变频技术在用空调中的应用.doc

《低压控制电器及变频器实训》 结业论文 专 业： 电气工程及其自动化 班 级： 电气08-5 姓 名： 初晓宇 学 号： 20084073522 信息技术学院电气工程系 2011年 11 月 12 日 变频技术在家用空调中的应用 摘要 变频空调应用高新的变频技术,增强了空气调节功能,在家用空调当中占有较大的优势。着重介绍变频技术如何应用于家用空调中,并通过与普通家用空调相比较,总结出变频空调的特点。 关键词:空调;变频技术;变频空调特点 前言 早在20世纪80年代初,日本各大公司如日立、松下、三菱、三洋、夏普、东芝等空调企业已相继将变频技术应用在家用空调器上,到了20世纪90年代,变频技术已从交流变频转向直流变频,控制技术由PWM(脉冲宽度调制)发展为PAM(脉冲振幅调制),我国的上海日立公司已经直流技术应用在家用空调器上,并称完全直流变转速空调器[1]。变频空调与普通空调(或称定速空调)最主要的区别是前者增加了变频器,目前,变频空调器中的变频电路有交流变频和直流变频两种形式。 1交流变频 1.1异步电动机的转速与频率的关系 异步电动机的转子的速度n1可用下式表示 n1=60fp(1-s) 式中,f—电流频率 p—电机极对数 s—转差率 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,家用交流变频空调就是根据这一基本原理来运行的。 1.2压缩机的定子电压与频率的关系 压缩机的定子电压U1可用下式表示 U1≈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 由上式可知,在保持Φ恒定的情况下,改变频率f的大小时,电机定子电压U1必须随之同时发生变化,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。现在家用变频空调的控制方法基本上都是采用这种方法来实现变频调速的。图1为一家用变频空调的V-f曲线图,V-f曲线由变频压缩机性能决定。 1.3交流变频控制器的原理 变频控制器的原理如图2所示,220V/50Hz的市电经桥式整流器整流和电容滤波后得到310V左右的直流电,此直流电被输送到功率模块(变频模块),功率模块内部是由三组(每组两支)大功率的开关晶体管组成,其作用是将输入模块的直流电压通过晶体管的开关作用(A+、A-不能同时导通,B+、B-不能同时导通,C+、C-不能同时导通),给压缩机三相线圈同时通电,且三相间电流的相位各差120°,使压缩机获得运转所需的电源,压缩机为一三相交流电机。 但功率驱动元件不能像类似音频功放的推挽电路输出正弦波,开关状态只能产生矩形波的电源,而电动机需要的是正弦波的电源,为了解决这一矛盾,变频电路又通过产生一串相互对称,脉冲宽度不同的矩形波来等效正弦波,这就是脉冲宽度调制(PWM)方法[1]。 脉宽调制(PWM):在输出电压每半个周期内,把输出电压的波形分成若干个脉冲波,由于输出电压的平均值与脉冲的占空比(脉冲的宽度除以脉冲的周期称为占空比)成正比,在进行脉宽调制时,使脉冲序列的占空比按照正弦波的规律进行变化,即当正弦波幅值为最大值时,脉冲的宽度也最大,当正弦波幅值为最小值时,脉冲的宽度也最小(如图3所示),用此办法来等效正弦波,在调节频率的同时,不改变脉冲电压幅度的大小,而是改变脉冲的占空比,可以实现变频也变压的效果。 控制频率改变的信号主要由空调器的室温感应元件提供,室温感应元件将室内温度采集传送到主控板芯片,经过比例与积分运算后,将结果输出至功率模块,通过改变开关晶体管的导通时间,以及改变脉冲序列占空比变化的快慢来达到变频目的。 1.4电子膨胀阀工作原理 家用变频空调的节流运用电子膨胀阀以控制流量,室外机微处理器可以根据设在膨胀阀进出口、压缩机吸气管等多处的温度传感器收集的信息,来控制阀门的开启度,随时改变制冷剂的流量,压缩机的转速与膨胀阀的开启度相对应,供压缩机的输送量与通过阀的供液量相适应,使其过热度不致于太大,蒸发器的能力得到最大限度的发挥,从而实现制冷系统的最佳控制[1]。 2直流变频 2.1直流变频概念 人们把采用无刷直流电机作为压缩机电机的家用空调器称为“直流变频空调”,从概念上图4直流变频的控制原理图来说是不确切的,因为直流电是没有频率的,所以也就谈不上变频,但人们已经形成了习惯,对于采用无刷直流压缩机的家用空调器就称之为直流变频空调,严格地讲,这种家用空调应该称作“直流变转速空调器。” 2.2直流变频控制器的原理 家用直流变频空调其关键在于采用了无刷直流电机作为压缩机电机,并且比交流变频多一位置检测电路,其控制电路与交流变频控制器相类似(如图