動車組變頻空調控制邏輯與供電分相區匹配關系探討

李江春+++儲成龍+++武繼將

摘 要：文章結合動車組用某型號變頻空調在特定區段客室內溫度控制精度降低問題原因分析，對空調控制邏輯與動車組運行線路供電分相區匹配關系進行探討，為動車組空調系統設計提供參考。

關鍵詞：動車組；變頻空調；供電分相區；匹配關系

1 概述

動車組用變頻空調控制精度、運行平穩性等相對較高，但控制邏輯相對復雜，在提出控制邏輯需求時考慮因素較多。本文結合動車組用某型號變頻空調在特定區段客室內溫度控制精度降低問題，對變頻空調控制邏輯與動車組運行線路供電分相區匹配關系進行探討，提出動車組空調系統設計建議。

2 動車組變頻空調控制邏輯分析

以動車組用某型號變頻空調機組為例，該型號空調機組主要有6個運行模式，每個模式輸出制冷量不同：

模式1，通風運行，無制冷量輸出。

模式2，單臺壓縮機低頻運行，約30%制冷能力；

模式3，兩臺壓縮機低頻運行，約60%制冷能力；

模式4，兩臺壓縮機中頻1運行，約80%制冷能力；

模式5，兩臺壓縮機中頻2運行，約90%制冷能力；

模式6，兩臺壓縮機高頻運行，100%制冷能力。

各模式間切換時間和邏輯如下：

從空調機組通風運行（模式1）轉入制冷模式時，在收到切換需求指令后約5-10s可轉入相應制冷模式；

從“模式2”（單臺壓縮機運行）向上提升制冷模式（兩臺壓縮機運行）時，為避免兩臺壓縮機啟動頻率差異過大對變頻器、壓縮機等部件造成沖擊，需將正在運行的一臺壓縮機停機，然后兩臺壓縮機順序從較低頻率變頻啟動。而為保證壓縮機內冷媒和潤滑液充分循環，一般要求壓縮機啟動后需運行滿3-5分鐘才可停機。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）轉入其他制冷模式約需3-5s。

3 特定區段客室內溫度控制精度下降原因分析

上述變頻型空調在特定區段中午時刻頻繁出現客室內溫度控制精度下降情況。經調查，該地區鐵路沿線地理環境復雜多變，動車組每6分鐘左右經歷一次過分相斷電區，過分相完畢重新上電后，空調機組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轉換至正常制冷需求模式。當氣溫較高、載客量較大情況下，動車組客室內制冷量需求大，需要空調機組工作在高頻模式，但在整個有電段內高頻工作時間相對較短，空調機組不能發揮正常制冷能力。上述工作現象與從模式2向上提升制冷模式的制冷控制邏輯基本一致。

該變頻空調機組設計時，將模式2預設為過分相后初始運行制冷模式，即過分相完畢后首先進入模式2運行，然后綜合車內環境需求和網絡指令確定后續運行模式。按上述線路分相條件和空調機組運行邏輯分析，當制冷需求為100%時，實際制冷量輸出不足65%，如圖3所示：

經優化空調機組控制邏輯，將啟動后初始制冷模式設定在“模式3”，降低運行模式和提升運行模式均可在幾秒內實現，極大提高了空調機組運行效率。以制冷量需求為100%為例進行對比說明：

根據圖示比例計算，優化后，實際制冷量輸出在98%左右，接近100%。

4 結束語

目前，動車組空調機組制冷能力考核，主要針對正常不間斷運行工況制冷量輸出進行驗證，對于頻繁過供電分相區等工況，空調短時間內頻繁起停時，制冷量輸出比例考慮較少。建議在動車組空調系統計階段關注鐵路供電線路分相區情況，綜合空調機組響應時間、壓縮機保護需求等因素，合理設計空調機組制冷量輸出比例，確保空調機組能夠充分發揮所需制冷能力。

參考文獻

[1]李劍，劉美堂，高福學.軌道交通車輛變頻空調系統節能及舒適性分析[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，學歷：研究生，職稱：工程師，主要從事動車組、客車空調系統的設計研發。

儲成龍（1985，7-），男，漢族，籍貫：安徽六安，學歷：研究生，職稱：工程師，主要從事動車組、客車空調系統的設計研發。

武繼將（1989，5-），男，漢族，籍貫：山東聊城，學歷：研究生，職稱：工程師，主要從事動車組、客車空調系統的設計研發。