動車組變頻空調(diào)控制邏輯與供電分相區(qū)匹配關(guān)系探討

李江春+++儲成龍+++武繼將

摘 要：文章結(jié)合動車組用某型號變頻空調(diào)在特定區(qū)段客室內(nèi)溫度控制精度降低問題原因分析，對空調(diào)控制邏輯與動車組運(yùn)行線路供電分相區(qū)匹配關(guān)系進(jìn)行探討，為動車組空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供參考。

關(guān)鍵詞：動車組；變頻空調(diào)；供電分相區(qū)；匹配關(guān)系

1 概述

動車組用變頻空調(diào)控制精度、運(yùn)行平穩(wěn)性等相對較高，但控制邏輯相對復(fù)雜，在提出控制邏輯需求時考慮因素較多。本文結(jié)合動車組用某型號變頻空調(diào)在特定區(qū)段客室內(nèi)溫度控制精度降低問題，對變頻空調(diào)控制邏輯與動車組運(yùn)行線路供電分相區(qū)匹配關(guān)系進(jìn)行探討，提出動車組空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)建議。

2 動車組變頻空調(diào)控制邏輯分析

以動車組用某型號變頻空調(diào)機(jī)組為例，該型號空調(diào)機(jī)組主要有6個運(yùn)行模式，每個模式輸出制冷量不同：

模式1，通風(fēng)運(yùn)行，無制冷量輸出。

模式2，單臺壓縮機(jī)低頻運(yùn)行，約30%制冷能力；

模式3，兩臺壓縮機(jī)低頻運(yùn)行，約60%制冷能力；

模式4，兩臺壓縮機(jī)中頻1運(yùn)行，約80%制冷能力；

模式5，兩臺壓縮機(jī)中頻2運(yùn)行，約90%制冷能力；

模式6，兩臺壓縮機(jī)高頻運(yùn)行，100%制冷能力。

各模式間切換時間和邏輯如下：

從空調(diào)機(jī)組通風(fēng)運(yùn)行（模式1）轉(zhuǎn)入制冷模式時，在收到切換需求指令后約5-10s可轉(zhuǎn)入相應(yīng)制冷模式；

從“模式2”（單臺壓縮機(jī)運(yùn)行）向上提升制冷模式（兩臺壓縮機(jī)運(yùn)行）時，為避免兩臺壓縮機(jī)啟動頻率差異過大對變頻器、壓縮機(jī)等部件造成沖擊，需將正在運(yùn)行的一臺壓縮機(jī)停機(jī)，然后兩臺壓縮機(jī)順序從較低頻率變頻啟動。而為保證壓縮機(jī)內(nèi)冷媒和潤滑液充分循環(huán)，一般要求壓縮機(jī)啟動后需運(yùn)行滿3-5分鐘才可停機(jī)。即3-5分鐘后才可從模式2向上提升制冷模式。

從模式3（或更高模式）轉(zhuǎn)入其他制冷模式約需3-5s。

3 特定區(qū)段客室內(nèi)溫度控制精度下降原因分析

上述變頻型空調(diào)在特定區(qū)段中午時刻頻繁出現(xiàn)客室內(nèi)溫度控制精度下降情況。經(jīng)調(diào)查，該地區(qū)鐵路沿線地理環(huán)境復(fù)雜多變，動車組每6分鐘左右經(jīng)歷一次過分相斷電區(qū)，過分相完畢重新上電后，空調(diào)機(jī)組3分鐘左右工作在模式2（制冷量輸出約30%），3分鐘后才由模式2轉(zhuǎn)換至正常制冷需求模式。當(dāng)氣溫較高、載客量較大情況下，動車組客室內(nèi)制冷量需求大，需要空調(diào)機(jī)組工作在高頻模式，但在整個有電段內(nèi)高頻工作時間相對較短，空調(diào)機(jī)組不能發(fā)揮正常制冷能力。上述工作現(xiàn)象與從模式2向上提升制冷模式的制冷控制邏輯基本一致。

該變頻空調(diào)機(jī)組設(shè)計(jì)時，將模式2預(yù)設(shè)為過分相后初始運(yùn)行制冷模式，即過分相完畢后首先進(jìn)入模式2運(yùn)行，然后綜合車內(nèi)環(huán)境需求和網(wǎng)絡(luò)指令確定后續(xù)運(yùn)行模式。按上述線路分相條件和空調(diào)機(jī)組運(yùn)行邏輯分析，當(dāng)制冷需求為100%時，實(shí)際制冷量輸出不足65%，如圖3所示：

經(jīng)優(yōu)化空調(diào)機(jī)組控制邏輯，將啟動后初始制冷模式設(shè)定在“模式3”，降低運(yùn)行模式和提升運(yùn)行模式均可在幾秒內(nèi)實(shí)現(xiàn)，極大提高了空調(diào)機(jī)組運(yùn)行效率。以制冷量需求為100%為例進(jìn)行對比說明：

根據(jù)圖示比例計(jì)算，優(yōu)化后，實(shí)際制冷量輸出在98%左右，接近100%。

4 結(jié)束語

目前，動車組空調(diào)機(jī)組制冷能力考核，主要針對正常不間斷運(yùn)行工況制冷量輸出進(jìn)行驗(yàn)證，對于頻繁過供電分相區(qū)等工況，空調(diào)短時間內(nèi)頻繁起停時，制冷量輸出比例考慮較少。建議在動車組空調(diào)系統(tǒng)計(jì)階段關(guān)注鐵路供電線路分相區(qū)情況，綜合空調(diào)機(jī)組響應(yīng)時間、壓縮機(jī)保護(hù)需求等因素，合理設(shè)計(jì)空調(diào)機(jī)組制冷量輸出比例，確保空調(diào)機(jī)組能夠充分發(fā)揮所需制冷能力。

參考文獻(xiàn)

[1]李劍，劉美堂，高福學(xué).軌道交通車輛變頻空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能及舒適性分析[J].城市軌道交通，2014，7（5）.

作者簡介：李江春（1983，7-），男，漢族，籍貫：山東青島，學(xué)歷：研究生，職稱：工程師，主要從事動車組、客車空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研發(fā)。

儲成龍（1985，7-），男，漢族，籍貫：安徽六安，學(xué)歷：研究生，職稱：工程師，主要從事動車組、客車空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研發(fā)。

武繼將（1989，5-），男，漢族，籍貫：山東聊城，學(xué)歷：研究生，職稱：工程師，主要從事動車組、客車空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研發(fā)。