一種多速節(jié)能空調(diào)設計說明書

明書(節(jié)能減排大賽國家二等獎)一、研制背景及意義，我國城市空調(diào)普及率已經(jīng)超過55%。對于空調(diào)這樣的高耗能電器(額定功率735-1500w)，就其占有率來說，節(jié)能潛力巨大。目前市場上普遍使用的空調(diào)節(jié)能技術(shù)和措施種類繁多，主要集中在改良壓縮機，無級變頻技術(shù)，節(jié)能制冷劑和添加劑和改善冷凝器蒸發(fā)器這四個方面，但是上述技術(shù)普遍存在成本較高、節(jié)能效果不十分明顯的特點。本方案經(jīng)過廣泛的市場調(diào)研和分析，縮機節(jié)能制冷劑和添加劑改善冷凝器蒸發(fā)器節(jié)能效果同使用環(huán)境密切相關(guān)度階段階段好好高高高低空調(diào)的變頻技術(shù)成為未來發(fā)展的必然趨勢，定頻空調(diào)由于能耗大、噪聲大等缺點只能漸被淘汰，但變頻空調(diào)比定頻空調(diào)的價格高出很多，經(jīng)調(diào)查可知目前大部分的家用空調(diào)市場仍被定頻空調(diào)所占有，要改變空調(diào)耗能過大的現(xiàn)狀則設計出一種新型節(jié)能且成本低廉的空調(diào)。本方案的多速變頻空調(diào)由于同樣具有變頻的功能且主電路簡單，易于控制，而降低了變頻器的成本，公眾更易于接受。在加入節(jié)電開關(guān)后則更加節(jié)能。在電力電子器件制造技術(shù)和計算機技術(shù)日新項目的研究將具有良好的發(fā)展前景。交交變頻技術(shù)在現(xiàn)有的電力電子技術(shù)基礎上早已達到成熟階段，市場上的交交變頻器也層出不窮，且都具有良好的變頻性能，但將交交變頻技術(shù)應用于空調(diào)變頻調(diào)速系統(tǒng)的實例尚未出現(xiàn)。通過對主流空調(diào)節(jié)能技術(shù)的調(diào)查對比，發(fā)現(xiàn)將交交變頻技術(shù)應用于空調(diào)壓縮機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的目前市場上的空調(diào)分為定頻空調(diào)和變頻空調(diào)兩種。由于供電頻率不能改變，定頻空調(diào)的壓縮機轉(zhuǎn)速基本不變，所有它不能通過調(diào)節(jié)壓縮機控制制冷量，而是通過調(diào)節(jié)風機轉(zhuǎn)速的方式來調(diào)節(jié)房間溫度高低，所以定頻空調(diào)雖然能調(diào)節(jié)制冷能力，但壓縮機的功耗卻居高不下。與之相快，空調(diào)器制冷(熱)量就大；而當供電頻率較低時，空調(diào)器制冷(熱)量就小。所以變頻空調(diào)更加節(jié)能環(huán)保。但是變頻空調(diào)的變頻能力是靠高成本的交直交變頻器實現(xiàn)的。導致變頻空調(diào)的平均售價比定頻空調(diào)要高出1000元以上，超過了使用變頻空調(diào)節(jié)能帶來的直接經(jīng)濟價值,成為阻礙變頻空調(diào)推廣的最大障礙。本方案的空調(diào)壓縮機不再使用將現(xiàn)有變頻空調(diào)的交—直—交變頻器，而是改用交—交變頻器，從而大大降低了成本。又由于在夏季空調(diào)使用高峰，只要室內(nèi)溫度在26℃左右人體即可感覺舒適，不需要變頻空調(diào)的精確調(diào)節(jié)。所以本設計方案可以替代變頻空調(diào)應用在諸多領域。此外，含變壓器的電器設備在待機而沒有切斷源的情況下都有待機功耗。在關(guān)閉開關(guān)卻插些電器一天就要耗電4度?？照{(diào)一般沒有機℃也不能明顯改變?nèi)梭w的舒適程度。這也是國務院二、設計方案在辦公室、家庭環(huán)境下采用昂貴的無級變頻技術(shù)對室溫進行精確的控制顯得得不償失。本值，當檢測到電源導線電流小于閾值，則觸發(fā)延時繼電器在某個時間段后仍處于待機狀態(tài)則切有效輔助。2.1主要解決方案和原理圖將現(xiàn)有空調(diào)的交-直-交變頻器改為交-交變頻器，運用交-交變頻使原來的整流和逆變電路用一個交-交變頻電路代替，使主電路中的可控元件更少，電路更簡單。同時省去了交-直-交變頻器平滑變速的功能，改造后的主電路及觸發(fā)電路則省去了使變頻器平滑調(diào)速的控制電路。從而大大降低了變頻器的成本。閘管的觸發(fā)脈沖由555定時器芯片及電容電阻構(gòu)成，在通過延時器及其他相關(guān)元器件構(gòu)成觸發(fā)HZHZ的雙檔電源。在通過使用繼電器組建控制電路與空調(diào)的溫度傳感器相連，根據(jù)傳感器發(fā)出的溫度信號來選擇電源的頻率檔，即當空調(diào)制冷時選擇HZ，則通過溫度過交交變頻電路變?yōu)?5HZ，則電機以1/2的轉(zhuǎn)外25HZ檔還可運用于空調(diào)電機啟動，由于電機的啟動電流正比與電源電壓的頻率，從而可減小電機的啟動電流，減小對電器的沖擊，降低能耗。圖中節(jié)電開關(guān)接在電源側(cè)，其功能為在空調(diào)不工作而處于待機狀態(tài)時，經(jīng)過一段時間的延遲，可自動切斷總電源，減少不必要的電能浪費。綜合來看此空調(diào)系統(tǒng)不僅具有優(yōu)越的性能而且從多個方面減少能耗，達到節(jié)能增效。(1)交交變頻主電路原理[2]：改變傳統(tǒng)空調(diào)定頻的模式,引入交交變頻調(diào)速,通過改變電源頻率改變空調(diào)壓縮機電機轉(zhuǎn)Z的1/2。則可達電路由左右兩組反并聯(lián)的晶閘管變流電路構(gòu)成，左右兩組變頻器都是相控整流電路，左半橋工作時，負載電流為正，右半半橋工作時，負載電流為負。讓兩組變流器按一定的頻率交替工作，負載就得到該頻率的交流電。晶閘管觸發(fā)控制方式：通過控制8個晶閘管的導通時間可將工頻變?yōu)樵瓉淼囊话搿＞sz頻電路直接輸出波形；波形二為經(jīng)過濾波后的輸出電壓波形；波形三為輸出電壓起振過程；(2)晶閘管觸發(fā)電路[3]：f=1/T=1/0.7(R1+R2)Cq=R1/(R1+R2) (3)控制電路設溫度為27度，則空調(diào)開始制冷時通過控制電路控制使壓縮機工作在高頻檔，則電機轉(zhuǎn)速高，迅速制冷；當室內(nèi)溫度達到27度時，則可根據(jù)傳感器發(fā)出的溫度信號使控制電路選擇低頻檔，使壓縮機工作在一半轉(zhuǎn)速，能維持室內(nèi)溫度即可，同時降低功率損耗。(2)啟動控?？刂齐娐返碾娐穲D見圖11?？刂崎_關(guān)選擇分三個階段，第一階段為啟動時低頻檔25Hz保護元件：熔斷器FU1(電機過載保護)；FU2(控制電路的短路保護)；斷路器QF(電機短路、過載保護)。過程，從而達到自動保溫工作。(4)節(jié)電開關(guān)溫度感應電路：多諧振蕩器產(chǎn)生的的振蕩頻率為fc=1.443/((R+2Rt)*C1),由于熱敏M空調(diào)插座將在系統(tǒng)關(guān)閉后自動切斷插座電源。W的小功率變壓器改制成，即把該變壓器的低壓繞組拆去，用電源線在變壓器鐵芯上繞3~5電路可裝進插座內(nèi)，只需電路正確組裝，并且通過調(diào)整變壓器低壓繞組的圈數(shù)找到能提供給2.2方案延伸(1)三相矩陣式變頻電路突破了單相交交變頻只能成倍降頻的功能，優(yōu)越與單相交交變頻電路，使變頻功能更完善。保問題，是一種“綠色”的變換器。其電氣向能十分理想，有良好的發(fā)展前景。(2)電機變極調(diào)速[4]：。2.3主要的技術(shù)應用創(chuàng)新之處(1)與定頻空調(diào)對比且對壓縮機的壽命有一定的影響。運用交交變頻電路將定頻空調(diào)改造為有兩個固定頻率的雙速空調(diào)，則可改變壓縮機供電頻率，調(diào)節(jié)壓縮機轉(zhuǎn)速。供電頻率為高檔時，壓縮機轉(zhuǎn)速快，空調(diào)器采用這種工作方式有許多優(yōu)勢。交交變頻空調(diào)的特點：(1)省電性：由于它的壓縮機不會頻繁開啟，會使壓縮機保持穩(wěn)定的工作狀態(tài)，這可以使空調(diào)整體達到節(jié)能20%以上室溫劇烈變化所引起的不適感。(3)低頻起動：“交交變頻空調(diào)”采用變頻控制技術(shù)，啟動由于具有變速的功能而減少了很多不必要能量的消耗，達到了在增加舒適度延長壓縮機壽命的基礎上節(jié)能的目的。(2)與現(xiàn)有變頻空調(diào)對比現(xiàn)有的變頻空調(diào)變頻器為利用電力半導體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置.主要采用交—直—交方式,先把工頻交流電源通過整流器轉(zhuǎn)換成直流電源,然后再把直流電源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動機.變頻器的電路一般功功率.通過變頻器可以自由調(diào)節(jié)電機的速度。與之相比雙速空調(diào)的優(yōu)點：(1)由于室內(nèi)溫度變化幅度相對不是很大，所以空調(diào)對溫度的敏感度也可以相應降低，則雙速空調(diào)完全可達一個主回路，就能替代交—直—交變頻器中的整流和逆變部分，同時減少了可控器件的控制將電源頻率調(diào)節(jié)為另一固定值，則省去了原空調(diào)變頻器平滑變速的控制功能，又在原有的更有效的推廣。(3)多速空調(diào)的其他應用方式在春秋換季季節(jié)溫度相對適宜，若需要空調(diào)調(diào)節(jié)則其溫度調(diào)節(jié)范圍較小，壓縮機在低頻率，同樣能達到節(jié)能的目的。(4)節(jié)電開關(guān)通過設計電路達到控制空調(diào)待機狀態(tài)時切斷電源的目的，節(jié)省了平時生活中無意浪費掉有大的突破。且三相矩陣式變頻可使其具有更好的電氣性能。三、理論設計計算(1)主要技術(shù)指標OP所以空調(diào)能效比通常指的是制冷能效比EER。例如，一臺定速空調(diào)的制冷量是4800W，制冷耗電量級(2)經(jīng)濟指標：四、預期成果及效益以家用空調(diào)為例，北京居民生活用電每度0.4883元為參照，一年一臺空調(diào)可省電費閘管觸發(fā)電路定子繞組五、創(chuàng)新點及應用本設計提出了一種將目前很成熟的交-交變頻技術(shù)引入到空調(diào)壓縮機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的方案。(1)同定頻空調(diào)相比具有節(jié)能優(yōu)勢。(2)同變頻空調(diào)相比具有低成本優(yōu)點。(3)