变频空调器的原理及特点

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1、变频空调器的原理及特点交流变频空调的基本原理交流变频空调中使用异步电机。异步电机是由定子绕组产生旋转磁场，带动转子运行，转速高低由电机构造与电源频率决定。改变电动机的供电频率f，就可以改变电机的转速。同时，为了提高电机效率，要求在改变频率f的同时，电机定子工作电压U必须随之变化，即在变频的同时也要变压。这种调节转速的方法简称为V/F变频控制。现在变频空调基本上都是采用这种方法来实现变频调速。交流电动机不论三相异步电动机还是三相同步电动机，它们的转速N公式为：        N0=60F/P（同步电动机）N=N0(1-S)=60F/P(1-S)（异步电动

2、机）        式中：F-频率；P-极对数；S-转差率（0～3%或0～6%）。    由转速公式可见，只要设法改变三相交流电动机的供电率F，就十分方便地改变了电动机的转速N。比改变极对数P和转差率S两个参数简单得多，特别是近二十多年来，静态电力变频调速器突飞猛进的发展，使得三相交流电动机变频调速成为当前电气调速的主流。    实际上仅仅改变电动机的频率并不能获得良好的变频特性。例如：标准设计的三相异步电动机，380V，50Hz。如果电压不变，只改变频率，会产生什么问题？380V不变，频率下调(<50Hz)，会使电机气隙磁通φ(约等于V/F)饱和；反

3、之，380V不变，频率向上调(>50Hz)，则使磁通减弱。所以，真正应用变频调速时，一般需要同时改变电压和频率，以保持磁通基本恒定。因此，变频调速器又称为VVVF(VariableVoltageVariableFrequency)装置。1.交流变频电路结构为了实现V/F变频控制，变频空调在逆变器中广泛采用的PWM（脉宽调制）技术，来驱动电机。这种驱动电路结构如图1所示。图中，整流器将交流变为直流，经平滑回路处理后，由逆变器将它变换为频率可调的交流电。逆变器可由恒定的直流电源供电，而输出一系列脉冲波形，脉冲序列的占空比按照正弦波的规律进行变化。这样，输出

4、到电机的脉冲序列（称为SPWM波形简单，见图2）可以形象地描述为“等幅不等宽，两头窄中间宽”。2.交流变频控制变频空调的控制电路主要由整流器、滤波器、功率逆变器组成，如图3所示。变频器中的电脑控制系统，对各取样点传来的信号进行分析处理，发出相应控制信号，再经驱动放大去控制变频开关，产生相应频率的模拟三相交流电压，供给压缩机。（1）整流滤波整流电路采用桥式硅整流元件，将交流电源变成直流电。一般变频空调器电控率在2kW以下多采用单相电源输入，当电控率在2kW以上时，多采用三相电源输入。两者的不同之处只是在电路中多增加了2个整流二极管。滤波电路的作用是使输出

5、直流电压平滑且得到提高，常采用1500～3000μF的容量电容。由于电容器量大，放电时间长，在检修变频器时需先将电容放电，如不放电会造成人员伤亡事故。放电时用二根导线通过一个500Ω的大功率电阻连接电容二端。（2）变频模块变频模块（又称功率逆变器）是将直流电转换为频率与电压可调的三相交流电的重要元件，变频空调上通常采用6个大功率开关管构成上下桥式驱动电路。以功率晶体管为开关元件的交—直—交电路中，控制线路使每只功率晶体管在每个周期中导通180°，且同一桥臂上两只晶体管一只导通时，另一只必须关断。相邻两相的元件导通相位差120°，这样在任意一个周期内都有

6、三只功率管导通，接通三相负载。当控制信号输入时，A＋、A－、B＋、B－、C＋、C－各功率管分别导通，从而输出频率变化的三相交流电使压缩机运转。在实际应用中，电路可采用IPM模块加上周围元件（如开关电源）组成。IPM是一种智能的功率模块，它将大功率管与其驱动电路和多种保护电路封装在同一模块内，从而简化了设计，提高了整个系统的可靠性。现在日本的三菱和三洋IPM系列变频空调常用IPM模块。二、直流变频空调的基本原理1.直流变频电路原理直流变频空调的特点在于压缩机采用了无刷直流电机，其控制电路与交流变频基本一样。从概念上严格来说，把采用直流电机压缩机的空调称为

7、“直流变频空调”是不确切的，因为直流电是没有频率的，也就谈不上变频，但人们还是约定俗成，将采用无刷直流压缩机的空调称为直流变频空调。直流变频空调电路结构如图4所示。220V交流市电整流变成直流电，经平滑滤波后驱动变频模块。控制电路使变频模块每次导通2个三极管（A＋、A－不能同时导通，B＋、B－不能同时导通，C＋、C－不能同时导通），给电机中两相线圈通以直流电，使电机转动。同时模块受电脑芯片的控制，输出电压可变的直流电源（这里没有逆变过程），送至压缩机的直流电机，即可以改变电机转速。2.直流变频空调的特点（1）无刷直流电机 无刷直流电机转子是由稀土材料的

8、永久磁钢制成，定子采用整距集中绕组。简单地说，就是把普通直流电机由永久磁铁制成的定子变成转子，