CN204871033U - 一种电力机车用空调电控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电力机车用空调电控系统，其包括若干接触器、温度传感器、风阀、空调控制单元以控制面板；接触器用于按照空调控制单元的控制命令控制对应的电机的启停；温度传感器实时采集电力机车新风温度信息与回风温度信息并反馈至空调控制单元；风阀用于按照空调控制单元的控制命令调整开启角度；空调控制单元用于根据接收温度传感器采集电力机车新风温度信息与回风温度信息输出对应的控制命令；控制面板连接所空调控制单元。本实用新型提供一种结构简单、反馈控制效果好的电力机车空调电控系统，其通过空调控制单元、风阀、接触器、温度传感器以控制面板构成完整的闭环反馈控制结构，有效提高了电力机车空调环境温度调节的可控性以舒适性。

Description

一种电力机车用空调电控系统

技术领域

本实用新型涉及一种控制系统，具体的说是涉及一种适用于电力机车司机室的电力机车用空调电控系统。

背景技术

空调与制冷装置被广泛应用于我国的工农业生产和人们的日常生活，对我国国民经济发展和人民物质文化生活水平提高具有重要意义。目前，新型的铁路机车车辆和几乎所有的城市轨道交通车辆都普遍使用空调与制冷装置，从而为乘客提供了舒适的乘车环境。

空调与制冷装置的作用是将一定量的车外新鲜空气和车内再循环空气混合，经过滤、冷却/加热、减湿/加湿等处理后，以一定的流速送入车内，并将车内一定量的污浊空气排出车外，从而达到控制客室内温度、湿度、风速、清洁度及噪声，并使之达到规定标准，以提高车内的舒适性，改善乘车环境的目的。

电力机车用空调与客车空调原理类似，仅在细节上有一定区别。其中，典型电力机车用空调由通风系统、空气冷却系统、空气加热系统以及自动控制系统等四大部分组成，一般均具备通风、制冷、加热等功能。电力机车用空调机组电控系统一般采用可编程逻辑控制器作为主控单元，通过数字量、模拟量的输入输出，形成整个系统的控制逻辑，对整个机组运行进行控制，而整个机组的380VAC强电电源则来自于机车辅助供电系统。

目前，上述形式的电力机车用空调电控系统存在诸如整机系统较为复杂且在制冷环节里对温度采集实时性不高，没有真正做到闭环反馈控制，司机室体感温度不够舒适，整个控制逻辑实用性有待升级等缺陷。

发明内容

鉴于已有技术存在的缺陷，本实用新型的目的是要提供一种适用于电力机车司机室的电力机车空调电控系统，该电力机车空调电控系统通过由PLC控制器、数字输入输出模块、模拟量采集模块组成的空调控制单元、风阀、风机控制接触器等部件构成结构简单、反馈控制效果好的控制结构。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案：

一种电力机车用空调电控系统，其特征在于：

包括若干接触器、温度传感器、风阀、空调控制单元以及控制面板；

所述接触器分别与电力机车空调各个电机连接，用于按照所述空调控制单元的控制命令控制对应的电机的启停；

所述温度传感器连接所述空调控制单元，用于实时采集电力机车新风温度信息与回风温度信息并反馈至所述空调控制单元；

所述风阀连接所述空调控制单元，用于按照所述空调控制单元的控制命令调整开启角度；

所述空调控制单元分别与本系统其他各个器件连接，用于根据接收所述温度传感器采集电力机车新风温度信息与回风温度信息输出对应的控制命令；

所述控制面板连接所述空调控制单元。

进一步的，所述空调控制单元包括：

包括中央处理器模块、数字输入输出模块、模拟量采集模块以及供电电源模块；所述中央处理器模块分别连接所述数字输入输出模块、模拟量采集模块以及供电电源模块；所述数字输入输出模块连接各所述接触器以及所述风阀；所述模拟量采集模块分别连接所述温度传感器以及所述控制面板。

进一步的，所述电力机车空调电控系统还通过所述接触器与电力机车空调电加热模块连接，用于按照所述空调控制单元的控制命令完成控制电力机车空调电加热模块的加热启停的控制过程。

进一步的，所述电力机车空调电控系统还包括所述空调控制单元连接的故障保护单元；所述故障保护单元包括多种故障保护电路，所述故障保护电路包括但不限于分别与电力机车空调各个电机以及电加热模块连接的温度保护电路、高低压压力保护电路以及压差控制器电路。

进一步的，所述空调控制单元包括多种控制模式，其通过所述控制面板的模式设定信号实现多种模式的切换以及控制；所述多种控制模式包括但不限于故障自检模式、空调制冷模式、空调制热模式、自动控制模式以及非自动控制模式。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：本实用新型提供一种结构简单、反馈控制效果好的电力机车空调电控系统，其通过空调控制单元、风阀、接触器、温度传感器以及控制面板构成完整的闭环反馈控制结构，有效提高了电力机车空调环境温度调节的可控性以及舒适性。

附图说明

图1为本实用新型所述的电力机车用空调电控系统结构示意图；

图2为本实用新型所述的电力机车用空调电控系统(包含故障保护单元)结构示意图；

图3为本实用新型所述的电力机车空调用电控系统实例-主回路电气连接示意图；

图4为图3故障保护单元部分局部放大示意图；

图5为本实用新型所述的电力机车用空调电控系统实例-外围电气连接示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本实用新型进行进一步详细说明。

下面结合附图以及具体的实施例进一步说明本实用新型的技术方案：

如图1-图2所示，本实用新型可用于控制现有电力机车空调(包括通风机、冷凝风机、压缩机、电加热模块)，其具体包括：

若干接触器、温度传感器、风阀、空调控制单元以及控制面板；

所述接触器分别与电力机车空调各个电机以及电力机车空调电加热模块连接，用于按照所述空调控制单元的控制命令控制对应的电机的启停或者完成控制电力机车空调电加热模块的加热启停的控制过程；

所述温度传感器连接所述空调控制单元，用于实时采集电力机车新风温度信息与回风温度信息并反馈至所述空调控制单元，所述温度传感器优选选用NCT7B温度传感器，其工作温度可达到-40℃～70℃。

所述风阀连接所述空调控制单元，用于按照所述空调控制单元的控制命令调整开启角度，通常来说其开启角度可基本分为30°、60°以及全开的90°；

所述空调控制单元分别与本系统其他各个器件连接，用于根据接收所述温度传感器采集电力机车新风温度信息与回风温度信息输出对应的控制命令-如控制对应的电机的启停或者完成控制电力机车空调电加热模块的加热启停的控制过程或者调整风阀开启角度；

以及连接所述空调控制单元的所述控制面板；通过所述控制面板的模式设定信号实现多种模式的切换以及控制。

其中，所述空调控制单元可选用PLC系统，其包括：

包括中央处理器模块、数字输入输出模块(优选的此模块集成在中央处理器模块上)、模拟量采集模块以及供电电源模块；

所述中央处理器模块分别连接所述数字输入输出模块、模拟量采集模块以及供电电源模块，其按照温度传感器实时采集电力机车新风温度信息与回风温度信息输出对应的控制命令，其输出的所述控制命令可通过预先对该模块编辑对应的逻辑运算、控制算法实现(至于如何编程编辑则采用通用的PLC编程技术即可实现，这里不再赘述)；

所述数字输入输出模块连接各所述接触器以及所述风阀，输出对应的控制命令至各所述接触器以及所述风阀；同时鉴于数字量输入输出模块没有模拟量输入输出通道，不能直接连接模拟量输出的控制面板(主要是该控制面板)、温度传感器等元件，因此加设了模拟量采集模块，所述模拟量采集模块分别连接所述温度传感器以及所述控制面板。

所述模拟量采集模块可采用EM231模块，该模块具有4路模拟量输入通道，差分式输入，输入范围为0-20mA，完全能满足本设计关于要有两路温度传感器(新风温度信息与回风温度信息)输入，一路温度选择输入，一路风阀角度输入的设计需求。

进一步的，所述电力机车空调电控系统还包括所述空调控制单元连接的故障保护单元；所述故障保护单元包括多种故障保护电路，所述故障保护电路包括分别与电力机车空调各个电机以及电加热模块连接的温度保护电路(如压缩机温度保护电路)、高低压压力保护电路以及压差控制器电路即包括通风机温度保护电路、冷凝风机温度保护电路、压缩机温度保护电路、电加热模块温度保护电路、高压压力保护电路、低压压力保护电路以及压差控制器电路。

进一步的，所述空调控制单元包括多种控制模式，所述多种控制模式包括但不限于故障自检模式、空调制冷模式、空调制热模式、自动控制模式以及非自动控制模式。

基于上述原理以及技术说明，下述给出一个具体的电力机车空调电控系统结构，本电力机车空调各个电机具体是指通风机D、冷凝风机B、压缩机A；

其对应的硬件电路连接如图3-5所示。

该电力机车空调电控系统，包括:

分别连接通风机D、冷凝风机B、压缩机A、电加热模块C的若干接触器；

连接所述空调控制单元-数字输入输出模块的风阀；

连接所述空调控制单元-模拟量采集模块的控制面板以及温度传感器

连接所述空调控制单元-中央处理器模块的故障保护单元，该故障保护单元包括通风机温度保护电路、冷凝风机温度保护电路、高压压力保护电路等等。

所述控制系统对电力机车空调控制过程：所述空调控制单元通过控制箱空气开关闭合，给所述空调控制单元及整个系统上电，整个控制系统将进行初始化，系统自检无故障后，所述空调控制单元将温度及模式设定信号通过模拟量采集模块读进所述空调控制单元，根据控制面板输出的设定信息进行相应的电力机车空调控制如制冷与加热；或者提供控制面板进行控制模式的切换控制；同时也可通过控制面板出的设定信息控制关闭所有的电机或者风阀等元器件；设定停止标志位后停止空调的运行。

具体的：所述空调控制单元预先编辑多种逻辑程序，如风阀控制命令程序：设定比较控制目标温度与回风温度差值，当温差达到设定值时输出对应的控制命令使得风阀开启适当的角度。

所述空调控制单元包括多种控制模式，其通过所述控制面板的模式设定信号实现多种模式的切换以及控制；所述多种控制模式包括但不限于故障自检模式、空调制冷模式、空调制热模式、自动控制模式以及非自动控制模式、通风模式和停机模式。

所述自动控制模式是指在自动控制模式下，输入对应的温度目标值并实时监测；当回风温度大于温度目标值且小于工作温度上限时开启制冷环节-输出命令使得冷凝风机开启；当回风温度大于工作温度下限且小于温度目标值时，开启制热环节-输出命令使得电加热模块工作；当新风温度超出设定范围或回风温度超出设定范围或者同时超出范围时则开启通风环节输出命令使得风阀调整开启角度。

在所述非自动控制模式、通风模式和停机模式下，检测当前温度档位(如设定温度有9个档位-18度至26度，中央处理器模块通过检测温度传感器模拟量输入电流确定在哪一个档位)，并将其作为控制温度目标值；当回风温度大于温度目标值且小于工作温度上限时开启制冷环节-输出命令使得冷凝风机开启；当回风温度大于工作温度下限且小于温度目标值时，开启制热环节-输出命令使得电加热模块工作；当新风温度超出设定范围或回风温度超出设定范围或者同时超出范围时则开启通风环节输出命令使得风阀调整开启角度。

所述空调制冷模式

是指首先输出控制命令控制开启通风机，通风机开启一定时间如5秒后，控制开启冷凝风机，冷凝风机开启一定时间如10秒后且回风温度大于等于18度且控制电加热模块停止加热，控制开启压缩机。

所述空调制热模式

是指首先输出控制命令控制开启通风机，并关闭冷凝风机以及压缩机，当通风机开启完毕后，且压缩机关闭后，延时一定时间10秒控制电加热模块进行加热。

所述故障自检模式

当空调控制单元检测到故障后，通过输出一路电压信号，使得司机室空调故障灯点亮，同时将故障信息自动记录到对应的故障寄存器中。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种电力机车用空调电控系统，其特征在于：

包括若干接触器、温度传感器、风阀、空调控制单元以及控制面板；

所述接触器分别与电力机车空调各个电机连接，用于按照所述空调控制单元的控制命令控制对应的电机的启停；

所述温度传感器连接所述空调控制单元，用于实时采集电力机车新风温度信息与回风温度信息并反馈至所述空调控制单元；

所述风阀连接所述空调控制单元，用于按照所述空调控制单元的控制命令调整开启角度；

所述空调控制单元分别与本系统其他各个器件连接，用于根据接收所述温度传感器采集电力机车新风温度信息与回风温度信息输出对应的控制命令；

所述控制面板连接所述空调控制单元。

2.根据权利要求1所述的电力机车用空调电控系统，其特征在于：

所述空调控制单元包括：

包括中央处理器模块、数字输入输出模块、模拟量采集模块以及供电电源模块；所述中央处理器模块分别连接所述数字输入输出模块、模拟量采集模块以及供电电源模块；所述数字输入输出模块连接各所述接触器以及所述风阀；所述模拟量采集模块分别连接所述温度传感器以及所述控制面板。

3.根据权利要求1所述的电力机车用空调电控系统，其特征在于：

所述电力机车空调电控系统还通过所述接触器与电力机车空调电加热模块连接，用于按照所述空调控制单元的控制命令完成控制电力机车空调电加热模块的加热启停的控制过程。

4.根据权利要求1所述的电力机车用空调电控系统，其特征在于：

所述电力机车空调电控系统还包括所述空调控制单元连接的故障保护单元；所述故障保护单元包括多种故障保护电路，所述故障保护电路包括但不限于分别与电力机车空调各个电机以及电加热模块连接的温度保护电路、高低压压力保护电路以及压差控制器电路。

5.根据权利要求1所述的电力机车用空调电控系统，其特征在于：

所述空调控制单元包括多种控制模式，其通过所述控制面板的模式设定信号实现多种模式的切换以及控制；所述多种控制模式包括但不限于故障自检模式、空调制冷模式、空调制热模式、自动控制模式以及非自动控制模式。