變頻空調原理

    變頻空調原理

    變頻空調器按工作原理可以分為交流變頻和直流變頻兩種方式。自從1997年中國第一台變頻空調器誕生，此間變頻空調器的變頻方式經曆了從交流變頻到直流變頻的技術革新曆程[4]。

    交流變頻

    1、公式

    交流變頻依據原理：n=60f（1-s）/p

    n—電機的轉速（r/min）；

    s—轉差率（%）；

    f—頻率（Hz）

；

    p—磁極對數。

    從上式可以看出
，交流變頻是通過改變變頻壓縮機的供電頻率，在p與s不變的情況下，壓縮機的轉速會隨頻率的變化而變化。

    交流變頻原理如圖
    交流變頻工作原理方框圖

    所示，是把220V、50HZ工頻交流電轉換為310V直流電源，並把它送到逆變器（大功率晶體管開關組合），又稱功率模塊，為其提供工作電壓；同時根據室溫和設定溫度的溫差
，通過微處理器運算
，產生一個控製信號（PWM脈衝信號），也送入逆變器
；然後由三相逆變器將直流電轉變為頻率可調的三相交流電（合成波形近似正弦波），驅動變頻壓縮機運轉，使壓縮機電機的轉速隨電源頻率的變化做相應地變化，從而調節製冷（熱）量。

    2、變頻器的結構與原理

    PWM控製，又稱電壓、頻pin率lv比bi例li調tiao製zhi方fang式shi。在zai調tiao節jie頻pin率lv的de同tong時shi，不bu改gai變bian脈mai衝chong電dian壓ya幅fu度du的de大da小xiao
，而er是shi改gai變bian脈mai衝chong的de占zhan空kong比bi，可ke以yi實shi現xian變bian頻pin也ye變bian壓ya的de效xiao果guo。這zhe種zhong方fang法fa稱cheng為weiPWM（PuleWidthModulation）調製，PWM調製可以直接在逆變器中完成電壓與頻率的同時變化，控製電路比較簡單。

    逆變器。這一部分指的是完成直流到交流的逆變過程
，用於驅動變頻壓縮機運轉的三相逆變器。如圖所示，變頻空調通常采用6個絕緣柵極晶體管構成大功率晶體管開關組合，又稱功率模塊。6個晶體管的狀態決定了電機繞組中電流的方向
，而開關動作的快慢決定了通入電機繞組中電流的頻率；開關脈衝依次控製它們通斷，切換一次後，電機就轉動一周；如果每秒鍾切換100次，則電機的轉速就是100r/s。在實際應用中
，多采用變頻模塊加上外圍的電路（如開關電源電路）組成。
    交流變頻功率模塊示意圖

    直流變頻

    1、直流變頻原理

    我們把采用無刷直流電機作為壓縮機電機的空調器稱為“直流變頻空調”，這樣稱呼從概念上來說是不確切的
，因為直流變頻空調器的變頻方式與交流變頻一樣
，也采用的是交—直—交(jiao)方(fang)式(shi)，供(gong)給(gei)壓(ya)縮(suo)機(ji)的(de)電(dian)壓(ya)還(hai)是(shi)交(jiao)流(liu)電(dian)，但(dan)人(ren)們(men)已(yi)經(jing)習(xi)慣(guan)將(jiang)采(cai)用(yong)無(wu)刷(shua)直(zhi)流(liu)電(dian)機(ji)的(de)變(bian)頻(pin)空(kong)調(tiao)器(qi)稱(cheng)為(wei)直(zhi)流(liu)變(bian)頻(pin)空(kong)調(tiao)器(qi)。直(zhi)流(liu)變(bian)頻(pin)空(kong)調(tiao)器(qi)關(guan)鍵(jian)在(zai)於(yu)采(cai)用(yong)了(le)無(wu)刷(shua)直(zhi)流(liu)電(dian)機(ji)作(zuo)為(wei)壓(ya)縮(suo)機(ji)電(dian)動(dong)機(ji)。直(zhi)流(liu)變(bian)頻(pin)空(kong)調(tiao)器(qi)分(fen)為(wei)兩(liang)類(lei)：一類是隻有壓縮機電機采用無刷直流電機；另一類是不隻壓縮機
，室內風機、室shi外wai風feng機ji都dou采cai用yong了le無wu刷shua直zhi流liu電dian機ji，這zhe就jiu是shi全quan直zhi流liu變bian頻pin空kong調tiao器qi。所suo以yi，直zhi流liu變bian頻pin空kong調tiao器qi相xiang對dui與yu交jiao流liu變bian頻pin空kong調tiao器qi而er言yan
，具ju有you更geng大da的de節jie能neng優you勢shi。

    直流電機轉速公式n=U/Cφ

    n為電機的轉速（r/min）
；

    C為電極常數，與電機構造有關
；

    U為定子輸入電壓（V）；

    φ為磁極磁通。

    從上式可以看出，直流變頻空調器通過改變壓縮機的供電電壓，從而改變壓縮機的轉速
，進而改變製冷（熱）量。如圖

    直流變頻工作原理方框圖

    所示，直流變頻空調器控製原理與交流變頻空調器基本一樣，所不同的是交流變頻技術調節的是頻率，而直流變頻技術調節的是電壓。

    2、變頻器的結構與原理

    直流與交流變頻主電路差別不大，變頻模塊之前電路完全相同；如圖

    直流變頻功率模塊示意圖

    所示不同之處在於交流變頻壓縮機無反饋控製信號，而直流變頻壓縮機有三相轉速反饋控製信號。