CN211995571U - 车载变频空调机组及列车空调系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种车载变频空调机组及列车空调系统。该车载空调机组包括：变频器，与空调的压缩机连接，用于按照目标频率信号调节压缩机的转速；温度检测模块，用于检测空调的新风温度和回风温度；控制器，分别连接变频器和检测模块，控制器用于根据检测模块采集的温度信号确定输出至变频器的目标频率信号；三相检测器，三相检测器的输入端连接三相供电信号，三相检测器的输出端连接控制器；三相检测器用于在检测到三相供电信号时，输出启动信号至控制器，控制器基于启动信号启动压缩机。本实施例提供的车载变频空调，可以实现多段速控制，通过频率的变化来控制压缩机冷量的输出，实现压缩机按照车厢内的冷量需求按需输出冷量。

Description

车载变频空调机组及列车空调系统

技术领域

本实用新型涉及车载空调技术领域，尤其涉及一种车载变频空调机组及列车空调系统。

背景技术

目前，列车上使用的空调系统大多为定频空调系统。定频空调依靠不断的启停压缩机来维持车厢温度。当车厢内温度达到设定温度时，压缩机便停止工作，当车厢内温度升高时，压缩机便启动开始工作以降低温度使车厢内温度达到设定温度。定频空调系统的压缩机反复启停，不仅增加开关损耗，而且由于启动电流大，造成定频空调的耗能高。且车厢内的温度控制不均匀，舒适性差。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提出一种车载变频空调机组的列车空调系统，以提高车厢内的舒适度。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一方面，本实用新型实施例提供了一种车载变频空调机组，包括：

变频器，与空调的压缩机连接，用于按照目标频率信号调节所述压缩机的转速；

温度检测模块，用于检测空调的新风温度和回风温度；

控制器，分别连接所述变频器和所述检测模块，所述控制器用于根据所述检测模块采集的温度信号确定输出至所述变频器的目标频率信号；

三相检测器，所述三相检测器的输入端连接三相供电信号，所述三相检测器的输出端连接所述控制器；所述三相检测器用于在检测到所述三相供电信号时，输出启动信号至所述控制器，所述控制器基于所述启动信号启动所述压缩机。

可选的，还包括接触器和空气开关；所述三相检测器依次通过接触器和空气开关连接供电电源；

所述变频器连接于所述接触器和所述空气开关之间的线路。

可选的，所述检测模块包括新风温度传感器和回风温度传感器，所述新风温度传感器设置于空调的新风口处，所述回风温度传感器设置于空调的回风口处。

可选的，所述控制器与所述变频器通过RS485通讯线连接。

可选的，所述控制器用于根据所述新风温度计算出目标温度，并将所述目标温度与所述回风温度进行比较，确定所述目标频率信号。

可选的，还包括压力检测传感器，所述压力传感器设置于所述压缩机的排气口处，用于检测所述压缩机排气口的压力；

所述控制器与所述压力检测传感器连接，所述控制器还用于在确定所述压缩机排气口的压力大于预设的压力阈值时，向所述变频器输出停转控制信号，以控制所述压缩机停止运转。

可选的，所述控制器包括温度选择开关和模式选择开关，所述温度选择开关用于设定空调的目标工作温度，所述模式选择开关用于设定空调的目标工作模式。

可选的，所述控制器为PLC控制器。

另一方面，本实用新型实施例还提供了一种列车空调，包括至少一个本实用新型任意实施例所述的车载变频空调机组。

本实用新型实施例提供的车载变频空调机组，通过设置温度检测模块检测空调的新风温度和回风温度，作为车厢内压缩机转速控制的依据；通过设置控制器，由控制器根据新风温度计算出目标温度，并将目标温度与检测到的回风温度进行比较，得到压缩机变频器的运转频率，变频器通过向压缩机施加频率变化的驱动信号，使得压缩机的转速能够对应调整，从而实现空调的变频控制。通过设置三相检测器对空调压缩机的启动信号进行检测，再将检测到的启动信号输出至控制器，从而控制器能够基于启动信号启动压缩机。本实施例提供的车载变频空调，根据回风温度与计算出的目标温度进行比较可以实现多段速控制，通过频率的变化来控制压缩机冷量的输出，实现压缩机按照车厢内的冷量需求按需输出冷量。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种车载变频空调机组改造的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种空调系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

图1为本实用新型实施例提供的一种车载变频空调机组的结构示意图，参考图1，该车载变频空调机组包括：

变频器110，与空调的压缩机170连接，用于按照目标频率信号调节压缩机170的转速；

温度检测模块120，用于检测空调的新风温度和回风温度；

控制器130，分别连接变频器110和检测模块，控制器130用于根据检测模块采集的温度信号确定输出至变频器110的目标频率信号；

三相检测器140，三相检测器140的输入端连接三相供电信号，三相检测器140的输出端连接控制器130；三相检测器140用于在检测到三相供电信号时，输出启动信号至控制器130，控制器130基于启动信号启动压缩机170。

具体地，变频器110用于控制和调整压缩机170的运转，使得压缩机170始终处于最佳的转速状态，从而提高能效比。本实施例中，变频器110具体用于按照控制器130的控制要求将供电设备输出的三相供电信号转化为相应频率的交流电压信号，实现对压缩机170转速的调整。

变频器110通常包括整流电流、中间电路和逆变电路，变频器110通过整流电路将供电信号转化为直流电压信号；通过中间电路对直流电压信号进行处理，输出稳定或平滑的直流电压信号供逆变器使用；再通过逆变电路将直流电压信号变换为频率变化的交流电压信号，通过将频率变化的交流电压信号输出至压缩机170，驱动压缩机170对应调整转速，保持空调输出温度的稳定。

温度检测模块120可选的通过温度传感器进行温度检测。在一个实施例中，温度检测模块120包括新风温度传感器和回风温度传感器，新风温度传感器设置在空调的新风出口处，用于检测空调的新风温度；回风温度传感器设置于空调的回风出口处，用于检测空调的回风温度。其中，新风温度为室外空气的温度，回风温度为是室内空调机的进风口温度。温度检测模块120将检测到的新风温度和回风温度发送至控制器130，控制器130基于新风温度计算出目标温度，将该目标温度与回风温度进行比较，最终确定出空调的变频器的频率。

控制器130用于根据接收到的温度信号计算出对应的频率信号，从而通过变频器110控制压缩机170调整转速。可选的，本实施例中的控制器130独立于列车的控制系统设置，从而在列车原有的空调压缩机170的基础上，通过增设变频器110和控制器130，在不改变空调机的硬件结构的基础上，实现将定频空调的改进，不仅降低了成本，且减少了工作量。

可选的，控制器130可按照预设的计算模型，计算出空调的目标温度，进而根据目标温度与回风温度确定对应的目标频率信号。

在一个实施例中，为了减少车厢内的温度波动和快速达到温控目的，变频器110根据新风温度按照UIC553温度曲线模型计算出目标温度。

控制器130确定出目标温度后，变频器110可选的按照PID运算法则根据目标温度和回风温度确定反馈趋势，输出不同频率，使压缩机170在不同频率运行，使空调机组实现恒温温度控制。回风温度越接近目标温度，则压缩机170频率越小；回风温度越高于目标温度，则压缩机170频率越高。

三相检测器140用于检测空调压缩机的启动信号，具体是检测空调压缩机170的三相供电信号。本实施例通过设置三相检测器140来检测空调压缩机170的启动信号，并将该启动信号发送至控制器130，从而控制器130可以根据该启动信号启动对应空调压缩机170。

在一个实施例中，在原有的定频空调的基础上，通过设置三相检测器140来实现对压缩机170启动信号进行检测，进而由控制器130对压缩机170进行启动控制。具体地，将原有的空调本体的电箱打开，找出压缩机170的三相电源线，将三相电源线与压缩机170的原有连接断开，然后将三相电源线的三相信号分别对应接入三相检测器140的输入端，再将三相检测器140的信号线作为启动信号线接入控制器130，作为压缩机170的启动信号线，从而实现在原有的车载空调的基础上，通过设置三相检测器140实现对压缩机170的启动信号检测和启动控制。

本实施例提供的车载变频空调机组，通过设置温度检测模块120检测空调的新风温度和回风温度，作为车厢内压缩机170转速控制的依据；通过设置控制器130，由控制器130根据新风温度计算出目标温度，并将目标温度与检测到的回风温度进行比较，得到压缩机170变频器110的运转频率，变频器110通过向压缩机170施加频率变化的驱动信号，使得压缩机170的转速能够对应调整，从而实现空调的变频控制。通过设置三相检测器140对空调压缩机170的启动信号进行检测，再将检测到的启动信号输出至控制器130，从而控制器130能够基于启动信号启动压缩机170。本实施例提供的车载变频空调，根据回风温度与计算出的目标温度进行比较可以实现多段速控制，通过频率的变化来控制压缩机170冷量的输出，实现压缩机170按照车厢内的冷量需求按需输出冷量。

在上述技术方案的基础上，可选的，为了对压缩机170的运转状况进行检测，该车载空调机组还包括压力检测传感器，压力传感器设置于压缩机170的排气口处，用于检测压缩机170排气口的压力；

控制器130与压力检测传感器连接，控制器130还用于在确定压缩机170排气口的压力大于预设的压力阈值时，向变频器110输出停转控制信号，以控制压缩机170停止运转。

具体地，当压缩机170排气口处的压力值超过预设的压力阈值时，表明压缩机170当前处于过载状态，需要进行保护，此时，控制器130通过向变频器110输出停转控制信号，通过变频器110控制压缩机170停止运转，直至当压力传感器的压力信号重新恢复正常压力后，控制器130通过变频器110控制压缩机170重新运转。本实施例通过设置压力检测传感器，可以获取压缩机170的当前运转状况，防止压缩机170过载运行对压缩机170造成损害。

在上述技术方案的基础上，可选的，该车载变频空调机组还包括接触器150和空气开关160；三相检测器140依次通过接触器150和空气开关160连接供电电源；

变频器110连接于接触器150和空气开关160之间的线路。

具体地，通过设置空气开关160，可以对三相检测器140和变频器110进行过载保护，防止电路中的电流因为电路故障超过额定电流时，对三相检测器140和变频器110造成损坏。

通过设置接触器150，可以通过接触器150的吸合和断开来对应控制三相检测器140和变频器110的启动和停止。

可选的，本实施例中的空调机组可基于原有的定频空调进行改进得到，相应地，空气开关160和接触器150可以沿用原有空调机组自带的空气开关160和接触器150，从而无需增加额外的器件配置，提高了对原空调机组的利用率，降低了改造难度。

在上述技术方案的基础上，可选的，本实施例中的控制器130可以选用工业上常用的PLC控制器(Programmable logic Controller，可编程逻辑控制器)，可以简化空调机组的接线复杂度，提高对空调机组控制的自动化程度。

在上述技术方案的基础上，可选的，控制器130与变频器110通过RS485通讯线连接。RS485通信具有抗干扰强和通信速率高的优点，本实施控制器130和变频器110通过RS485通信线进行通信，可以提高控制器130与变频器110的通信效率和通信可靠性。

在上述技术方案的基础上，可选的，控制器130中还设置有温度选择开关和模式选择开关，通过温度选择开关可以设定空调的目标工作温度，即用户期望的环境温度。通过模式选择开关，可以设定空调的工作模式。空调的工作模式例如可以为：除湿模式，制冷模式，制热模式等。

需要说明的是，本实施例提供的车载空调机组可以作为独立的装置安装在轨道列车空调上，能够不影响其他部件性能下完成工作，同时，部件少性能稳定。

本实施例提供的车载空调机组能够满足列车运行时车内温度按UIC553温度曲线的调控要求，是一种有效改善车内舒适度并且节能的技术。

本实施例提供的车载空调机组至少具有如下优点：可以按车厢内需求输出所需的冷量，可以实现压缩机170无极调速，可以避免压缩机170频繁启动，可以减少能量损耗达到节能效果，可以提高车厢内的舒适度。

在一个实施例中，通过在重庆六号线133车的部分车厢安装本实施例提供的车载空调机组，进行对比试验。通过安装的电能表10天进行数据采集，得到如下数据：安装变频器110的空调机组耗电482度，未安装变频器110的空调机组耗电616度，可以看出，使用本实施例提供的空调机组共节电134度，节电21.75％，大大降低了耗电量。

可选的，本实施例还提供了一种列车空调系统，图2为本实用新型实施例提供的空调系统的结构示意图，该空调系统包括至少一个本实用新型任意实施例提供的车载变频空调机组10。各空调机组可通过通信总线连接到控制系统20，例如，通过配置车控器，车控器通过现场总线与各压缩机变频器进行通信，实现对各压缩机的集中控制。

以上内容仅为本实用新型的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (9)

1.一种车载变频空调机组，其特征在于，包括：

变频器，与空调的压缩机连接，用于按照目标频率信号调节所述压缩机的转速；

温度检测模块，用于检测空调的新风温度和回风温度；

控制器，分别连接所述变频器和所述检测模块，所述控制器用于根据所述检测模块采集的温度信号确定输出至所述变频器的目标频率信号；

三相检测器，所述三相检测器的输入端连接三相供电信号，所述三相检测器的输出端连接所述控制器；所述三相检测器用于在检测到所述三相供电信号时，输出启动信号至所述控制器，所述控制器基于所述启动信号启动所述压缩机。

2.如权利要求1所述的车载变频空调机组，其特征在于，还包括接触器和空气开关；所述三相检测器依次通过接触器和空气开关连接供电电源；

所述变频器连接于所述接触器和所述空气开关之间的线路。

3.如权利要求1所述的车载变频空调机组，其特征在于，所述检测模块包括新风温度传感器和回风温度传感器，所述新风温度传感器设置于空调的新风口处，所述回风温度传感器设置于空调的回风口处。

4.如权利要求1所述的车载变频空调机组，其特征在于，所述控制器与所述变频器通过RS485通讯线连接。

5.如权利要求1所述的车载变频空调机组，其特征在于，所述控制器用于根据所述新风温度计算出目标温度，并将所述目标温度与所述回风温度进行比较，确定所述目标频率信号。

6.如权利要求1所述的车载变频空调机组，其特征在于，还包括压力检测传感器，所述压力检测传感器设置于所述压缩机的排气口处，用于检测所述压缩机排气口的压力；

所述控制器与所述压力检测传感器连接，所述控制器还用于在确定所述压缩机排气口的压力大于预设的压力阈值时，向所述变频器输出停转控制信号，以控制所述压缩机停止运转。

7.如权利要求1所述的车载变频空调机组，其特征在于，所述控制器包括温度选择开关和模式选择开关，所述温度选择开关用于设定空调的目标工作温度，所述模式选择开关用于设定空调的目标工作模式。

8.如权利要求1-7任一项所述的车载变频空调机组，其特征在于，所述控制器为PLC控制器。

9.一种列车空调，其特征在于，包括至少一个权利要求1-8任一项所述的车载变频空调机组。

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