芝轨道车辆空调有限公司 | 车载变频空调机组及列车空调系统 |
CN113550883A (zh) * | 2021-07-19 | 2021-10-26 | 中国工商银行股份有限公司 | 冷水机组及其控制方法、电子设备及存储介质 |
CN113587291A (zh) * | 2021-08-12 | 2021-11-02 | 四川长虹空调有限公司 | 新风空调压缩机频率的补偿控制方法 |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63233240A (ja) * | 1987-03-20 | 1988-09-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 空気調和機の運転制御装置 |
JPH1114125A (ja) * | 1997-06-20 | 1999-01-22 | Matsushita Refrig Co Ltd | 多室型空気調和機 |
CN201467065U (zh) * | 2009-08-14 | 2010-05-12 | 河南中烟工业有限责任公司 | 一种空压机电机的变频控制系统 |
KR101932848B1 (ko) * | 2017-05-22 | 2018-12-27 | 엘지전자 주식회사 | 공조장치 및 공조장치의 제어 방법 |
CN108683383A (zh) * | 2018-06-26 | 2018-10-19 | 河南森源电气股份有限公司 | 一种变频故障切工频控制电路 |
CN110044035A (zh) * | 2019-05-16 | 2019-07-23 | 珠海格力电器股份有限公司 | 变频空调控制器容错电路和控制方法 |
CN114877431B (zh) * | 2022-04-20 | 2023-10-31 | 中车青岛四方机车车辆股份有限公司 | 一种主动冗余的空调机组及控制方法 |
-
2022
- 2022-04-20 CN CN202210417226.6A patent/CN114877431B/zh active Active
- 2022-11-18 WO PCT/CN2022/132835 patent/WO2023202063A1/zh unknown
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20020009796A (ko) * | 2000-07-27 | 2002-02-02 | 황한규 | 열차용 냉방기의 자동절환장치 |
CN105674517A (zh) * | 2016-04-12 | 2016-06-15 | 重庆捷先机电科技有限公司 | 一种用于机房的精密空调节能装置及节能控制方法 |
CN110726207A (zh) * | 2019-10-28 | 2020-01-24 | 珠海格力电器股份有限公司 | 多系统空调控制方法及装置 |
CN211995571U (zh) * | 2020-04-09 | 2020-11-24 | 上海松芝轨道车辆空调有限公司 | 车载变频空调机组及列车空调系统 |
CN113550883A (zh) * | 2021-07-19 | 2021-10-26 | 中国工商银行股份有限公司 | 冷水机组及其控制方法、电子设备及存储介质 |
CN113587291A (zh) * | 2021-08-12 | 2021-11-02 | 四川长虹空调有限公司 | 新风空调压缩机频率的补偿控制方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN114877431A (zh) | 2022-08-09 |
WO2023202063A1 (zh) | 2023-10-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN114877431B (zh) | 一种主动冗余的空调机组及控制方法 | |
CN103292389B (zh) | 空调器及其室外机、温控器和该空调器的控制方法 | |
US20170307248A1 (en) | Air-conditioning apparatus | |
EP1536186B1 (en) | Air conditioner | |
CN108437737B (zh) | 一种电动车温控节能系统及控制方法 | |
CN111947275A (zh) | 地铁站风水联动节能优化方法 | |
CN204432298U (zh) | 电动车空调系统 | |
CN111547091B (zh) | 一种轨道车辆变频空调的压缩机控制方法 | |
CN102607140A (zh) | 空调机 | |
CN114857741B (zh) | 一种具有故障诊断和应急启动的空调系统及其控制方法 | |
CN114234372A (zh) | 模块化多联机的控制方法、装置、多联机系统和存储介质 | |
CN211204223U (zh) | 变频空调系统 | |
CN113551452A (zh) | 一种半导体联动压缩机控制空调系统及其控制方法 | |
CN101237215B (zh) | 车辆空调变频控制系统及其方法 | |
JP3306612B2 (ja) | 熱源機の運転台数制御方法 | |
JPH1114123A (ja) | 空気調和装置 | |
CN217952534U (zh) | 双系统空调机组 | |
CN111576543A (zh) | 智慧ai水动力管理系统 | |
CN217654138U (zh) | 一种半导体联动压缩机控制空调系统 | |
CN112413815B (zh) | 空调系统 | |
CN106969528B (zh) | 一种热量回收循环系统及其方法 | |
CN105276856A (zh) | 燃气热泵式空气调节系统 | |
CN111750507A (zh) | 空调末端风、水联动调节系统及调节方法 | |
CN109263671B (zh) | 一种车辆变频空调的除湿控制方法 | |
CN201032709Y (zh) | 车辆空调变频控制装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |