CN205536392U - 一种用于机房的精密空调节能装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于机房的精密空调节能装置，包括：群控控制器、总线、变频控制模块及温度传感器，温度传感器与群控控制器的通信端相连，空调的控制电路通过总线与群控控制器的检测输入端相连；变频控制模块包括：接入工作电源的整流器、与整流器相连的第一变频电路、与整流器相连的第二变频电路以及与整流器相连的第三变频电路，第一变频电路、第二变频电路及第三变频电路均包括与整流器相连的变频器、转换开关电路以及开关电源电路。本实用新型的有益效果：既实现了对各个空调的第一定频压缩机、第二定频压缩机和两个定频风机的变频控制，又实现了对机房内多台空调的统一控制。

Description

一种用于机房的精密空调节能装置

技术领域

本实用新型涉及精密空调，具体涉及一种用于机房的精密空调节能装置。

背景技术

精密空调是指能够充分满足机房环境条件要求的机房专用精密空调机(也称恒温恒湿空调)，是在近30年中逐渐发展起来的一个新机种。现有技术中，在机房内设置有至少精密空调，且每台空调内均设置有第一定频空气压缩机、第二定频空气压缩机、两个定频风机、温度传感器及控制电路，温度传感器与控制电路相连，以检测各个空调所在位置的温度。

由于第一定频空气压缩机和第二定频空气压缩机均为三相异步定频交流电机，所以其工作模式为：停止、工作两个状态(即0和100％的两个工作状态)，只要有1％的制冷需求，第一定频空气压缩机和第二定频空气压缩机的电机就工作在100％的工作状态。定频压缩机电机工作方式的缺点：11)定频压缩机电机长期工作在全速状态，能耗较大；12)频繁得启停压缩机，减少压缩机使用寿命；13)频繁启动压缩机时，启动电流大，启动时能耗很大，存在极大的能源浪费。

定频风机电机工作方式的缺点：21)定频风机电机为三相异步定频交流电机，工作模式为24小时*365天全速运转的工作状态，即便是空调压缩机不工作，无制冷需求时，风机也保持在100％的全速工作状态，风机长期全速运行，能耗大；22)风机输出的风量不能随压缩机的工作状态发生变化，风量配置不精确。

再加上，在一个机房内有三台以上的精密空调，由于每台精密空调的工作都是相对独立，每台精密空调所处的位置不同，每个所处位置的温度不一样，如果一个位置需要加热，另一个位置需要制冷，那么处在上述两个位置的精密空调就会出现竞争运行、反向运行的现象，而简单的空气流动就会处理该现象，精密空调在此环境下工作就会出现不必要能量的消耗，造成能量的浪费。

实用新型内容

针对现有技术中所存在的不足，本实用新型提供了一种用于机房的精密空调节能装置，既实现了对各个空调的第一定频压缩机、第二定频压缩机和两个定频风机的变频控制， 又实现了对机房内多台空调的统一控制。

为实现上述目的，本实用新型采用了如下的技术方案：

一种用于机房的精密空调节能装置，包括群控控制器、总线、变频控制模块及温度传感器，温度传感器与群控控制器的通信端相连，空调的控制电路通过总线与群控控制器的检测输入端相连；变频控制模块包括：接入工作电源的整流器、与整流器相连的第一变频电路、与整流器相连的第二变频电路以及与整流器相连的第三变频电路，第一变频电路用于实现第一定频空气压缩机与整流器和控制电路的连接，第二变频电路用于实现第二定频空气压缩机与整流器和控制电路的连接，第三变频电路用于实现两个定频风机与整流器和控制电路的连接，第一变频电路、第二变频电路及第三变频电路均包括与整流器相连的变频器、转换开关电路以及开关电源电路，转换开关电路设置有第一电源端、第二电源端、第一控制端、第二控制端及负载端，第一电源端与变频器相连，第二电源端与控制电路相连，负载端连接第一定频空气压缩机、第二定频空气压缩机或两个定频风机，开关电源电路与转换开关电路的第二控制端连接，且与群控控制器的变频输入端和工频输入端相连，以向群控控制器的变频输入端、工频输入端和第二控制端提供开关电源；其中，所有变频器的控制端均与群控控制器相连，以实现对第一定频空气压缩机、第二定频空气压缩机和两个定频风机的变频控制；转换开关电路的第一控制端与群控控制器的输出端相连，当变频输入端和三个转换开关电路的第二控制端均接入开关电源时，三个转换开关电路将三个变频器分别与第一定频空气压缩机、第二定频空气压缩机和定频风机接通，以接入变频电源；当工频输入端接入开关电源时，三个转换开关电路将控制电路与第一定频空气压缩机、第二定频空气压缩机和定频风机接通，以接入工频电源。

为了设计结构简单、使用方便的转换开关电路和开关电源电路，优选的是，转换开关电路包括：第一接触器和第二接触器，第一接触器与第二接触器互锁，第一接触器的接入端为第一电源端，第二接触器的接入端为第二电源端，第一接触器的接出端和第二接触器的接出端连接后形成负载端，第一接触器的控制端为转换开关电路的第二控制端，第二接触器的控制端为转换开关电路的第一控制端；开关电源电路包括单刀双掷开关及按键开关，单刀双掷开关的动端接入24v开关电源，单刀双掷开关的两不动端分别与群控控制器的变频输入端和工频输入端相连；按键开关的控制端连接24v开关电源，第二控制端通过按键开关的主通路连接220v工作电源，群控控制器的公共电源端与220v工作电源相连。通过设计第一接触器和第二接触器，使得第一定频压缩机、第二定频压缩机和两个定频风机在频繁开闭中得到了保护。

为了除去输入工作电源中的噪声，使得工作电源更加标准，优选的是在整流器与工作 电源之间连接有第一滤波器。

为了除去输入变频器输出的电源中的噪声，使得第一定频空气压缩机和第二定频空气压缩机工作时的变频电源更加标准，以更符合实时需求，优选的是，在第一变频电路和第二变频电路中变频器和转换开关电路之间均连接有第二滤波器。

由于群控控制器在长时间工作中会产生大量的热量，若热量过大会出现群控控制器损坏的情况。因此为了防止热量过大损坏群控控制器，优选的是，在群控控制器旁设置有两个散热风扇，以对群控控制器进行散热。

相比于现有技术，本实用新型具有如下有益效果：

1)通过设置群控控制器及变频器，实现了对各个空调的第一定频压缩机、第二定频压缩机和两个定频风机的变频控制，从而使其工作符合机房内的实时制冷需求，避免了第一定频压缩机、第二定频压缩机和两个定频风机工作时的全速运作，且启动电流也不必很大，达到了节能的目的；

2)通过设置群控控制器和总线，实现了对机房内多台空调的统一控制，使得各台空调的工作更加协调，避免了在同一机房内各台空调之间的竞争运行或反向运行，达到了节能的目的；

3)通过设置整流器对变频器的输入电压进行整流，将市电电压220v交流转变为直流，为所有的变频器的变频工作做了准备，而且所有的变频器的输入电压共用整流器的输出电压，减少了整流电路的使用，使得电路变得更加简单；

4)通过设置转换开关电路和开关电源电路，实现了用户通过按动开关电源电路向转换开关电路和群控控制器发出接入变频电源信号或接入工频电源信号，使得转换开关电路向第一定频空气压缩机、第二定频空气压缩机或两个定频风机转换地接入变频器提供的变频电源和控制电路提供的工频电源，从而实现了用户对空调工作模式(即节能变频模式、额定工频模式)的选择，使得对空调的控制工作更加人性化。

附图说明

图1为用于机房的精密空调节能装置的变频控制模块的电路图；

图2为用于机房的精密空调节能装置的群控控制器的外围电路图。

具体实施方式

本实用新型提出了一种用于机房的精密空调节能装置，所在机房内设置有至少两台空调，每台空调内均设置有第一定频空气压缩机、第二定频空气压缩机、两个定频风机、温 度传感器及控制电路，温度传感器与控制电路相连，以检测各个空调所在位置的温度。

如图1以及图2所示，所述用于机房的精密空调节能装置包括群控控制器PLC、总线(图中未示)、变频控制模块及温度传感器(图中未示)，群控控制器PLC采用H2U-1616MR型号，温度传感器用于检测精密空调节能装置所在位置的温度，温度传感器与群控控制器PLC的通信端COM2相连，以得到实时温度，空调的控制电路均通过485总线与群控控制器PLC的检测输入端相连，控制电路设置有主机开关支路、风机开关支路、第一定频压缩机开关支路以及第二定频压缩机开关支路，控制电路中主机开关支路、风机开关支路、第一定频压缩机开关支路以及第二定频压缩机开关支路的开关触点分别与群控控制器PLC的检测输入端(X3、X4、X5、X6)相连，以分别检测主机、风机、第一定频压缩机以及第二定频压缩机的工作状态(即：是否工作)；变频控制模块包括：接入工作电源(市电电压220V交流)的整流器VFD1、与整流器VFD1相连的第一变频电路、与整流器VFD1相连的第二变频电路以及与整流器VFD1相连的第三变频电路，整流器VFD1采用MD810-20M型号，第一变频电路用于实现第一定频空气压缩机M1与整流器VFD1和控制电路的连接，第二变频电路用于实现第二定频空气压缩机M2与整流器VFD1和控制电路的连接，第三变频电路用于实现两个定频风机M3与整流器VFD1和控制电路的连接。

第一变频电路、第二变频电路及第三变频电路均包括与整流器VFD1相连的变频器VFD2、转换开关电路1以及开关电源电路2，变频器VFD2采用MD810-50M型号，转换开关电路1设置有第一电源端、第二电源端、第一控制端、第二控制端及负载端，第一电源端与变频器VFD2相连，第二电源端与控制电路3相连，负载端连接第一定频空气压缩机M1、第二定频空气压缩机M2或两个定频风机M3，开关电源电路2与转换开关电路1的第二控制端连接，且与群控控制器PLC的变频输入端X1和工频输入端X2相连，以向群控控制器PLC的变频输入端X1、工频输入端X2和第二控制端提供开关电源。其中，所有变频器VFD2的控制端(1DI1、1DI2、1DI3)均与群控控制器PLC的输出端(Y10、Y11、Y12)相连，以实现对第一定频空气压缩机M1、第二定频空气压缩机M2和两个定频风机M3的变频控制；转换开关电路1的第一控制端与群控控制器PLC的输出端相连，当变频输入端X1和三个转换开关电路1的第二控制端均接入开关电源时，三个转换开关电路1将三个变频器VFD2分别与第一定频空气压缩机M1、第二定频空气压缩机M2和定频风机M3接通，以接入变频电源；当工频输入端X2接入开关电源时，三个转换开关电路1将控制电路3与第一定频空气压缩机M1、第二定频空气压缩机M2和定频风机M3接通，以接入工频电源。

转换开关电路1包括：第一接触器(KM1、KM3、KM5)和第二接触器KM2，第一 接触器(KM1、KM3、KM5)与第二接触器KM2互锁，第一接触器(KM1、KM3、KM5)的接入端为第一电源端，第二接触器KM2的接入端为第二电源端，第一接触器(KM1、KM3、KM5)的接出端和第二接触器KM2的接出端连接后形成负载端，第一接触器(KM1、KM3、KM5)的控制端为转换开关电路1的第二控制端，第二接触器KM2的控制端为转换开关电路1的第一控制端；开关电源电路2包括单刀双掷开关SA1及按键开关KA1，单刀双掷开关SA1的动端接入24v开关电源，单刀双掷开关SA1的两不动端分别与群控控制器PLC的变频输入端和工频输入端相连；按键开关KA1的控制端连接24v开关电源，转换开关电路1的第二控制端通过按键开关KA的主通路连接220v工作电源，群控控制器PLC的公共电源端C0与220v工作电源相连，以为群控控制器PLC的输出端(Y0、Y2、Y4)提供输出电源，三个转换开关电路1的第一控制端分别与群控控制器PLC的三个输出端(Y0、Y2、Y4)相连。

在整流器VFD1与工作电源之间连接有第一滤波器EMI。

在第一变频电路和第二变频电路中变频器VFD2和转换开关电路1之间均连接有第二滤波器LC。

在群控控制器PLC旁设置有两个散热风扇，以对群控控制器PLC进行散热。

本实施例的工作原理：使用时，首先按动单刀双掷开关SA1，以实现用户选择接通变频输入端X1或者工频输入端X2。当用户选择接通变频输入端X1(即是：选择节能模式)时，再按动按键开关KA1，按键开关KA1的控制端接入24v开关电源，按键开关KA1闭合，第一变频电路、第二变频电路及第三变频电路的转换开关电路1的第一接触器(KM1、KM3、KM5)的控制端(即：第二控制端)输入为220V工作电源(即：接通火线L11)，群控控制器PLC的输出端(Y0、Y2、Y4)向第二接触器(KM2、KM4、KM6)的控制端输出0V，因此第一接触器(KM1、KM3、KM5)接通(即是：与变频器连接的变频电源接通)，第二接触器(KM2、KM4、KM6)断开(即是：与控制电路连接的工频电源断开)，节能模式启动。在节能模式的工作状态下，首先检测是否有定频压缩机处于工作状态，当检测到没有定频压缩机属于工作状态时变频工作不进行，当检测到有定频压缩机处于工作状态时，与处于工作状态的定频压缩机相连的变频器输出35HZ变频电源，使得定频压缩机处于低频工作状态，每个空调的温度传感器将实时温度传送给控制电路，控制电路再将实时温度传送给群控控制器，群控控制器判断首先判断实时温度是否高于设定值，如果没有高于设定值则变频器仍然输出为35HZ；如果高于设定值，则进一步判断是否高与设定值3度，如果没有高于设定值3度，则群控控制器按照实时温度与设定温度之差值进行PID运算，群控控制器将PID运算结果传送给第一变频电路和第二变频电路的变频器，变频器 则根据PID运算结果(此时变频电源的频率范围为35HZ-50HZ)进行变频调速，向定频压缩机输出，第一定频压缩机M1和第二定频压缩机M2变频工作；如果高于设定值3度，则变频器强制输出50HZ变频电源。在节能模式工作状态下，第三变频电路向定频风机则输出35HZ变频电源，实时检测第一定频压缩机M1和第二定频压缩机M2工作状态，若没有压缩机工作，则第三变频电路的变频器仍然输出35HZ变频电源，若有压缩机工作，则判断实时温度是否高于设定值，若实时温度不高于设定值时，第三变频电路的变频器仍然输出35HZ变频电源；若实时温度高于设定值时，则群控控制器按照实时温度与设定温度之差值进行PID运算，群控控制器将PID运算结果传送给第三变频电路的变频器，变频器则根据PID运算结果(此时变频电源的频率范围为35HZ-50HZ)进行变频调速，向定频风机输出，定频风机变频工作。当通过SA1选择工频工作模式时，群控控制器PLC关闭向第一变频电路、第二变频电路及第三变频电路的变频器输出，断开按键开关KA1，第一接触器(KM1、KM3、KM5)的控制端输入为0V，第一接触器(KM1、KM3、KM5)断开，群控控制器PLC向第二接触器(KM2、KM4、KM6)的控制端输入220v工作电源，第一接触器(KM1、KM3、KM5)断开，第二接触器(KM2、KM4、KM6)闭合，因此，第一定频空气压缩机M1、第二定频空气压缩机M2和两个定频风机M3均接入控制电路提供的工频电源，第一定频空气压缩机M1、第二定频空气压缩机M2和两个定频风机M3均处于工频工作状态。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种用于机房的精密空调节能装置，其特征在于，包括：群控控制器、总线、变频控制模块及温度传感器，温度传感器与群控控制器的通信端相连，空调的控制电路通过总线与群控控制器的检测输入端相连；

变频控制模块包括：接入工作电源的整流器、与整流器相连的第一变频电路、与整流器相连的第二变频电路以及与整流器相连的第三变频电路，第一变频电路用于实现第一定频空气压缩机与整流器和控制电路的连接，第二变频电路用于实现第二定频空气压缩机与整流器和控制电路的连接，第三变频电路用于实现两个定频风机与整流器和控制电路的连接，第一变频电路、第二变频电路及第三变频电路均包括与整流器相连的变频器、转换开关电路以及开关电源电路，转换开关电路设置有第一电源端、第二电源端、第一控制端、第二控制端及负载端，第一电源端与变频器相连，第二电源端与控制电路相连，负载端连接第一定频空气压缩机、第二定频空气压缩机或两个定频风机，开关电源电路与转换开关电路的第二控制端连接，且与群控控制器的变频输入端和工频输入端相连，以向群控控制器的变频输入端、工频输入端和第二控制端提供开关电源；

其中，所有变频器的控制端均与群控控制器相连，以实现对第一定频空气压缩机、第二定频空气压缩机和两个定频风机的变频控制；转换开关电路的第一控制端与群控控制器的输出端相连，当变频输入端和三个转换开关电路的第二控制端均接入开关电源时，三个转换开关电路将三个变频器分别与第一定频空气压缩机、第二定频空气压缩机和定频风机接通，以接入变频电源；当工频输入端接入开关电源时，三个转换开关电路将控制电路与第一定频空气压缩机、第二定频空气压缩机和定频风机接通，以接入工频电源。

2.根据权利要求1所述的用于机房的精密空调节能装置，其特征在于，

转换开关电路包括：第一接触器和第二接触器，第一接触器与第二接触器互锁，第一接触器的接入端为第一电源端，第二接触器的接入端为第二电源端，第一接触器的接出端和第二接触器的接出端连接后形成负载端，第一接触器的控制端为转换开关电路的第二控制端，第二接触器的控制端为转换开关电路的第一控制端；

开关电源电路包括单刀双掷开关及按键开关，单刀双掷开关的动端接入24v开关电源，单刀双掷开关的两不动端分别与群控控制器的变频输入端和工频输入端相连；按键开关的控制端连接24v开关电源，第二控制端通过按键开关的主通路连接220v工作电源，群控控制器的公共电源端与220v工作电源相连，三个转换开关电路的第一控制端分别与群控控制器的三个输出端相连。

3.根据权利要求1所述的用于机房的精密空调节能装置，其特征在于，在整流器与工作电源之间连接有第一滤波器。

4.根据权利要求1所述的用于机房的精密空调节能装置，其特征在于，在第一变频电路和第二变频电路中变频器和转换开关电路之间均连接有第二滤波器。

5.根据权利要求1所述的用于机房的精密空调节能装置，其特征在于，在群控控制器旁设置有两个散热风扇，以对群控控制器进行散热。