变频空调APFC电路设计文献综述

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1、文献综述变频空调APFC电路设计前言：近几十年来，由于大功率电力电子装置的广泛应用，使公用电网受到谐波电流和谐波电压的污染日益严重，功率因数低，电能利用率低。为了抑制电网的谐波，提高功率因数，人们通常采用无功补偿、有源、无源滤波器等对电网环境进行改善。近年来，功率因数校正技术作为抑制谐波电流，提高功率因数的行之有效的方法，备受人们的关注。在直流变频空调中，其AC/DC变换大都采用二极管整流和大容量电容器组成的整流滤波单元与供电电网直接相连。其功率因数一般为0.7左右，同时输入电流谐波大，特别是奇次谐波尤为突出。变频空调的发展及其原理：1能源危机提出节能要求我国主

2、要工业产品的能耗比世界先进水平高出30%-90%，每1万美元国内生产总值耗能量为18.5t标煤，能源物资是有限的，所以节约能源势在必行。如果在相关企业中应用变频调速技术，可获得巨大的综合经济效益，减少能源的消耗，缓减能源危机。童杏文在论述变频空调时提出了变频节能理论：（1）首先是电机效率高，交流变频采用三相电机，直流变频采用直流电机，效率高过普通的单相异步电机，（2）其次是避免了反复启动时的瞬间强电流。（3）再次是由于温控比较精确，比设定温度过冷（过热）程度有所降低，所以减少了不必要的浪费。（4）最后是在接近设定温度时压缩机低速运转，做到了小压缩机与大热交换器的

3、理想匹配，制冷（制热）效率提高。2变频空调的优势周乾纲等人阐述了变频空调是空调发展的大趋势，与普通空调相比，变频空调在舒适性、静音、恒温以及高效运转、延迟寿命等方面有显著优势。当提高频率时，压缩机便高速旋转，输出功率增大。反之，降低频率时，压缩机的输出功率小。因此，变频空调可根据不同的室内环境状况，以最合适的输出功率进行运转。而传统的定速机种，则依靠其不断地“开、停”来调整室内温度，其一开一停之间容易造成室温或冷或热，并消耗较多能量。变频空调则依靠压缩机转速的快慢达到控制室温的目的，因而室温波动小，电能消耗少，其舒适度大大提高。而运用变频控制技术的变频空调，可根

4、据环境温度自动选择制热、制冷和除湿运转方式，使居室在短时间内迅速达到所需的温度并在低转速、低能耗下以较小的温差波动，实现快速、节能和舒适的控温效果。3变频空调技术在我国的发展历程20世纪80年代的单转子压缩机时代此类变频空调器采用交流变频，制冷剂流量调节方式采用毛细管，压缩机采用单转子交流变频压缩机。这种空调器基本能体现变频空调器各种优点，而且可靠性好。缺点是节能效果低，噪音和震动也比较大这是变频技术应用于空调器后的早期产品，压缩机工作频率在30HZ-60HZ，制冷（制热）可控范围不大，电控于普通分体机功能相当，但性能却优于普通分体机，因而容易被市场接受而商品化

5、。当时日本内有30%的变频产品属于此种类型。由于那时是变频空调的初级阶段，存在耗能仍较高等缺陷。20世纪90年代的双转子压缩机时代变频空调同样也是采用交流变频，不同的是压缩机采用双转子交流变频压缩机，制冷剂流量调节方式采用电子膨胀阀。此类空调器变频范围更宽，噪声和震动有所降低。节能效果明显。工作频率早20HZ-130HZ的双转子压缩机给变频带来了技术上的革命，制冷（制热）性能较单转子优越，而且压缩机和控制器成本较高，故整机成本较同类定速机高50%左右，故市场机会较少。直流变速时代直流变频空调使用何种压缩机（交流变频压缩机还是直流变频压缩机）以及因压缩机的不同而来

6、控制器的变化，陈明，吴长菊等多位科学家提出变频空调可以分为直流变频空调与交流变频空调，最初的变频空调为交流变频，当交流变频技术被厂商普通掌握后，更为高端的直流变频开始走向市场。直流变频空调的区别在于使用何种压缩机以及因压缩机的不同而带来控制器的变化。直流变频空调具有比交流变频压缩机效率高与噪音低特点，直流变频压缩机效率比交流变频压缩机高10%-30%，噪音低5分贝-10分贝。但是，直流变频空调的成本要高于交流变频空调。4交流变频空调的基本原理异步电动机的电磁转矩是由定子主磁通和转子电流相互作用而产生的。定子绕组渡过电流时产生旋转磁场，在转子绕组内感应出电动势，因

7、而产生了感应电流，该电流与定子旋转磁场相互作用，便产生了磁场力。而实际上对于异步电动机，旋转磁场的转速（通常称为同步转速）n0与转子的转速n1是有差别的，两者之差与同步转速的比值，我们称之为转差率，用s来表示，即s=(n0-n1)/n0而同步转速n0=60f/p（f-电流频率，p-电机极对数，）由上式可知，只要改变异步电动机的供电频率，电机的转速便会发生改变，交流变频空调就是根据这一基本原理来运行的。异步电动机在运行时，产生的感应电动势E1为：E1=4.44kfN1Φ式中，k—电机绕组系数，N1—每相定子绕组匝数，Φ—每极磁通，由于定子阻抗上的压降很小，可以忽略

8、，这样，我们便可以得到：