專利名稱：空調(diào)器應(yīng)急通風(fēng)控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
5 本實(shí)用新型涉及一種應(yīng)急通風(fēng)控制裝置，具體地應(yīng)用于軌道車輛的空調(diào)器。
背景技術(shù)：
目前在各種軌道車輛上普遍地采用回風(fēng)式的空調(diào)系統(tǒng)，進(jìn)行車廂內(nèi)部空氣的通 風(fēng)循環(huán)和溫度調(diào)節(jié)。
如應(yīng)用于地鐵內(nèi)部的空調(diào)器，由于受到特殊運(yùn)行環(huán)境的限制均需進(jìn)行應(yīng)急通風(fēng) 10 處理設(shè)計(jì)。當(dāng)發(fā)生地鐵斷電停止運(yùn)行時(shí)，為保證車廂內(nèi)乘客的安全，在無交流動(dòng)力 電的情況下需要通過地鐵自備的車載蓄電池為應(yīng)急通風(fēng)機(jī)進(jìn)行直流供電，以保障車 廂內(nèi)部空氣正常地流通循環(huán)。
如后附圖1所示的地鐵空調(diào)器應(yīng)急通風(fēng)控制裝置，在電網(wǎng)電壓斷電或地鐵輔助 交流電源均失效的情況下，主控MCU接通后備的蓄電池直流電，通過緊急通風(fēng)逆變 15器將DC110V電源逆變?yōu)榈皖l、低壓的三相交流電源，以驅(qū)動(dòng)應(yīng)急通風(fēng)機(jī)工作。
現(xiàn)有的空調(diào)器應(yīng)急通風(fēng)控制方法，僅是直流、交流電回路的切換，直流和交流 電回路均設(shè)置有各自的濾波電路和逆變器，整體電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、不利于控制電路的 集成和小型化設(shè)計(jì)。
而且，驅(qū)動(dòng)應(yīng)急通風(fēng)機(jī)工作的是經(jīng)DC110V電源直流逆變?yōu)榈皖l、低壓的三相交 20流電源，因此通風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速較低，不利于在應(yīng)急情況下保障車廂內(nèi)的通風(fēng)量。
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型所述的空調(diào)器應(yīng)急通風(fēng)控制裝置，在于解決上述問題而采用直流和 交流電回路共用濾波電路和逆變器結(jié)構(gòu)的電路設(shè)計(jì)，且驅(qū)動(dòng)應(yīng)急通風(fēng)機(jī)工作的是直 流升壓后再進(jìn)行逆變的較高頻、較高電壓值的三相交流電源。 25 本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)目的在于，采用集成化的交、直流檢測(cè)和切換回路，交、直
流電共用一組濾波電路和逆變器，以實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)化電路結(jié)構(gòu)、提高控制系統(tǒng)集成化能力。 設(shè)計(jì)目的還在于，將接通的DC110V電源先經(jīng)過升壓后，再進(jìn)行逆變的三相交流 供電方式，在直流電源接入的前提下仍能保證通風(fēng)機(jī)在高轉(zhuǎn)速的狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)，以在
緊急情況下保障車廂內(nèi)有足夠的通風(fēng)量。
為實(shí)現(xiàn)上述設(shè)計(jì)目的，所述的空調(diào)器應(yīng)急通風(fēng)控制裝置主要具有以下結(jié)構(gòu) 其交流輸入電路通過交直流選擇電路連接交流整流電路，直流輸入電路通過交 直流選擇電路與交流整流電路的輸出并聯(lián)后，再連接直流濾波電路； 5 直流濾波電路通過逆變器與通風(fēng)機(jī)相連接，主控MCU電路分別與檢測(cè)電路、交
直流選擇電路、逆變器、回風(fēng)閥和新風(fēng)閥相連接。
本實(shí)用新型的改進(jìn)之處在于，所述控制系統(tǒng)的交直流選擇電路，包括接觸器 (KM1)和(KM2)。接觸器(KM1)的主觸點(diǎn)連接在直流輸入電路的回路中，接觸器 (KM2)的主觸點(diǎn)連接在交流輸入電路(2)的回路中。 10 在接觸器(KM1)的輔助常閉觸點(diǎn)串聯(lián)一熱敏電阻，并且連接在接觸器(KM2)
的l組觸點(diǎn)上。
如上述方案特征，由主控MCU通過檢測(cè)電路(13)檢測(cè)交流輸入電路的輸入電 源是否正常。
當(dāng)檢測(cè)到交流電源正常情況下，給通風(fēng)機(jī)進(jìn)行交流供電，否則由直流輸入電路 15 給通風(fēng)機(jī)進(jìn)行供電。
當(dāng)主控MCU檢測(cè)到無交流輸入電源時(shí)，接觸器(KM2)被斷開，同時(shí)接觸器(KM1) 被吸合，直流回路被接通。
熱敏電阻可采用PTC型電阻，其具有正溫度系數(shù)，即當(dāng)電流通過它時(shí)，溫度升 高。隨著溫度的升高，阻值變大。 20 熱敏電阻串接在接觸器(KM1)的長(zhǎng)閉輔助觸點(diǎn)上，在KM1處于斷開狀態(tài)時(shí)，此
觸點(diǎn)是閉合的；反之，則處于斷開狀態(tài)。
由于交、直流電共用一組濾波電路和逆變器，因此整體控制系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)得 以簡(jiǎn)化。
進(jìn)一步的改進(jìn)方案是，所述的直流輸入電路通過交直流選擇電路和直流升壓電 25 路串聯(lián)，直流升壓電路通過外圍控制電路與主控MCU連接。
而且更為細(xì)化的技術(shù)特征可以是，在所述的直流升壓電路中，采用一升壓電感 正向一串聯(lián)二極管， 一絕緣柵雙極晶體管(IGBT)的漏極連接二極管的正極。
由于接通后的DC110V電源先行經(jīng)過升壓，則接入逆變器進(jìn)行逆變后的三相交流 電的電壓值較高，由此可保證通風(fēng)機(jī)在高轉(zhuǎn)速的狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)。
為防止直流正、負(fù)極反接，在直流輸入電路的輸入端可以串聯(lián)一個(gè)二極管。 也可以在交流輸入電路的輸入端，連接一個(gè)三相交流濾波器(LB1)，以將濾波 后的交流電通過接觸器(KM2)接至所述交流整流電路中的整流橋進(jìn)行整流。 綜上內(nèi)容，所述空調(diào)器應(yīng)急通風(fēng)控制裝置的優(yōu)點(diǎn)是 51、其交、直流電共用一組濾波電路和逆變器，整體系統(tǒng)電路得以簡(jiǎn)化，有利于提高 控制電路的集成化水平。 2、 DC110V電源升壓后再進(jìn)行逆變的供電方式，能夠有效保證通風(fēng)機(jī)在高轉(zhuǎn)速的狀態(tài)
下運(yùn)轉(zhuǎn)，能保障車廂內(nèi)有足夠的通風(fēng)量。

10 圖1是現(xiàn)有應(yīng)急通風(fēng)裝置的示意圖2是本實(shí)用新型所述空調(diào)器應(yīng)急通風(fēng)控制裝置的模塊圖； 圖3是所述空調(diào)器應(yīng)急通風(fēng)控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4是所述直流升壓電路的示意圖。
具體實(shí)施方式

15 實(shí)施例1，如圖2至圖4所示，所述的空調(diào)器應(yīng)急通風(fēng)控制裝置主要包括有直流
輸入電路1、交流輸入電路2、交直流選擇電路3、直流升壓電路4、交流整流電路5、 直流濾波6、逆變器7、通風(fēng)機(jī)8，線控器9、回風(fēng)閥IO、新風(fēng)閥ll、主控MCU 12、 檢測(cè)電路13和總控器14。
其中，交流輸入電路2通過交直流選擇電路3連接交流整流電路5。 20 直流輸入電路1通過交直流選擇電路3連接直流升壓電路4，直流升壓電路4
得輸出與交流整流電路5的輸出并聯(lián)后，連接直流濾波電路6。
直流濾波電路6通過逆變器7與通風(fēng)機(jī)8相連接，主控MCU電路12分別與檢測(cè) 電路13、交直流選擇電路3、逆變器7、回風(fēng)閥10和新風(fēng)閥11相連接。
交流整流電路5由三相整流橋BR1執(zhí)行。 25 主控MCU12采用東芝TMP86FS49芯片，是整個(gè)空調(diào)器的主控部分，其通過通訊
總線與總控器14、線控器9進(jìn)行通訊以控制空調(diào)的壓縮機(jī)、電子膨脹閥等其他部件。
所述控制系統(tǒng)的交直流選擇電路3，包括接觸器(KM1)、 (KM2)及熱敏電阻；接 觸器KM1的主觸點(diǎn)連接直流輸入電路1的回路中，接觸器KM2的主觸點(diǎn)連接交流輸 入電路2的回路中，接觸器KM1的輔助常閉觸點(diǎn)串聯(lián)一熱敏電阻(PTC型)，并連接
在接觸器(KM2)的1組觸點(diǎn)上。
所述的直流輸入電路l通過交直流選擇電路3和直流升壓電路4串聯(lián)，直流升 壓電路4通過外圍控制電路與主控MCU12連接。
所述的直流升壓電路4，其升壓電感Ll正向串聯(lián)二極管D2，絕緣柵型晶體管IGBT 5的漏極連接二極管D2的正極。
在直流濾波電路6中，電容C1、C2串聯(lián)，電阻R1并聯(lián)于電容C1，電阻R2并聯(lián) 于電容C2。
在直流輸入電路1的輸入端串聯(lián)一個(gè)防止直流正、負(fù)極反接的二極管D1。 在交流輸入電路2的輸入端連接一個(gè)三相交流濾波器LB1 ，對(duì)輸入的交流電源 10 進(jìn)行濾波。
所述的逆變器7包括由絕緣柵型晶體管Ql至Q6組成的逆變模塊IPM。 Ql和Q4 串聯(lián)，Q2和Q5串聯(lián)，Q3和Q6串聯(lián)；
Ql的源極連接Q4的漏極，Q2的源極連接Q5的漏極，Q3的源極連接Q6的漏極；
Ql、 Q2和Q3的漏極分別連接逆變器7直流輸入的正端； 15 Q4、 Q5和Q6的源極分別連接逆變器7直流輸入的負(fù)端。
應(yīng)用本實(shí)用新型的應(yīng)急通風(fēng)控制方法，其主要工作流程是
由主控MCU12通過交直流選擇電路3檢測(cè)交流輸入電路2的輸入電源是否正常；
當(dāng)檢測(cè)到交流電源正常情況下，接通交流電源，三相交流電通過濾波器LB1濾 波后，通過接觸器KM2接至交流整流電路5的整流橋BR1進(jìn)行整流。 20 整流后通過逆變器7后，供通風(fēng)機(jī)8工作。
通風(fēng)機(jī)8此時(shí)使用AC380V電源供電。同時(shí)，主控MCU12根據(jù)需要關(guān)閉或打開新 風(fēng)閥11、回風(fēng)閥10。
當(dāng)打開新風(fēng)閥ll時(shí)，室外的新鮮空氣通過新風(fēng)閥ll，與室內(nèi)空氣混合后，由通 風(fēng)機(jī)8吹向室內(nèi)。
25 關(guān)閉新風(fēng)閥ll，只開啟回風(fēng)閥10時(shí)，則空氣只在車廂內(nèi)部循環(huán)。
當(dāng)主控MCU12檢測(cè)到無交流輸入電源時(shí)，交直流選擇電路3中的接觸器KM2被 斷開，同時(shí)接觸器KM1被吸合，直流回路被接通，接觸器KM1的輔助常閉觸點(diǎn)從直 流回路中被斷開。
當(dāng)所述的空調(diào)器剛上電時(shí)，交直流選擇電路3中的接觸器KM2、 KM1均處于斷開
狀態(tài)。熱敏電阻(PTC型)串聯(lián)在交流回路中，并接通三相交流中的兩相電源對(duì)直流 濾波電路(6)中電容器預(yù)充電，以防止上電沖擊。熱敏電阻具有正溫度系數(shù)，即當(dāng)電 流通過它時(shí)，溫度升高，隨著溫度的升高，阻值變大。
熱敏電阻PTC串接在接觸器KM1的長(zhǎng)閉輔助觸點(diǎn)上，在KM1處于斷開狀態(tài)時(shí)， 5 此觸點(diǎn)是閉合的。反之，則處于斷開狀態(tài)。
即使接觸器KM1或KM2由于故障未動(dòng)作，熱敏電阻PTC長(zhǎng)期串接在電源回路中， 也不會(huì)引起故障，因?yàn)殡S著電路中電流的增加，PTC電阻溫升的增高，其電阻值變大， 起到限制電流增加的作用。
接通直流回路以后，直流輸入電路l通過直流升壓電路4接入逆變器7。 10 直流電源通過升壓模塊，將DC110V升至較高的直流電源，然后再接入逆變器7。
通過逆變?cè)衮?qū)動(dòng)通風(fēng)機(jī)工作。
同時(shí)主控MCU12控制打開新風(fēng)閥11，在通風(fēng)機(jī)8的作用下，將室外的新鮮空氣 吹向室內(nèi)，達(dá)到應(yīng)急通風(fēng)的作用。
各種作狀態(tài)均可通過通訊總線，送至線控器9或總控器14進(jìn)行顯示。 15 直流升壓電路4采用三洋PFC模塊STK762-921芯片，模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖4所示。
由于空調(diào)器應(yīng)急通風(fēng)控制裝置增加了升壓處理，將逆變器7的輸入直流電壓升 高，使通風(fēng)機(jī)8能夠在緊急情況下，仍能以較高速率運(yùn)轉(zhuǎn)，保障了通風(fēng)量。
權(quán)利要求1、一種空調(diào)器應(yīng)急通風(fēng)控制裝置，其交流輸入電路(2)通過交直流選擇電路(3)連接交流整流電路(5)；直流輸入電路(1)通過交直流選擇電路(3)與交流整流電路(5)的輸出并聯(lián)后，連接直流濾波電路(6)；直流濾波電路(6)通過逆變器(7)與通風(fēng)機(jī)(8)相連接，主控MCU(12)電路分別與檢測(cè)電路(13)、交直流選擇電路(3)、逆變器(7)、回風(fēng)閥(10)和新風(fēng)閥(11)相連接，其特征在于所述控制系統(tǒng)的交直流選擇電路(3)，包括接觸器(KM1)、(KM2)及熱敏電阻；接觸器(KM1)的主觸點(diǎn)連接直流輸入電路(1)的回路中，接觸器(KM2)的主觸點(diǎn)連接交流輸入電路(2)的回路中，接觸器(KM1)的輔助常閉觸點(diǎn)串聯(lián)一熱敏電阻(PTC型)，熱敏電阻連接在接觸器(KM2)的1組觸點(diǎn)上。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的空調(diào)器應(yīng)急通風(fēng)控制裝置，其特征在于所述的直流 15輸入電路(l)通過交直流選擇電路(3)和直流升壓電路(4)串聯(lián)，直流升壓電路(4)通過外圍控制電路與主控MCU(12)連接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的空調(diào)器應(yīng)急通風(fēng)控制裝置，其特征在于所述的直流 升壓電路(4)，其升壓電感(Ll)正向串聯(lián)二極管(D2),絕緣柵雙極晶體管(IGBT) 的漏極連接二極管(D2)的正極。
4、根據(jù)權(quán)利要求l、 2或3所述的空調(diào)器應(yīng)急通風(fēng)控制裝置，其特征在于在直流濾波電路(6)中，電容(Cl)、 (C2)串聯(lián)，電阻(Rl)并聯(lián)于電容(Cl)，電阻 (R2)并聯(lián)于電容(C2)。
5、根據(jù)權(quán)利要求4所述的空調(diào)器應(yīng)急通風(fēng)控制裝置，其特征在于在直流輸入 電路(l)的輸入端串聯(lián)一個(gè)防止直流正、負(fù)極反接的二極管(Dl)。
6、根據(jù)權(quán)利要求5所述的空調(diào)器應(yīng)急通風(fēng)控制裝置，其特征在于在交流輸入電路(2)的輸入端連接一個(gè)三相交流濾波器(LB1)。
7、根據(jù)權(quán)利要求6所述的空調(diào)器應(yīng)急通風(fēng)控制裝置，其特征在于所述的逆變 器(7)包括由絕緣柵型晶體管(Q1至Q6)組成的逆變模塊(IPM)，其中， (Ql)和(Q4)串聯(lián)，(Q2)和(Q5)串聯(lián)，(Q3)和(Q6)串聯(lián)； (Ql)的源極連接(Q4)的漏極，(Q2)的源極連接(Q5)的漏極，(Q3)的源 極連接(Q6)的漏極；(Ql)、 (Q2)和(Q3)的漏極分別連接逆變器(7)直流輸入的正端； (Q4)、 (Q5)和(Q6)的源極分別連接逆變器(7)直流輸入的負(fù)端。
專利摘要本實(shí)用新型所述的空調(diào)器應(yīng)急通風(fēng)控制裝置，采用直流和交流電回路共用濾波電路和逆變器結(jié)構(gòu)的電路設(shè)計(jì)，且驅(qū)動(dòng)應(yīng)急通風(fēng)機(jī)工作的是直流升壓后再進(jìn)行逆變的較高頻、較高電壓值的三相交流電源。采用集成化的交、直流檢測(cè)和切換回路，交、直流電共用一組濾波電路和逆變器，以實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)化電路結(jié)構(gòu)、提高控制系統(tǒng)集成化能力。所述控制系統(tǒng)的交直流選擇電路，包括接觸器(KM1)、(KM2)及熱敏電阻。接觸器(KM1)的主觸點(diǎn)連接在直流輸入電路的回路中，接觸器(KM2)的主觸點(diǎn)連接在交流輸入電路(2)的回路中。在接觸器(KM1)的輔助常閉觸點(diǎn)串聯(lián)一熱敏電阻，熱敏電阻連接在接觸器(KM2)的1組觸點(diǎn)上。
文檔編號(hào)F24F11/00GK201066176SQ200720003268
公開日2008年5月28日 申請(qǐng)日期2007年2月2日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月2日
發(fā)明者張寶恒, 曾祥學(xué), 王華雷 申請(qǐng)人:萊蕪市三和科技有限公司