第1章绪论
1.1问题的提出及研究意义
压缩机作为空调系统制冷的主要动力来源，对空调制冷具有重要作用。以往的空调压缩机采用定转速控制，只是通过压缩机的开停来调节车内温度，这样导致电机启动电流冲击大、系统效率低、温度不稳定和制冷能力低等缺点。后来变频空调的出现弥补了通断空调的这些不足，不仅节能而且制冷效果好。国内外研宄者纷纷投入大量的精力来研究变频空调的控制系统。传统控制方法一般采用常规PID控制，由于其具有简单、实用和易于实现的特点，在空调控制的实际应用特别广泛。但是由于空调系统具有多变量、非线性和强稱合等特点，传统的控制方法和策略在控制精度和灵敏度等都存在很大的不足，达不到很好的控制作用和预期效果。智能控制解决了以往控制需要控制对象精确模型的缺点，且可以弥补传统控制方法的很多不足。同时通过人们不断的研究，智能控制具有了自寻优的特性。智能控制在空调控制系统的应用也存在很多的问题和不足，本文将不仅对动车组变频空调进行仿真分析，而且对控制策略做进一步的优化，同时对动车组变频空调做故障检测分析。
1.2国内外研究现状
在控制系统中，当前常规PID控制在国内外得到广泛的应用，尤其是广泛应用于空气调节。主要是因为这种控制方法具有适用性强、技术完善、参数易于调整、易于控制、成本较低、容易实现等优点，而且具有一定的鲁棒性。八十年代年，Shavit等研宄了如何通过控制执行器和阀门来实现制冷去湿。九十年代，Kalman等人为了实现温度和湿度的调节，首次采用常规PID控制来调整蒸发器与压缩机的电机转速。其主要是提出了系统的两种控制策略和PID参数的解析整定方法，并且建立了相关系统的数学模型。虽然现在PID控制广泛应用于空气调节，但是PID调节具有一个非常大的缺点，PID控制.器的参数不能随着系统模型参数的改变而改变，导致了系统性能变差或者产生振荡。传统PID控制很难满足空调系统控制的要求主要是因为空调系统具有延迟大、动态性强、非线性以及温湿度之间相互依赖性强的特点。人们又转向神经网络控制、模糊控制和自适应控制等相对高级的控制方法丨8]。
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第2章动车组空调系统工作机理分析
2.1空调系统组成结构及原理
CRH2型动车组每辆车下均设两台空调机组。空调机组的控制由内置的变频装置完成，变频装置通过比较空调显示设定器设定的温度值和客室内检测温度值，对空调机组的压缩机、室外送风机、室内送风机进行变频控制，对电加热器进行通断控制，实现对客室空气的制冷及加热。为了保证客室内正常压力和换气，每辆车的地板下安装了新风供给和废气排放一体的换气装置，并且空调机组和换气装置在车下与通风系统向量。每台空调机组向客室内提供新风量12m3/min,回风量48m3/niin，总通风量为60m3/min，换气装置提供新风并排出客室内多余的废气（24m3/min)。额定条件时，空调机组的制冷能力为37.21kw/台，制热能力为24kw/台。
2.2动车组空调运行控制过程分析
由于列车出现某些问题且符合相应条件时，控制系统发出强制减半指令，空调接受强制减半指令后进行上限运行模式P3的固定运行。比如一侧主变压器出现故障，列车进行3次扩展供电，这时整列车设备都是通过一个主变压器进行供电，为了给主变压器减压，控制系统会给空调发出强制减半制冷的指令。如果在设定运行模式P4?P6的允许场合、接受减半指令后、压缩机为设定运行模式P3运行频率后进行单机运行；如果运行模式设定在P3以下的场合就在设定的运行状态下运行。
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第3章动车组空调系统控制系统的建模.............12
3.1动车组空调控制系统的整体建模.............12
3.2压缩机电机矢量控制系统的理论分析与建模...........14
第4章动车组变频空调W仿真及优化..............30
4.1动车组空调系统的仿真结果及分析...........30
4.1.1动车组变频空调与通断式控制空调的运行比较...............30
第5章动车组空调故障的仿真与研究分析.............48
5.1压缩机相关故障................48
第5章动车组空调故障的仿真与研究分析
5.1压缩机相关故障
上述四种保护开关的作用分别是：采用过热继电器以防止压缩机工作电流超过额定电流时烧坏压缩机；内部热保护是防止压缩机本身温度过高而损坏压缩机；低压开关保护防止压缩机吸入的制冷剂压力过低而产生过热现象，使压缩机产生损坏，当压缩机吸气压力小于1.9bar时，低压压力开关断开；高压开关防止压缩机送出的制冷剂压力过高而产生阀片损坏、高压部分管路破裂等现象，当高压压力高于26.5 ±1.0 bar时，高压压力幵关触点打开（23 ±1.0 bar时自动恢复，触点闭合)。空调机组在运行中，产生的故障分为轻故障和重故障；轻故障可自动恢复，但一般轻故障连续重复发生多次且满足相应条件时将判定为重故障，空调机组制冷或制热变锁定，只能通风，此时需手动将主、控制电都断开后再合上才能重启。
5.2逆变器相关故障
导致上述故障的原因都有异同，导致斩波器输入过电压的原因是控制卡不良或者斩波器输入电压不良，通过重启是可以消除故障的；导致其他故障可能是元件破损或者接线短路，这些故障对空调元件的损害特别大，不能单单通过重启就能消除的。所以对于斩波器输入过电压釆用自动复位的处理方法，对于其他故障采用a或者b处理方法。逆变器在运行中，产生的故障分为轻故障和重故障；轻故障可自动恢复，但一般轻故障连续重复发生多次且满足相应条件时将判定为重故障，空调机组停机，此时需手动将主、控制电都断开后再合上才能重启。当出现轻故障时采用自动复位，对空调运行动作及制冷效果的影响很小，几乎可以忽略不计，所以就不对这方面进行仿真研宄，只是对出现重故障的情况进行仿真及深入研究。
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结论
(1)本文基于电压空间脉宽调制方法的基础上，通过研究CRH2空调系统压缩机电机的矢量控制变频调速系统，建立了三相异步电机矢量控制调速系统的数学模型，运用Matlab/Simulink软件，建立了带转矩内环的转速、磁链的双闭环矢量控制的交流异步电机调速系统仿真模型。良好的仿真结果说明了本文设计的带转矩内环的转速、磁链的双闭环矢量控制系统能改善稳态和动态性能，动态响应迅速，系统稳定，能够很好的实现压缩机转速的变频控制。(2)建立了车内环境的模型，能真实有效的仿真在制冷量及各项热负荷变化下的客室温度的变化。根据已有的气象资料，建立了各项热负荷的模型。仿真结果表明，建立的太阳辐射热、车体隔热壁传热、车内人员散热量、机电设备散发热量和新风热负荷的模型与实际的动车运行中遇到的情况相符，能够很好的模拟动车实际运行中的各项热负荷。(3)对动车组变频空调和通断空调的启动和运行进行了比较，结果表明，首先相比于通断式空调，变频空调启动电流小、启动瞬时功率小，所以对电机及损害小且耗能少；然后相比于通断式空调，变频空调可使客室温度波动较小，可以提高乘车舒适度，同时变频空调能更快地达到温度设定值，而且要比通断式空调节能。从以上两点可以看出变频空调在安全运行、设备正常、旅客舒适性和节能方面较通断空调都有很大的优势，所以采用变频空调会更合适。
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参考文献（略）