动车组变频空调控制逻辑与供电分相区匹配关系探讨

李江春+++储成龙+++武继将

摘 要：文章结合动车组用某型号变频空调在特定区段客室内温度控制精度降低问题原因分析，对空调控制逻辑与动车组运行线路供电分相区匹配关系进行探讨，为动车组空调系统设计提供参考。

关键词：动车组；变频空调；供电分相区；匹配关系

1 概述

动车组用变频空調控制精度、运行平稳性等相对较高，但控制逻辑相对复杂，在提出控制逻辑需求时考虑因素较多。本文结合动车组用某型号变频空调在特定区段客室内温度控制精度降低问题，对变频空调控制逻辑与动车组运行线路供电分相区匹配关系进行探讨，提出动车组空调系统设计建议。

2 动车组变频空调控制逻辑分析

以动车组用某型号变频空调机组为例，该型号空调机组主要有6个运行模式，每个模式输出制冷量不同：

模式1，通风运行，无制冷量输出。

模式2，单台压缩机低频运行，约30%制冷能力；

模式3，两台压缩机低频运行，约60%制冷能力；

模式4，两台压缩机中频1运行，约80%制冷能力；

模式5，两台压缩机中频2运行，约90%制冷能力；

模式6，两台压缩机高频运行，100%制冷能力。

各模式间切换时间和逻辑如下：

从空调机组通风运行（模式1）转入制冷模式时，在收到切换需求指令后约5-10s可转入相应制冷模式；

从“模式2”（单台压缩机运行）向上提升制冷模式（两台压缩机运行）时，为避免两台压缩机启动频率差异过大对变频器、压缩机等部件造成冲击，需将正在运行的一台压缩机停机，然后两台压缩机顺序从较低频率变频启动。而为保证压缩机内冷媒和润滑液充分循环，一般要求压缩机启动后需运行满3-5分钟才可停机。即3-5分钟后才可从模式2向上提升制冷模式。

从模式3（或更高模式）转入其他制冷模式约需3-5s。

3 特定区段客室内温度控制精度下降原因分析

上述变频型空调在特定区段中午时刻频繁出现客室内温度控制精度下降情况。经调查，该地区铁路沿线地理环境复杂多变，动车组每6分钟左右经历一次过分相断电区，过分相完毕重新上电后，空调机组3分钟左右工作在模式2（制冷量输出约30%），3分钟后才由模式2转换至正常制冷需求模式。当气温较高、载客量较大情况下，动车组客室内制冷量需求大，需要空调机组工作在高频模式，但在整个有电段内高频工作时间相对较短，空调机组不能发挥正常制冷能力。上述工作现象与从模式2向上提升制冷模式的制冷控制逻辑基本一致。

该变频空调机组设计时，将模式2预设为过分相后初始运行制冷模式，即过分相完毕后首先进入模式2运行，然后综合车内环境需求和网络指令确定后续运行模式。按上述线路分相条件和空调机组运行逻辑分析，当制冷需求为100%时，实际制冷量输出不足65%，如图3所示：

经优化空调机组控制逻辑，将启动后初始制冷模式设定在“模式3”，降低运行模式和提升运行模式均可在几秒内实现，极大提高了空调机组运行效率。以制冷量需求为100%为例进行对比说明：

根据图示比例计算，优化后，实际制冷量输出在98%左右，接近100%。

4 结束语

目前，动车组空调机组制冷能力考核，主要针对正常不间断运行工况制冷量输出进行验证，对于频繁过供电分相区等工况，空调短时间内频繁起停时，制冷量输出比例考虑较少。建议在动车组空调系统计阶段关注铁路供电线路分相区情况，综合空调机组响应时间、压缩机保护需求等因素，合理设计空调机组制冷量输出比例，确保空调机组能够充分发挥所需制冷能力。

参考文献

[1]李剑，刘美堂，高福学.轨道交通车辆变频空调系统节能及舒适性分析[J].城市轨道交通，2014，7（5）.

作者简介：李江春（1983，7-），男，汉族，籍贯：山东青岛，学历：研究生，职称：工程师，主要从事动车组、客车空调系统的设计研发。

储成龙（1985，7-），男，汉族，籍贯：安徽六安，学历：研究生，职称：工程师，主要从事动车组、客车空调系统的设计研发。

武继将（1989，5-），男，汉族，籍贯：山东聊城，学历：研究生，职称：工程师，主要从事动车组、客车空调系统的设计研发。