變頻技術(shù)在空調(diào)器中的應(yīng)用

變頻技術(shù)在空調(diào)器中的應(yīng)用一.變頻空調(diào)與普通空調(diào)的比較

變頻空調(diào)的優(yōu)點(diǎn)1.適應(yīng)負(fù)荷能力強(qiáng)

常規(guī)空調(diào)的制冷能力隨著室外溫度的上升而下降，而房間熱負(fù)荷隨室外溫度上升而上升，這樣，在室外溫度較高，本需要空調(diào)向房間輸出更大冷量時(shí)，常規(guī)空調(diào)往往制冷量不足，影響舒適性；而在室外溫度較低時(shí)，本需要空調(diào)向房間輸出較小冷量，常規(guī)空調(diào)往往制冷量過盛，白白浪費(fèi)電力。而變頻空調(diào)通過壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速的變化，可以實(shí)現(xiàn)制冷量隨室外溫度的上升而上升，下降而下降，這樣就實(shí)現(xiàn)了制冷量與房間熱負(fù)荷的自動(dòng)匹配，改善了舒適性，也節(jié)省了電力。變頻技術(shù)在空調(diào)器中的應(yīng)用一.變頻空調(diào)與普通空調(diào)的比較

變頻空調(diào)的優(yōu)點(diǎn)1.適應(yīng)負(fù)荷能力強(qiáng)

常規(guī)空調(diào)的制冷能力隨著室外溫度的上升而下降，而房間熱負(fù)荷隨室外溫度上升而上升，這樣，在室外溫度較高，本需要空調(diào)向房間輸出更大冷量時(shí)，常規(guī)空調(diào)往往制冷量不足，影響舒適性；而在室外溫度較低時(shí)，本需要空調(diào)向房間輸出較小冷量，常規(guī)空調(diào)往往制冷量過盛，白白浪費(fèi)電力。而變頻空調(diào)通過壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速的變化，可以實(shí)現(xiàn)制冷量隨室外溫度的上升而上升，下降而下降，這樣就實(shí)現(xiàn)了制冷量與房間熱負(fù)荷的自動(dòng)匹配，改善了舒適性，也節(jié)省了電力。常規(guī)空調(diào)器制冷量與房間熱負(fù)荷隨室外溫度變化規(guī)律室外溫度室外溫度制冷量房間熱負(fù)荷制冷量房間熱負(fù)荷變頻空調(diào)器制冷量與房間熱負(fù)荷隨室外溫度變化規(guī)律變頻技術(shù)在空調(diào)器中的應(yīng)用一.變頻空調(diào)與普通空調(diào)的比較

變頻空調(diào)的優(yōu)點(diǎn)

變頻空調(diào)調(diào)節(jié)制冷量的原理如下：

一定工況下，制冷量與制冷劑質(zhì)量流量成正比，

即

Q=q.M

式中，Q—制冷量q—制冷劑單位質(zhì)量制冷量m—制冷劑質(zhì)量流量

一定工況下，制冷劑質(zhì)量流量與壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速成正比例函數(shù)關(guān)系，

即

m=f(N)

式中f—制冷劑質(zhì)量流量與壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速的函數(shù)關(guān)系N—壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速b

綜合上兩式，就可以通過調(diào)節(jié)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)空調(diào)制冷量的調(diào)節(jié)，這正是直流或交流變頻空調(diào)變頻能量調(diào)節(jié)的原理。變頻技術(shù)在空調(diào)器中的應(yīng)用一.變頻空調(diào)與普通空調(diào)的比較

變頻空調(diào)的優(yōu)點(diǎn)

2.溫度調(diào)節(jié)方法T-Ts1.00關(guān)開T-Ts2.52.01.51.00.50常規(guī)空調(diào)器制冷溫度調(diào)節(jié)變頻空調(diào)器制冷溫度調(diào)節(jié)

以制冷狀態(tài)為例，左圖表示的為常規(guī)空調(diào)的溫度調(diào)節(jié)方法，其中T為室內(nèi)溫度，Ts為設(shè)定溫度，達(dá)到設(shè)定溫度壓機(jī)停，室內(nèi)溫度高于設(shè)定溫度1度，壓縮機(jī)重新開啟。右圖為變頻空調(diào)的溫度調(diào)節(jié)方法，室溫每降低0.5度，運(yùn)轉(zhuǎn)頻率就降低一檔，相反，室溫每升高0.5度，運(yùn)轉(zhuǎn)頻率就升高一檔，即室溫越高，運(yùn)轉(zhuǎn)頻率越大，以便空調(diào)快速制冷，室溫越接近設(shè)定溫度，運(yùn)轉(zhuǎn)頻率就越小，提供的制冷量也越小，以維持室溫在設(shè)定溫度附近，溫度波動(dòng)小。降頻升頻變頻技術(shù)在空調(diào)器中的應(yīng)用一.變頻空調(diào)與普通空調(diào)的比較

變頻空調(diào)的優(yōu)點(diǎn)

3.啟動(dòng)、運(yùn)轉(zhuǎn)性能好

常規(guī)空調(diào)器以定頻啟動(dòng)、定速運(yùn)轉(zhuǎn)。變頻空調(diào)器低頻啟動(dòng)、變頻運(yùn)轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)速時(shí)間轉(zhuǎn)速時(shí)間常規(guī)空調(diào)器啟動(dòng)過程變頻空調(diào)器啟動(dòng)過程變頻技術(shù)在空調(diào)器中的應(yīng)用一.變頻空調(diào)與普通空調(diào)的比較

變頻空調(diào)的優(yōu)點(diǎn)

4.節(jié)能性好

常規(guī)空調(diào)開/關(guān)方法控制，壓縮機(jī)開關(guān)頻繁，耗電多。變頻空調(diào)自動(dòng)以低頻維持室溫基本恒定，避免壓縮機(jī)頻繁開啟，比常規(guī)空調(diào)省電30%左右。變頻技術(shù)在空調(diào)器中的應(yīng)用一.變頻空調(diào)與普通空調(diào)的比較

變頻空調(diào)的優(yōu)點(diǎn)

5.低電壓運(yùn)轉(zhuǎn)性能好常規(guī)空調(diào)在電壓低于180V左右時(shí)，壓縮機(jī)就不能啟動(dòng)，而變頻空調(diào)在電壓很低時(shí)，降頻啟動(dòng)，降低啟動(dòng)時(shí)的負(fù)荷，最低啟動(dòng)電壓可達(dá)150V。電壓180V關(guān)開電壓190V180V150V降頻升頻恢復(fù)常規(guī)空調(diào)器低電壓控制變頻空調(diào)器低電壓控制變頻技術(shù)在空調(diào)器中的應(yīng)用一.變頻空調(diào)與普通空調(diào)的比較

變頻空調(diào)的優(yōu)點(diǎn)

6.熱冷比

常規(guī)空調(diào)制冷、制熱壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速一樣，只能通過系統(tǒng)匹配提高熱冷比，局限性很大。

變頻空調(diào)制熱時(shí)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速比制冷時(shí)高許多，所以熱冷比可高達(dá)140%以上。（制熱時(shí)最高運(yùn)轉(zhuǎn)頻率往往要比制冷最高運(yùn)轉(zhuǎn)頻率高20Hz左右）變頻技術(shù)在空調(diào)器中的應(yīng)用一.變頻空調(diào)與普通空調(diào)的比較

變頻空調(diào)的優(yōu)點(diǎn)

6.熱冷比

常規(guī)空調(diào)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速恒定，0°C以下壓縮機(jī)功率很低，實(shí)際上沒有什么制熱效果；7.低溫制熱效果

變頻空調(diào)低溫下以高頻運(yùn)轉(zhuǎn)，制熱量是常規(guī)空調(diào)的3、4倍。變頻技術(shù)在空調(diào)器中的應(yīng)用一.變頻空調(diào)與普通空調(diào)的比較

變頻空調(diào)的優(yōu)點(diǎn)

6.熱冷比

常規(guī)空調(diào)壓縮機(jī)只有一種轉(zhuǎn)速，不可能實(shí)現(xiàn)滿負(fù)荷時(shí)的強(qiáng)勁運(yùn)轉(zhuǎn)；7.低溫制熱效果8.滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)

變頻空調(diào)在人多時(shí)、剛開機(jī)時(shí)或室內(nèi)外溫差較大時(shí)，可實(shí)現(xiàn)高頻強(qiáng)勁運(yùn)轉(zhuǎn)。變頻技術(shù)在空調(diào)器中的應(yīng)用一.變頻空調(diào)與普通空調(diào)的比較

變頻空調(diào)的優(yōu)點(diǎn)

6.熱冷比

常規(guī)空調(diào)每次發(fā)生電流等保護(hù)均需停壓縮機(jī)；

7.低溫制熱效果

8.滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)

9.保護(hù)功能通用保護(hù)功能限頻方案.

變頻空調(diào)每當(dāng)發(fā)生保護(hù)時(shí)均以適當(dāng)?shù)慕殿l運(yùn)轉(zhuǎn)予以緩沖，可實(shí)現(xiàn)不停機(jī)保護(hù)，不影響用戶的使用。變頻技術(shù)在空調(diào)器中的應(yīng)用二.變頻空調(diào)器電路基本原理

變頻空調(diào)器根據(jù)壓縮機(jī)是采用交流還是直流電機(jī)可分為交流變頻和直流變頻兩種。（1）基本原理

1.交流變頻空調(diào)

異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩是由定子主磁通和轉(zhuǎn)子電流相互作用而產(chǎn)生的。定子繞組通過電流時(shí)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，在轉(zhuǎn)子繞組內(nèi)感應(yīng)出電動(dòng)勢，因而產(chǎn)生了感應(yīng)電流，該電流與定子旋轉(zhuǎn)磁場相互作用，便產(chǎn)生了磁場力。而實(shí)際上對于異步電動(dòng)機(jī)，旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速（通常稱為同步轉(zhuǎn)速）n0與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n1是有差別的，兩者之差與同步轉(zhuǎn)速的比值，我們稱之為轉(zhuǎn)差率，用s來表示，即:S

=

n0–n1n0而同步轉(zhuǎn)速

n0=60f/p

所以轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速

n1

可用下式表示：n1=60fp（1–S）

由上式可知，只要改變異步電動(dòng)機(jī)的供電頻率，電機(jī)的轉(zhuǎn)速便會(huì)發(fā)生改變，交流變頻空調(diào)器就是根據(jù)這一基本原理來運(yùn)行的。變頻技術(shù)在空調(diào)器中的應(yīng)用二.變頻空調(diào)器電路基本原理

變頻器分類：

（2）交流變頻控制器的原理①從變頻器主電路的結(jié)構(gòu)形式上可分為交－直－交變頻器和交－交變頻器。

交－直－交變頻器首先通過整流電路將電網(wǎng)的交流電整流成直流電，再由逆變電路將直流電逆變?yōu)轭l率和幅值均可變的交流電。交－直－交變頻器主電路結(jié)構(gòu)如下圖。ACDCAC整流逆變恒壓恒頻中間直流環(huán)節(jié)變壓變頻1.交流變頻空調(diào)

變頻技術(shù)在空調(diào)器中的應(yīng)用二.變頻空調(diào)器電路基本原理

變頻器分類：

（2）交流變頻控制器的原理①從變頻器主電路的結(jié)構(gòu)形式上可分為交－直－交變頻器和交－交變頻器。

交－交變頻器把一種頻率的交流電直接變換為另一種頻率的交流電，中間不經(jīng)過直流環(huán)節(jié)，又稱為周波變換器。它的基本結(jié)構(gòu)如下圖所示。正向組反向組負(fù)載＋－－＋1.交流變頻空調(diào)

變頻技術(shù)在空調(diào)器中的應(yīng)用

交－交變頻器把一種頻率的交流電直接變換為另一種頻率的交流電，中間不經(jīng)過直流環(huán)節(jié)，又稱為周波變換器。它的基本結(jié)構(gòu)如下圖所示。

正向組反向組負(fù)載＋－－＋

常用的交－交變頻器輸出的每一相都是一個(gè)兩組晶閘管整流裝置反并聯(lián)的可逆線路。正、反向兩組按一定周期相互切換，在負(fù)載上就獲得交變的輸出電壓u0。輸出電壓u0的幅值決定于各組整流裝置的控制角a，輸出電壓u0的頻率決定于兩組整流裝置的切換頻率。如果控制角a一直不變，則輸出平均電壓是方波，要的到正弦波輸出，就在每一組整流器導(dǎo)通期間不斷改變其控制角。

對于三相負(fù)載，交－交變頻器其他兩相也各用一套反并聯(lián)的可逆線路，輸出平均電壓相位依次相差120°。

交－交變頻器由其控制方式?jīng)Q定了它的最高輸出頻率只能達(dá)到電源頻率的1/3～1/2，不能高速運(yùn)行，這是它的主要缺點(diǎn)。但由于沒有中間環(huán)節(jié)，不需換流，提高了變頻效率，并能實(shí)現(xiàn)四象限運(yùn)行，因而多用于低速大功率系統(tǒng)中，如回轉(zhuǎn)窯、軋鋼機(jī)等。變頻技術(shù)在空調(diào)器中的應(yīng)用二.變頻空調(diào)器電路基本原理

變頻器分類：

（2）交流變頻控制器的原理

②從變頻電源的性質(zhì)上看，可分為電壓型變頻器和電流型變頻器。

對交－直－交變頻器，電壓型變頻器與電流型變頻器的主要區(qū)別在于中間直流環(huán)節(jié)采用什么樣的濾波器。

a、電壓型變頻器的主電路典型形式如下圖。在電路中中間直流環(huán)節(jié)采用大電容濾波，直流電壓波形比較平直，使施加于負(fù)載上的電壓值基本上不受負(fù)載的影響，而基本保持恒定，類似于電壓源，因而稱之為電壓型變頻器。

電壓型變頻器逆變輸出的交流電壓為矩形波或階梯波，而電流的波形經(jīng)過電動(dòng)機(jī)負(fù)載濾波后接近于正弦波，但有較大的諧波分量。

整流逆變ACDCAC中間直流環(huán)節(jié)

由于電壓型變頻器是作為電壓源向交流電動(dòng)機(jī)提供交流電功率，所以主要優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)行幾乎不受負(fù)載的功率因素或換流的影響；缺點(diǎn)是當(dāng)負(fù)載出現(xiàn)短路或在變頻器運(yùn)行狀態(tài)下投入負(fù)載，都易出現(xiàn)過電流，必須在極短的時(shí)間內(nèi)施加保護(hù)措施。1.交流變頻空調(diào)

變頻技術(shù)在空調(diào)器中的應(yīng)用二.變頻空調(diào)器電路基本原理變頻器分類：

（2）交流變頻控制器的原理

②從變頻電源的性質(zhì)上看，可分為電壓型變頻器和電流型變頻器。

對交－直－交變頻器，電壓型變頻器與電流型變頻器的主要區(qū)別在于中間直流環(huán)節(jié)采用什么樣的濾波器。

b、電流型變頻器與電壓型變頻器在主電路結(jié)構(gòu)上基本相似，所不同的是電流型變頻器的中間直流環(huán)節(jié)采用大電感濾波，見下圖，直流電流波形比較平直，使施加于負(fù)載上的電流值穩(wěn)定不變，基本不受負(fù)載的影響，其特性類似于電流源，所以稱之為電流型變頻器。

電流型變頻器由于電流的可控性較好，可以限制因逆變裝置換流失敗或負(fù)載短路等引起的過電流，保護(hù)的可靠性較高，所以多用于要求頻繁加減速或四象限運(yùn)行的場合。整流逆變ACDCAC中間直流環(huán)節(jié)

一般的交－交變頻器雖然沒有濾波電容，但供電電源的低阻抗使它具有電壓源的性質(zhì)，也屬于電壓型變頻器。也有的交－交變頻器用電抗器將輸出電流強(qiáng)制變成矩形波或階梯波，具有電流源的性質(zhì)，屬于電流型變頻器。1.交流變頻空調(diào)

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變頻器分類：

（2）交流變頻控制器的原理

②從變頻電源的性質(zhì)上看，可分為電壓型變頻器和電流型變頻器。

對交－直－交變頻器，電壓型變頻器與電流型變頻器的主要區(qū)別在于中間直流環(huán)節(jié)采用什么樣的濾波器。

b、電流型變頻器與電壓型變頻器在主電路結(jié)構(gòu)上基本相似，所不同的是電流型變頻器的中間直流環(huán)節(jié)采用大電感濾波，見下圖，直流電流波形比較平直，使施加于負(fù)載上的電流值穩(wěn)定不變，基本不受負(fù)載的影響，其特性類似于電流源，所以稱之為電流型變頻器。

電流型變頻器逆變輸出的交流電流為矩形波或階梯波，當(dāng)負(fù)載為異步電動(dòng)機(jī)時(shí)，電壓波形接近于正弦波。整流逆變ACDCAC中間直流環(huán)節(jié)

電流型變頻器的整流部分一般采用相控整流，或直流斬波，通過改變直流電壓來控制直流電流，構(gòu)成可調(diào)的直流電源，達(dá)到控制輸出的目的。1.交流變頻空調(diào)

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變頻器分類：

（2）交流變頻控制器的原理③交－直－交變頻器根據(jù)VVVF調(diào)制技術(shù)不同，分為PAM和PWM兩種。PAM是把VV和VF分開完成的，稱為脈沖幅值調(diào)制（PulseAmplitudeModulation）方式，簡稱PAM方式。PAM調(diào)制方式又有兩種：一種是調(diào)壓采用可控整流，即把交流電整流為直流電的同時(shí)進(jìn)行相控整流調(diào)壓，調(diào)頻采用三相六拍逆變器，這種方式結(jié)構(gòu)簡單，控制方便，但由于輸入環(huán)節(jié)采用晶閘管可控整流器，當(dāng)電壓調(diào)得較低時(shí)，電網(wǎng)端功率因數(shù)較低，而輸出環(huán)節(jié)采用晶閘管組成的三相六拍逆變器，每周換相六次，輸出的諧波較大。ACDCAC可控整流三相六拍逆變調(diào)壓調(diào)頻1.交流變頻空調(diào)

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（2）交流變頻控制器的原理③交－直－交變頻器根據(jù)VVVF調(diào)制技術(shù)不同，分為PAM和PWM兩種。

PAM是把VV和VF分開完成的，稱為脈沖幅值調(diào)制（PulseAmplitudeModulation）方式，簡稱PAM方式。

另一種是采用不控整流、斬波調(diào)壓，即整流環(huán)節(jié)采用二極管不控整流，只整流不調(diào)壓，再單獨(dú)設(shè)置PWM斬波器，用脈寬調(diào)壓，調(diào)頻仍采用三相六拍逆變器，這種方式雖然多了一個(gè)環(huán)節(jié)，但調(diào)壓時(shí)輸入功率因素不變，克服了上面那種方式中輸入功率因數(shù)低的缺點(diǎn)。而其輸出逆變環(huán)節(jié)未變，仍有諧波較大的問題。ACDCDC

AC不控整流PWM斬波調(diào)壓調(diào)頻三相六拍逆變1.交流變頻空調(diào)

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變頻器分類：

（2）交流變頻控制器的原理③交－直－交變頻器根據(jù)VVVF調(diào)制技術(shù)不同，分為PAM和PWM兩種。PAM是把VV和VF分開完成的，稱為脈沖幅值調(diào)制（PulseAmplitudeModulation）方式，簡稱PAM方式。

PWM是將VV與VF集中于逆變器一起來完成的，稱為脈沖寬度調(diào)制（PulseWidthModulation）方式，簡稱PWM方式。ACDCAC不控整流PWM逆變調(diào)壓調(diào)頻PWM調(diào)制方式采用不控整流，則輸入功率因數(shù)不變，用PWM逆變同時(shí)進(jìn)行調(diào)壓和調(diào)頻，則輸出諧波可以減少。1.交流變頻空調(diào)

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變頻器分類：

（2）交流變頻控制器的原理③交－直－交變頻器根據(jù)VVVF調(diào)制技術(shù)不同，分為PAM和PWM兩種。

在VVVF調(diào)制技術(shù)發(fā)展的早期均采用PAM方式，這是由于當(dāng)時(shí)的半導(dǎo)體器件是普通晶閘管等半控型器件，其開關(guān)頻率不高，所以逆變器輸出的交流電壓波形只能是方波。而要使方波電壓的有效值隨輸出頻率的變化而改變，只能靠改變方波的幅值，即只能靠前面的環(huán)節(jié)改變中間直流電壓的大小。隨著全控型快速半導(dǎo)體開關(guān)器件BJT、IGBT、GTO等的發(fā)展，才逐漸發(fā)展為PWM方式。由于PWM方式具有輸入功率因數(shù)高、輸出諧波少的優(yōu)點(diǎn)，因此在中小功率的變頻器中，幾乎全部采用PWM方式，但由于大功率、高電壓的全控型開關(guān)器件的價(jià)格還較昂貴，所以為降低成本，在數(shù)百千瓦以上的大功率變頻器中，有時(shí)仍需要使用以普通晶閘管為開關(guān)器件的PAM方式。

1.交流變頻空調(diào)

變頻控制器的原理框圖如下所示，220V/50Hz的市電經(jīng)整流濾波后得到310V左右的直流電，此直流電經(jīng)過逆變后，就可以得到用以控制壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的變頻電源。變頻技術(shù)在空調(diào)器中的應(yīng)用

交流電源220V/50Hz整流濾波

直流電310V左右逆變變頻交流電（40~180V20~120Hz）驅(qū)動(dòng)

變頻壓縮機(jī)AABBCCUVWAC~

交流變頻控制器電路原理圖

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（3）實(shí)現(xiàn)V/F變頻控制的方法

脈寬調(diào)制（PWM）：在輸出電壓每半個(gè)周期內(nèi)，把輸出電壓的波形分成若干個(gè)脈沖波，由于輸出電壓的平均值與脈沖的占空比（脈沖的寬度除以脈沖的周期稱為占空比）成正比，所以在調(diào)節(jié)頻率的同時(shí)，不改變脈沖電壓幅度的大小，而是改變脈沖的占空比，可以實(shí)現(xiàn)變頻也變壓的效果。這種方法稱為PWM（PuleWidthModulation）調(diào)制，PWM調(diào)制可以直接在逆變器中完成電壓與頻率的同時(shí)變化，控制電路比較簡單。

由于PWM調(diào)制輸出的電壓波形和電流波形都是非正弦波，具有許多高次諧波成分，這樣就使得輸入到電機(jī)的能量不能得以充分選用，增加了損耗。為了使輸出的波形接近于正弦波，提出了正弦波脈寬調(diào)制（SPWM）。

所謂SPWM調(diào)制，簡單地來說，就是在進(jìn)行脈寬調(diào)制時(shí)，使脈沖序列的占空比按照正弦波的規(guī)律進(jìn)行變化，即，當(dāng)正弦波幅值為最大值時(shí)，脈沖的寬度也最大，當(dāng)正弦波幅值為最小值時(shí)，脈沖的寬度也最?。ㄈ缦聢D所示）。這樣，輸出到電動(dòng)機(jī)的脈沖序列就可以使得負(fù)載中的電流高次諧波成分大為減小，從而提高了電機(jī)的效率。SPWM波形的特點(diǎn)概括起來就是等幅不等寬，兩頭窄中間寬。1.交流變頻空調(diào)utT變頻技術(shù)在空調(diào)器中的應(yīng)用變頻技術(shù)在空調(diào)器中的應(yīng)用二.變頻空調(diào)器電路基本原理

（4）具體電路

對于變頻空調(diào)的電路，其室內(nèi)機(jī)部分與常規(guī)空調(diào)相類似，比常規(guī)空調(diào)多一通訊電路。其主要部分集中在室外部分，室外電控有主控板、電源電路、變頻驅(qū)動(dòng)模塊。而室外變頻電路的核心主要集中在以下兩個(gè)方面：

①

變頻驅(qū)動(dòng)模塊

這一部分指的是完成直流到交流的逆變過程，用于驅(qū)動(dòng)變頻壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的逆變橋及其周圍電路。變頻空調(diào)上通常采用6個(gè)IGBT構(gòu)成上下橋式驅(qū)動(dòng)電路。在實(shí)際應(yīng)用中，多采用IPM（IntelligentPowerModule）模塊加上周圍的電路（如開關(guān)電源電路）組成。IPM是一種智能的功率模塊，它將IGBT連同其驅(qū)動(dòng)電路和多種保護(hù)電路封裝在同一模塊內(nèi)，從而簡化了設(shè)計(jì)，提高了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性?，F(xiàn)在變頻空調(diào)常用的IPM模塊有日本三菱的PM系列及日本新電元的TM系列（內(nèi)置開關(guān)電源電路）。

1.交流變頻空調(diào)

變頻技術(shù)在空調(diào)器中的應(yīng)用二.變頻空調(diào)器電路基本原理

（4）具體電路

對于變頻空調(diào)的電路，其室內(nèi)機(jī)部分與常規(guī)空調(diào)相類似，比常規(guī)空調(diào)多一通訊電路。其主要部分集中在室外部分，室外電控有主控板、電源電路、變頻驅(qū)動(dòng)模塊。而室外變頻電路的核心主要集中在以下兩個(gè)方面：

②

室外控制芯片

隨著技術(shù)的進(jìn)步，變頻空調(diào)的控制將向智能化、集成化、可靠化的方向發(fā)展，而其控制的核心--芯片也將越來越先進(jìn)。室外芯片主要的功能是完成各種運(yùn)算，產(chǎn)生SPWM波形，實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)V/F曲線的控制并提供各種保護(hù)等。變頻空調(diào)采用的室外控制芯片有很多種，如NEC、摩托羅拉、三菱等。由于空調(diào)技術(shù)的發(fā)展，模糊控制技術(shù)的不斷完善，這就出現(xiàn)了一種性能更優(yōu)異、功能更強(qiáng)大的控制芯片—DSP。DSP即DigitalSignalProcessor是數(shù)字信號處理器的簡稱，與一般的單片機(jī)相比，DSP在運(yùn)算速度、信號的處理、電機(jī)的控制方面具有更大的優(yōu)勢，是未來的發(fā)展方向。美的空調(diào)與美國TI（德州儀器）公司進(jìn)行合作，其變頻空調(diào)均采用DSP控制技術(shù)，大大提高了整機(jī)的控制性能。

1.交流變頻空調(diào)

變頻技術(shù)在空調(diào)器中的應(yīng)用整機(jī)電控方框圖

室內(nèi)單片機(jī)通訊電路通訊電路

室外單片機(jī)絕緣接口電路（光耦）驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路220V50Hz~

噪音濾波器整流模塊IPM模塊（IGBT×6）壓縮機(jī)變頻技術(shù)在空調(diào)器中的應(yīng)用二.變頻空調(diào)器電路基本原理

直流變頻空調(diào)其關(guān)鍵在于采用了無刷直流電機(jī)作為壓縮機(jī)，其控制電路與交流變頻控制器基本一樣。直流變頻空調(diào)的基本原理：

我們把采用無刷直流電機(jī)作為壓縮機(jī)的空調(diào)器稱為“直流變頻空調(diào)”從概念上來說是不確切的，因?yàn)槲覀兌贾乐绷麟娛菦]有頻率的，也就談不上變頻，但人們已經(jīng)形成了習(xí)慣，對于采用無刷直流壓縮機(jī)的空調(diào)器就稱之為直流變頻空調(diào)。

2.直流變頻空調(diào)

直流變頻概念

無刷直流電機(jī)

無刷直流電機(jī)與普通的交流電機(jī)或有刷直流電機(jī)的最大區(qū)別在于其轉(zhuǎn)子是由稀土材料的永久磁鋼構(gòu)成，定子采用整距集中繞組，簡單地說來，就是把普通直流電機(jī)由永久磁鐵組成的定子變成轉(zhuǎn)子，把普通直流電機(jī)需要換向器和電刷提供電源的線圈繞組轉(zhuǎn)子變成定子。這樣，就可以省掉普通直流電機(jī)所必須的電刷，而且其調(diào)速性能與普通的直流電動(dòng)機(jī)相似，所以把這種電機(jī)稱為無刷直流電機(jī)。無刷直流電機(jī)既克服了傳統(tǒng)的直流電機(jī)的一些缺陷，如電磁干擾、噪聲、火花可靠性差、壽命短，又具有交流電機(jī)所不具有的一些優(yōu)點(diǎn)，如運(yùn)行效率高、調(diào)速性能好、無渦流損失。所以，直流變頻空調(diào)相對與交流變頻空調(diào)而言，具有更大的節(jié)能優(yōu)勢。

變頻技術(shù)在空調(diào)器中的應(yīng)用二.變頻空調(diào)器電路基本原理

直流變頻空調(diào)其關(guān)鍵在于采用了無刷直流電機(jī)作為壓縮機(jī)，其控制電路與交流變頻控制器基本一樣。

直流變頻空調(diào)的基本原理：

由于無刷直流電機(jī)在運(yùn)行時(shí)，必須實(shí)時(shí)檢測出永磁轉(zhuǎn)子的位置，從而進(jìn)行相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)控制，以驅(qū)動(dòng)電機(jī)換相，才能保證電機(jī)平穩(wěn)地運(yùn)行。實(shí)現(xiàn)無刷直流電機(jī)位置檢測通常有兩種方法，一是利用電機(jī)內(nèi)部的位置傳感器（通常為霍爾元件）提供的信號；二是檢測出無刷直流電機(jī)相電壓，利用相電壓的采樣信號進(jìn)行運(yùn)算后得出。在無刷直流電動(dòng)機(jī)中總有兩相線圈通電，一相不通電。一般無法對通電線圈測出感應(yīng)電壓，因此通常以剩余的一相作為轉(zhuǎn)子位置檢測信號用線，捕捉到感應(yīng)電壓，通過專門設(shè)計(jì)的電子回路轉(zhuǎn)換，反過來控制給定子線圈施加方波電壓；由于后一種方法省掉了位置傳感器，所以直流變頻空調(diào)壓縮機(jī)都采用后一種方法進(jìn)行電機(jī)換相。

2.直流變頻空調(diào)

轉(zhuǎn)子位置檢測變頻技術(shù)在空調(diào)器中的應(yīng)用二.變頻空調(diào)器電路基本原理

直流變頻空調(diào)其關(guān)鍵在于采用了無刷直流電機(jī)作為壓縮機(jī)，其控制電路與交流變頻控制器基本一樣。

直流變頻空調(diào)的基本原理：

交流變頻空調(diào)的變頻模塊按照SPWM調(diào)制方法，通過三極管的通斷，給壓縮機(jī)三相線圈同時(shí)通電，壓縮機(jī)為一三相交流壓機(jī)。2.直流變頻空調(diào)

直流變頻空調(diào)與交流變頻空調(diào)的電控區(qū)別

直流變頻空調(diào)的變頻模塊每次導(dǎo)通二個(gè)三極管（A+、A-不能同時(shí)導(dǎo)通，B+、B-不能同時(shí)導(dǎo)通，C+、C-不能同時(shí)導(dǎo)通），兩相線圈通以直流電，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)，另一相線圈不通電，但有感應(yīng)電壓，根據(jù)感應(yīng)電壓的大小可以判斷出轉(zhuǎn)子的位置，進(jìn)而控制繞組通電順序。直流變頻相比交流變頻多一位置檢測電路。變頻技術(shù)在空調(diào)器中的應(yīng)用AABBCCABCAC~直流變頻空調(diào)的電路原理圖位置檢測電路通電轉(zhuǎn)換交流直流變頻模塊壓縮機(jī)控制電路部分變頻技術(shù)在空調(diào)器中的應(yīng)用直流變頻空調(diào)壓縮機(jī)各繞組電壓控制例圖

A相

AAB相

BBC相

CCT1/6T變頻技術(shù)在空調(diào)器中的應(yīng)用二.變頻空調(diào)器電路基本原理

直流變頻空調(diào)的基本原理：

直流變頻空調(diào)可分為兩類，一類是只有壓縮機(jī)采用無刷直流電機(jī)；二是不僅壓縮機(jī)，還包括室內(nèi)風(fēng)機(jī)、室外風(fēng)機(jī)都采用了無刷直流電機(jī)，而且制冷劑的調(diào)節(jié)方式也由毛細(xì)管變?yōu)殡娮优蛎涢y，這就是全直流變頻空調(diào)。KFR-35GW/BP2Y，就是一款全數(shù)字直流變頻空調(diào)（其中其壓縮機(jī)更是采用了高性能的雙轉(zhuǎn)子直流變頻壓縮機(jī)）。

2.直流變頻空調(diào)變頻技術(shù)在空調(diào)器中的應(yīng)用三.變頻空調(diào)電路分析

室內(nèi)電路與普通空調(diào)基本相同，僅增加與外機(jī)通訊電路，通過信號線“S”，按一定的通訊規(guī)則與室外機(jī)實(shí)現(xiàn)通訊，信號線“S”通過的為+24V電信號。

室外電路一般分為三部分：室外主控板、室外電源電路板、IPM變頻模塊組件。電源電路板完成交流電的濾波、保護(hù)、整流、功率因素調(diào)整，為變頻模塊提供穩(wěn)定的直流電源。主控板執(zhí)行溫度、電流、電壓、壓機(jī)過載保護(hù)、模塊保護(hù)的檢測；壓機(jī)、風(fēng)機(jī)的控制；與室內(nèi)機(jī)進(jìn)行通訊；計(jì)算六相驅(qū)動(dòng)信號，控制變頻模塊。變頻模塊組件輸入310V直流電壓，并接受主控板的控制信號驅(qū)動(dòng)，為壓縮機(jī)提供運(yùn)轉(zhuǎn)電源。

概述：變頻技術(shù)在空調(diào)器中的應(yīng)用室內(nèi)部分*室內(nèi)風(fēng)機(jī)檢測*溫度檢測*與室外通訊*風(fēng)向控制*蜂鳴器驅(qū)動(dòng)*處理開關(guān)板*顯示板信號*風(fēng)速檢測*過零檢測室內(nèi)主控*遙控接收*顯示顯示板*強(qiáng)制制冷*強(qiáng)制自動(dòng)開關(guān)板

交流電源220V/50Hz相線信號零線地線室外部分*通訊電路*電源濾波及保護(hù)電路*A/C轉(zhuǎn)換、穩(wěn)壓電路*其他強(qiáng)電電路電源板直流電源（310V）模塊輸入：*DC電源*6相驅(qū)動(dòng)信號模塊輸出：*過電流、過熱及欠壓保護(hù)*+5V、+13.5V輸出IPM模塊

變頻壓縮機(jī)P＋N－*室外環(huán)境溫度檢測*冷凝器溫度檢測*排氣溫度檢測*壓縮機(jī)過載保護(hù)檢測*模塊保護(hù)檢測*電流、電壓檢測*通過電源板與內(nèi)及通訊*壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)等部件控制*完成六相驅(qū)動(dòng)信號的計(jì)算室外主控板壓縮機(jī)過負(fù)荷保護(hù)信號變頻空調(diào)器整機(jī)電路原理方框圖變頻技術(shù)在空調(diào)器中的應(yīng)用三.變頻空調(diào)電路分析

通訊規(guī)則：

從主機(jī)（室內(nèi)機(jī)）發(fā)送信號到室外機(jī)是在收到室外機(jī)狀態(tài)信號處理完50毫秒之后進(jìn)行，副機(jī)同樣等收到主機(jī)（室內(nèi)機(jī)）發(fā)送信號處理完50毫秒之后進(jìn)行。通訊以室內(nèi)機(jī)為主，正常情況主機(jī)發(fā)送完之后等待接收，如500毫秒仍未接收到信號則再發(fā)送當(dāng)前的命令，如果1分鐘（直流變頻為1分鐘，交流變頻為2分鐘）內(nèi)未收到對方的應(yīng)答（或應(yīng)答錯(cuò)誤），則出錯(cuò)報(bào)警；同時(shí)發(fā)送信息命令給室外；以室外機(jī)為副機(jī)，室外機(jī)未接收到室內(nèi)機(jī)的信號時(shí)，則一直等待，不發(fā)送信號。通訊時(shí)序如下所示：

1、通訊電路電路分析:

由于空調(diào)室內(nèi)機(jī)與室外機(jī)的距離比較遠(yuǎn)，因此兩個(gè)芯片之間的通信（+5V信號）不能直接相連，中間必須增加驅(qū)動(dòng)電路，以增強(qiáng)通信信號（增加到+24V），抵抗外界的干擾。50ms50ms交流變頻空調(diào)器通訊方案+5V+5VIC1IC2PC2PC1RXDRXDTXDTXD信號接收信號接收信號發(fā)送信號發(fā)送R8560R40472R91.4KR48123R425.1KR335K/1WR111K/2WR211K/2WR47123R18R21R22R1.5K/2W×3R231.8KPC817PC851PC817PC851CW124VCW224V/1WC4473C7471/250VC29103C34104C144700C121000C11.01C131000C3100μ/35VD5FR105D14007D24007LN變頻技術(shù)在空調(diào)器中的應(yīng)用變頻空調(diào)器通訊電路室內(nèi)電路部分室外電路部分變頻技術(shù)在空調(diào)器中的應(yīng)用三.變頻空調(diào)電路分析

該部分主要的功能是吸收電網(wǎng)中各種干擾，并抑制電控器本身對電網(wǎng)的電磁串?dāng)_，以及過壓保護(hù)及防雷擊保護(hù)。

2.交流電源的濾波及保護(hù)

FS1為延時(shí)保險(xiǎn)絲，可以防止電控器的長時(shí)間過流或短路，同時(shí)，又可在輸入電壓過高時(shí)，與ZMR1一起保護(hù)后續(xù)電路免受沖擊而千萬損壞。

AS1、ZMR2共同組成防雷擊保護(hù)電路。

C1、T1、C4、C5、C2組成有效的電磁干擾濾波器，該濾波器有雙向作用，即能吸收電網(wǎng)對電控器的干擾，也能阻止電控器本身的諧波進(jìn)入電網(wǎng)。

ZMR1681KC1474/250VT12mH/15AC5C4C2R25LNL1N14700P/250V×2ZMR