一种直流供电船用集装箱储能变频空调机组的制作方法

本发明属于机械设备技术领域，具体地说，涉及一种直流供电船用集装箱储能变频空调机组。

背景技术：

我国沿海及内河流域的航运对我国经济具有重要影响。随着航运的发展，集装箱储能供电船成为了沿海及内河航运的主力船型。

具体地，集装箱内部通常设置锂电池作为储能装置，用于储能。但是，储能装置在充放电的过程中容易发热，因此，集装箱内需要配置对应的空调，为储能装置降温，维持储能装置运行环境温度的稳定。

目前，集装箱内的空调主要通过以下两种方式供电：

一、采用柴油发电机输出交流电供给空调使用。柴油发电机运行过程中燃烧大量的柴油，会产生大量废气，造成空气污染和水域污染；此外，柴油发电机运行过程中噪音大，容易造成噪声污染。即这种供电方式不但没有起到节能减排的作用，而且投资成本较高，且在船舶上使用交流电的设备只有空调设备，容易造成资源浪费。

二、采用集装箱储能外置逆变器将储能蓄电池直流供电进行逆变为交流电，供空调使用。空调中各组件(风机、冷凝器、压缩机等)的电源都来自于逆变器逆变后的交流电，因此，空调需要的交流电量多。为了满足空调的交流电用量，需要配置的逆变器体积大，以将较多的直流电逆变为交流电。

由于逆变器体积大，不能集成设置在空调内与空调实现一体化设计。因此，需要将逆变器单独设置在集装箱内，占据了集装箱较大的空间，降低了集装箱的空间利用率。

综上所述，目前已有的方案主要是柴油发电机输出的交流电给空调供电；或者，通过外置逆变器将蓄电池直流电逆变为交流电供空调使用。这两种方案均不能同时达到节能减排、节约集装箱空间、降低集装箱建设投资成本的目的。严重阻碍了纯绿色电动船舶的发展。

有鉴于此，特提出本发明。

技术实现要素：

本发明的发明目的在于克服现有的集装箱空调机组不能同时达到节能减排，节约集装箱空间的问题，提供一种直流供电船用集装箱储能变频空调机组，使得集装箱储能变频空调机组能耗低，排放少，体积小，占用集装箱空间小，投资成本低。

为解决上述技术问题，本发明采用技术方案的基本构思是：一种直流供电船用集装箱储能变频空调机组，包括直流电源接入端口及压缩机模块，所述直流电源接入端口与压缩机模块电连接，所述压缩机模块包括压缩机和与压缩机电连接的直流转交流装置，所述直流转交流装置用于将直流电转变为交流电输送至压缩机。

进一步地，所述直流转交流装置为变频器，所述直流电源接入端口与变频器电连接，所述变频器与压缩机电连接，由直流电源接入端口输入的直流电经变频器变为频率可调的交流电输送到压缩机。

进一步地，所述压缩机模块包括滤波器，所述滤波器分别与直流电源接入端口和变频器电连接，所述直流电由直流电源接入端口输入，经滤波器滤波输送至变频器。

进一步地，所述压缩机模块包括预充电装置，所述预充电装置设置在滤波器与变频器之间，分别与滤波器和变频器电连接，由滤波器输出的直流电经过预充电装置输出至变频器。

进一步地，包括风机模块，所述风机模块包括通风机、冷凝风机和第一直流降压装置，所述第一直流降压装置具有电压输入端和电压输出端，所述直流电源接入端口与所述电压输入端电连接，所述电压输出端分别与通风机和冷凝风机电连接，由直流电源接入端口输出的高压直流电经第一直流降压装置转换成低压直流电输送至通风机和冷凝风机。

进一步地，包括控制模块，所述控制模块包括第二直流降压装置和与压缩机模块、风机模块电连接的控制板，所述控制板用于控制压缩机模块和风机模块，所述第二直流降压装置包括电压输入端和电压输出端，所述直流电源接入端口与所述电压输入端电连接，所述电压输出端与控制板电连接，由直流电源接入端口输出的高压直流电经第二直流降压装置转换成低压直流电输送至控制板。

进一步地，所述控制板上具有用于接收通讯信号的通讯接口，所述控制板根据接收到的通讯信号控制压缩机模块和风机模块。

进一步地，包括内部具有中空腔室的电控盒，所述压缩机模块、风机模块和控制模块集成设置在所述电控盒内。

进一步地，包括内部具有中空腔室的集装箱和空调箱体，所述空调箱体的外周侧壁上具有固定法兰，所述空调箱体嵌设在所述的集装箱的箱体侧壁上并通过固定法兰与集装箱固定。

进一步地，所述空调箱体内具有隔板，所述隔板将中空腔室分为第一腔室和第二腔室，所述第一腔室位于集装箱的箱体内部，第二腔室位于集装箱的箱体外部，所述电控盒设置在所述第二腔室内。

采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果。

1、通过设置直流电源接入端口给空调机组接入直流电源，并设置直流转交流装置，将直流电转变为交流电输送至压缩机，有效减少了污染物的排放，且噪音小；直流转交流装置输出的交流电仅供给压缩机，因此，交流电的需求量少，对应的直流转交流装置的体积小，直流转交流装置能够集成设置在空调机组内，无需单独设置，不占用集装箱空间，增加了集装箱的空间利用率。

2、通过设置变频器将直流电转变为交流电输送至压缩机，保证了压缩机的正常运行，同时，变频器可拓宽供电电压范围，实现空调机组压缩机的变频控制，达到不同运行环境下节能的目的，保证有更多的电能为船舶提供动力。

3、通过设置滤波器滤除外界电网的高频脉冲对电路的干扰，保证空调机组的运行稳定性，同时能够减少开关电源时产生的脉冲对外界的电磁干扰。

4、通过设置预充电装置进行限流预充电，减少电源接通瞬间的输入冲击电流，保证变频器工作的可靠性。

5、通过设置第一直流降压装置为风机模块提供低压直流电，使得通风机和冷凝风机正常运行，客户可以根据需求对风量进行调控，以满足集装箱内部风场均匀性要求，同时，输出的电压较低，既保证了空调组件的用电安全性，又节约了风机模块的用电量。

6、通过设置第二直流降压装置为控制模块提供低压直流电，既能保证控制板正常工作，又能节约直流电。

7、通过设置用于接收通讯信号的通讯接口，实现远程控制与数据传输，进一步实现无人值守，降低储能集装箱运营和后续维护成本。

8、通过将压缩机模块、风机模块和控制模块集成设置在电控盒内，布局合理，尽可能少地占用了空调内的空间，有效缩减了空调的体积。

9、通过隔板将中空腔室分为第一腔室和第二腔室，第一腔室位于集装箱的箱体内部，第二腔室位于集装箱的箱体外部，电控盒设置在所述第二腔室内，方便在集装箱的箱体外部开盖对空调机组进行维护。

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。

附图说明

附图作为本发明的一部分，用来提供对本发明的进一步的理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。在附图中：

图1是本发明的空调机组轴测图；

图2是本发明空调机组的一种剖视图；

图3是本发明空调机组的又一种剖视图；

图4是本发明压缩机模块电路连接示意图；

图5是本发明风机模块电路连接示意图；

图6是本发明控制模块电路连接示意图。

图中：1、直流电源接入端口；2、压缩机；3、变频器；4、滤波器；5、预充电装置；6、通风机；7、冷凝风机；8、第一直流降压装置；9、控制板；10、第二直流降压装置；11、通讯接口；12、空调箱体；13、控制屏；14、冷凝器；15、控制组件；16、固定法兰。

需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本发明的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明公开了一种直流供电船用集装箱储能变频空调机组，可以通过蓄电池直接向空调提供直流动力电，一般为dc640v。

如图1至图6所示，包括直流电源接入端口1及压缩机模块。所述直流电源接入端口1与压缩机模块电连接。所述压缩机模块包括压缩机2和与压缩机2电连接的直流转交流装置，所述直流转交流装置用于将直流电转变为交流电输送至压缩机。

本发明通过设置直流电源接入端口1给空调机组接入直流电源，并设置直流转交流装置，将直流电转变为交流电输送至压缩机2，有效减少了污染物的排放，且噪音小。

直流转交流装置输出的交流电仅供给压缩机，因此，交流电的需求量少，对应的直流转交流装置的体积小，直流转交流装置能够集成设置在空调机组内，无需单独设置，不占用集装箱空间，增加了集装箱的空间利用率。

直流电源可由蓄电池提供，蓄电池可在用电低峰期充电，用电高峰期放电，既合理地利用了电能，又使得空调机组能够在欠压状态下维持使用，具有能耗低、排放少、噪音小、成本低的特点。

作为本发明的一种实施例，所述直流转交流装置为变频器3。变频器3主要由滤波、逆变(直流变交流)、制动单元、驱动单元、检测单元、微处理单元等组成。变频器靠内部igbt的开断来调整输出电源的电压和频率，根据实际需要来提供所需要的电源电压，进而达到节能、调速的目的。

所述直流电源接入端口1与变频器3电连接，用于将直流电输送至变频器3；所述变频器3与压缩机2电连接，由直流电源接入端口1输入的直流电经变频器3变为频率可调的交流电输送到压缩机2。

本实施例通过设置变频器3可以将供电电压为dc640v的直流电压拓宽到dc500v-dc720v，并将直流电转化为交流电，保证压缩机2的正常运行。同时，变频器3能够实现对空调机组压缩机2的变频控制，达到不同运行环境下节能的目的，保证有更多的电能为船舶提供动力。

作为本发明的另一种实施例，压缩机模块还包括滤波器4。具体地，所述滤波器4为emi滤波器。所述滤波器4分别与直流电源接入端口1和变频器3电连接，所述直流电由直流电源接入端口1输入，经滤波器4滤波输送至变频器3。

本发明通过设置滤波器4滤除外界电网的高频脉冲对电路的干扰，保证空调机组的运行稳定性。同时，经滤波器4滤波能够减少开关电源时产生的脉冲对外界的电磁干扰，保证船舶体系的稳定性。

作为本发明的又一种实施例，所述压缩机模块还包括预充电装置5。所述预充电装置5设置在滤波器4与变频器3之间，分别与滤波器4和变频器3电连接。由滤波器4输出的直流电经过预充电装置5输出至变频器3，对滤波电容进行限流预充电。

本实施例通过设置预充电装置5对滤波电容进行限流预充电，减少电源接通瞬间的输入冲击电流，保证了变频器3工作的可靠性。

本发明中的直流供电船用集装箱储能变频空调机组还包括风机模块。如图1至图3和图5所示，所述风机模块包括通风机6、冷凝风机7和第一直流降压装置8。具体地，通风机6采用dc48v后倾角离心风机，具有大风量，大静压的特点。

第一直流降压装置8具有电压输入端和电压输出端。所述直流电源接入端口1与第一直流降压装置8的电压输入端电连接，第一直流降压装置8的电压输出端分别与通风机6和冷凝风机7电连接。由直流电源接入端口1输出的高压直流电经第一直流降压装置8转换成低压直流电输送至通风机6和冷凝风机7，以使得通风机6和冷凝风机7正产运行。

具体地，直流电源接入端口1输出dc640v的直流电，dc640v的直流电经过第一直流降压装置8转化为dc48v的直流电，并将dc48v的直流电输送至通风机6和冷凝风机7。

本实施例通过设置第一直流降压装置8为风机模块提供低压直流电，使得通风机6和冷凝风机7正常运行，客户可以根据需求对风量进行调控，以满足集装箱内部风场均匀性要求。同时，输出的电压较低，既保证了空调组件的用电安全性，又节约了风机模块的用电量。

作为本发明的一种实施例，直流供电船用集装箱储能变频空调机组还包括控制模块。如图1至图3和图6所示，所述控制模块包括第二直流降压装置10和与压缩机模块、风机模块电连接的控制板9，所述控制板9用于控制控制组件15运行。其中，控制组件15包括压缩机模块、风机模块、冷凝器14、蒸发器、四通阀、节流装置等。通过控制板9控制控制组件15实现空调的制热、制冷、除湿、通风、变频调节功能。

进一步地，空调箱体12上具有控制屏13，控制屏13与空调箱体12内部的控制板9电连接/通讯连接。操作人员可通过操控控制屏13控制空调实现空调的制热、制冷、除湿、通风、变频调节功能。

本实施例中，第二直流降压装置10包括电压输入端和电压输出端。所述直流电源接入端口1与第二直流降压装置10的电压输入端电连接；第二直流降压装置10的电压输出端与控制板9电连接。由直流电源接入端口1输出的高压直流电经第二直流降压装置10转换成低压直流电输送至控制板9。

具体地，直流电源接入端口1输出dc640v的直流电，dc640v的直流电经过第二直流降压装置10转化为dc24v的直流电，并将dc24v的直流电输送至控制板9。

本实施例中，通过设置第二直流降压装置10为控制模块提供低压直流电，dc24v为安全电压，保证了空调机组在控制过程中的安全性，在控制板9正常工作的同时，节约了直流电。

作为本发明的又一种实施例，所述控制板9上具有用于接收通讯信号的通讯接口11。具体地，所述通讯接口11为rs485通讯接口。所述控制板9根据通讯接口11接收到的通讯信号控制压缩机模块和风机模块运行。

本实施例中通过设置用于接收通讯信号的通讯接口11，实现远程控制与数据传输，进一步实现无人值守，降低储能集装箱运营和后续维护成本。

作为本发明的另一种实施例，直流供电船用集装箱储能变频空调机组包括内部具有中空腔室的电控盒，所述压缩机模块、风机模块和控制模块集成设置在所述电控盒内。通过将压缩机模块、风机模块和控制模块集成设置在电控盒内，布局合理，尽可能少地占用了空调内的空间，有效缩减了空调的体积。

本发明的直流供电船用集装箱储能变频空调机组通过蓄电池提供直流电。

直流供电船用集装箱储能变频空调机组包括内部具有中空腔室的集装箱和空调箱体12，所述空调箱体12的外周侧壁上具有固定法兰16。所述空调箱体12嵌设在所述的集装箱的箱体侧壁上并通过固定法兰16与集装箱固定。

所述空调箱体12内具有隔板，所述隔板将中空腔室分为第一腔室和第二腔室，所述第一腔室位于集装箱的箱体内部，第二腔室位于集装箱的箱体外部，所述电控盒设置在所述第二腔室内。本发明方便在集装箱的箱体外部开盖对空调机组进行维护。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明方案的范围内。

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