基于变频技术的YZ25型客车空调控制系统的改进设计与研究

摘要

随着我国经济发展和铁路的不断扩张，越来越多的旅客出行交通工具的第一选择为列车。我国目前除了飞速发展中的高速铁路，普通铁路客车的运力也占有很大比重。然而，普通铁路客车的空调系统仍存在着很多问题，如温度波动大、空气干燥、氧气含量不足等，造成旅客的很多不舒适如头闷、感到寒冷、口干舌燥等，极大的影响了旅客的乘车体验。针对当前普通铁路客车的大量需求以及其空调系统存在的问题，本文完成了基于变频技术的YZ25型客车空调控制系统的改进设计。
　　本文以YZ25型客车为研究对象，以提升旅客舒适度为目标，对客车空调控制系统进行具体的改进设计。论文主要研究主要内容如下：
　　（1）针对铁路客车空调的舒适性问题，引入预测平均评价（PMV）指标，采用间接PMV方法计算铁路客车空调的最佳设定温度，从根本上将关乎到人体热舒适的各个因素都考虑进去。
　　（2）建立铁路客车车厢温度环境模型，为之后的铁路客车空调控制系统的设计和仿真提供极大便利和效率。
　　（3）通过分析国内现行 YZ25型客车空调的运行原理以及其控制方案，选出压缩机、通风机和新风门三个主要机构进行控制方案改进设计。并设计铁路客车空调模糊控制器，通过Simulink对该控制器进行仿真分析，确定了控制算法的有效性和可靠性。
　　（4）选用西门子公司的S7-200型PLC作为铁路客车空调控制系统的控制核心，选用步科公司的ET070型7英寸触摸屏作为人机界面。通过组态软件完成铁路客车空调控制系统的操作界面设计，通过S7-200与触摸屏、各个传感器以及空调执行机构的连接，实现对铁路客车空调的控制，为在现场应用控制装置的研究奠定了基础。
　　本文通过将人体舒适度纳入到空调最佳温度的计算和设定中，从根本上保证了空调是提升舒适度的功效；建立了车厢温度环境模型，并采用变频控制技术，重新设计了客车空调模糊控制器，通过仿真分析对比，证明了控制算法的有效性和可靠性。以 PLC为控制核心，触摸屏作为人机接口，完成了铁路客车空调控制系统的软硬件设计，对铁路客车空调舒适性的改善具有现实意义。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

1 绪论

1.1 研究背景

1.2 研究目的及意义

1.3 研究现状

1.4 主要研究内容

1.5 论文章节及安排

2 铁路客车空调系统的工作原理

2.1 客车空调的基本原理

2.2 KLD29型列车空调简介

2.3 变频空调的工作原理

2.4 控制对象的选取

2.5 本章小结

3 车厢温度环境模型的建立

3.1 概述

3.2 各部分热量功率的计算

3.3 本章小结

4 模糊控制器的设计

4.1 预测平均评价指标（PMV）

4.2 模糊控制器的设计

4.3 本章小结

5 铁路客车空调控制系统仿真及分析

5.1 概述

5.2 车厢温度仿真模块

5.3 铁路客车空调控制模块

5.4 仿真及分析

5.5 本章小结

6 铁路客车空调控制系统软硬件设计

6.1 空调控制系统概述与控制器的选取

6.2 空调控制系统选型及连接

6.3 空调控制系统软件设计

6.4 本章小结

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果