电气柜温度湿度控制系统和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电气设备领域，特别涉及一种电气柜温度湿度控制系统和方法。
【背景技术】
[0002]电气柜内的温度和湿度保持在合理的范围之内对保证电气柜的可靠性及寿命十分重要。电气柜内分布着诸多电器元件，若电气柜内温度过高，轻则导致元器件降额使用，重则导致元器件过温损毁，系统无法正常工作；若电气柜内湿度过高，则将导致柜体内出现凝露，一方面导致各种电器元件因电化学腐蚀损坏，影响电气柜的可靠性及寿命，另一方面因凝露导致的电气连接短路可能会引起系统工作异常，甚至酿成事故。
[0003]目前电气柜降温大多采用风冷散热方式，通过风扇将电气柜内的热空气抽出去达到散热目的。电气柜除湿大多采用电加热器持续通电的方法，此方法的缺陷是电加热器持续加热，影响柜体降温，使得降温和除湿无法兼顾。
【发明内容】
[0004]本发明实施例所要解决的一个技术问题是电气柜的降温和除湿无法兼顾的问题。
[0005]根据本发明实施例的一个方面，提供一种电气柜温度湿度控制系统，包括:蒸发器；膨胀阀；和膨胀阀控制装置；其中，所述膨胀阀设置在所述蒸发器与制冷剂储存器之间，所述膨胀阀控制装置与所述膨胀阀电连接，用于调节所述膨胀阀的开度，所述蒸发器能够与电气柜内部的空气进行热交换。
[0006]在一个实施例中，所述系统还包括:温湿度控制单元；其中，所述温湿度控制单元与所述膨胀阀控制装置电连接，用于根据电气柜内部的温度和湿度向所述膨胀阀控制装置传输控制信号，所述膨胀阀控制装置用于根据所述温湿度控制单元传输的控制信号调节所述膨胀阀的开度。
[0007]在一个实施例中，所述温湿度控制单元用于根据电气柜内部的温度和湿度计算凝露点温度，如果凝露点温度高于预设温度，根据电气柜内部的温度与凝露点温度的差值生成控制信号并传输给所述膨胀阀控制装置，如果凝露点温度低于预设温度，根据电气柜内部的温度与预设温度的差值生成控制信号并传输给所述膨胀阀控制装置。
[0008]在一个实施例中，所述系统还包括:温湿度检测单元；其中，所述温湿度检测单元与所述温湿度控制单元电连接，用于检测电气柜内部的温度和湿度，并传输给所述温湿度控制单元。
[0009]在一个实施例中，所述温湿度检测单元包括至少一个温度传感器和至少一个湿度传感器，各个温度传感器和各个湿度传感器分布在电气柜内部的各个监控点处。
[0010]在一个实施例中，所述系统还包括排水阀，用于将所述蒸发器产生的冷凝水排出电气柜。
[0011 ] 在一个实施例中，所述系统还包括风扇，所述蒸发器位于所述风扇形成的风路上。
[0012]在一个实施例中，所述风扇包括向电气柜内吹风的第一风扇和从电气柜内抽风的第二风扇，所述蒸发器位于所述第一风扇和所述第二风扇形成的风路上。
[0013]在一个实施例中，所述第一风扇和所述第二风扇分别固定在电气柜的两侧壁，所述蒸发器固定在与所述第二风扇同侧的电气柜的侧壁，并且位于所述第二风扇的下方。
[0014]根据本发明实施例的再一个方面，提供一种电气柜温度湿度控制方法，所述方法包括:调节膨胀阀的开度，以控制进入蒸发器的制冷剂的流量；蒸发器利用制冷剂降低电气柜内部的温度，并使电气柜内部的热空气冷凝，将冷凝水排出电气柜。
[0015]在一个实施例中，所述方法还包括:利用风扇在电气柜内部形成风路，将所述蒸发器设置在所述风扇形成的风路上。
[0016]在一个实施例中，所述风扇包括第一风扇和第二风扇，所述方法包括:第一风扇向电气柜内吹风，将电气柜内水平方向的湿热空气吹向蒸发器；蒸发器利用制冷剂降低电气柜内部的温度，并将第一风扇吹来的湿热空气冷凝，将冷凝水排出电气柜；蒸发器周围的干冷空气通过位于其上方的第二风扇的抽风作用向上流动，并通过第二风扇排出电气柜，以降低电气柜内竖直方向的温湿度。
[0017]在一个实施例中，所述调节膨胀阀的开度包括:根据电气柜内部的温度和湿度计算凝露点温度；如果凝露点温度高于预设温度，根据电气柜内部的温度与凝露点温度的差值调节膨胀阀的开度；如果凝露点温度低于预设温度，根据电气柜内部的温度与预设温度的差值调节膨胀阀的开度。
[0018]本发明利用蒸发器对电气柜的温度和湿度进行控制，既可以降低电气柜内部的温度，也可以使电气柜内部的热空气冷凝，冷凝水排出电气柜，从而有效降低电气柜的温度和湿度，兼顾温度和湿度的调节，在电气柜内形成相对恒温恒湿的环境。并且，通过调节制冷剂的流量，可以实现电气柜温湿度控制力度的调节。此外，本发明还提出并实现了根据电气柜的内部环境智能地对温湿度进行调节的方案。
[0019]通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
【附图说明】
[0020]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0021]图1是本发明电气柜温度湿度控制系统一个实施例的结构示意图。
[0022]图2是本发明电气柜温度湿度控制系统再一个实施例的结构示意图。
[0023]图3是本发明温湿度控制单元的控制过程示意图。
[0024]图4是本发明电气柜温度湿度控制系统又一个实施例的结构示意图。
[0025]图5A和图5B是风扇以及蒸发器的其中一种位置关系的正视图和侧视图。
[0026]图6是本发明电气柜温度湿度控制方法一个实施例的流程示意图。
[0027]图7是本发明电气柜温度湿度控制方法再一个实施例的流程示意图。
【具体实施方式】
[0028]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0029]为了解决电气柜降温和除湿无法兼顾的问题，提出本发明。
[0030]图1是本发明电气柜温度湿度控制系统一个实施例的结构示意图。
[0031]如图1所示，本实施例的电气柜温度湿度控制系统包括:蒸发器10 ;膨胀阀20 ;和膨胀阀控制装置30。其中，膨胀阀20设置在蒸发器10与制冷剂储存器之间，膨胀阀控制装置30与膨胀阀20电连接，用于调节膨胀阀20的开度，例如可以通过调节膨胀阀20驱动电路的占空比来调节膨胀阀20的开度，从而控制进入蒸发器10的制冷剂的流量。在本发明中，电连接包括电气连接或/和电信号连通，电信号连通包括有线和无线的连通方式。蒸发器10能够与电气柜内部的空气进行热交换，蒸发器10利用制冷剂降低电气柜内部的温度，并使电气柜内部的热空气冷凝，将冷凝水排出电气柜。冷凝水可以通过排水阀排出，排水阀可以设置在蒸发器10的下方，更加有利于冷凝水的排出。蒸发器的温湿度控制方案可以有效降低电气柜的温度和湿度，兼顾温度和湿度的调节，在电气柜内形成相对恒温恒湿的环境。并且，通过调节制冷剂的流量，可以实现电气柜温湿度控制力度的调节。
[0032]本发明还提出并实现了一种根据电气柜的内部环境智能地对温湿度进行调节的方案，下面具体说明。
[0033]图2是本发明电气柜温度湿度控制系统再一个实施例的结构示意图。
[0034]如图2所示，在图1所示实施例的基础上，本实施例的电气柜温度湿度控制系统还包括:温湿度控制单元40。其中，温湿度控制单元40与膨胀阀控制装置30电连接，用于根据电气柜内部的温度和湿度向膨胀阀控制装置30传输控制信号，膨胀阀控制装置30用于根据温湿度控制单元40传输的控制信号调节膨胀阀20的开度。从而实现根据电气柜的内部环境对温湿度进行智能地调节。
[0035]示例性地，如图3所示，温湿度控制单元40的控制过程如下:
[0036]S302，温度和湿度与凝露点温度呈一定的函数曲线关系，因此可以根据电气柜内部的温度和湿度计算凝露点温度。
[0037]示例性的，凝露点温度可以依据函数曲线关系通过计算得出。为了简化计算的复杂度，本发明还提出一种简化的凝露点计算方法。具体的，湿度为90%时，凝露点温度大概比室温低2°C左右；湿度为80%时，凝露点温度大概比室温低4°C左右；湿度为70%时，凝露点温度大概比室温低6°C左右；湿度为60%时，凝露点温度大概比室温低8°C左右。通过这种简化的计算方法可以更加快捷地计算出凝露点，并且可以降低对器件计算能力的要求。
[0038]S304，判断凝露点温度是否高于预设温度。
[0039]在控制初期，柜内温度较高，根据柜内的温度和湿度算出的凝露点温度也较高，往往高于预设温度，如果凝露点温度高于预设温度，执行S306，通过蒸发器10进行降温和除湿。如果凝露点温度低于预设温度，执行S308，如果凝露点温度基本等于预设温度，则可以不改变当前的控制条件。从而使得电气柜内的环境温度基本维持在预设温度，而湿度也被控制在一定范围内无法产生凝露。
[0040]S306，如果凝露点温度高于预设温度，计算电气柜内部的温度与凝露点温度的差值，根据电气柜内部的温度与凝露点温度的差值生成控制信号。然后执行S310。[0041 ] 其中，基于差值可以采用PI (proport1nal integral，比例和积分)调节方式生成控制信号。例如，采用PI调节器，将电气柜内部的温度与凝露点温度的差值的比例(P)和积分(I)通过线性组合构成控制量，对被控对象进行控制。
[0042]S308，如果凝露点温度低于预设温度，计算电气柜内部的温度与预设温度的差值，根据电气柜内部的温度与预设温度的差值生成控制信号。然后执行S310。