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变频空调技术知识 一.变频空调与普通空调的比较 变频空调的优点 ?? 表1? 变频空调与常规空调的比较 序 号 项??? 目 常? 规? 空? 调 变? 频? 空? 调 1 适应负荷的能力 不能自动适应负荷变化 自动适应负荷的变化 2 温控精度 开/关控制,温度波动范围达2℃ 降频控制,温度波动范围1℃ 3 启动性能 启动电流大于额定电流 软启动，启动电流很小 4 节能性 开/关控制，不省电 自动以低频维持，省电30% 5 低电压运转性能 180V以下很难运转 低至150V也可正常运转 6 制冷、制热速度 慢 快 7 热冷比 小于120% 大于140% 8 低温制热效果 0°C以下效果差 -10°C时效果仍好 9 化霜性能 差 准确而快速，只需常规空调一半的时间 10 除湿性能 定时开/关控制，除湿时有冷感 低频运转，只除湿不降温，健康除湿 11 满负荷运转 无此功能 自动以高频强劲运转 12 保护功能 简单 全面 13 自动控制性能 简单 真正模糊化、神经网络化 二.变频空调的电路基本原理 ??? 变频空调根据压缩机是采用交流还是直流电机可分为交流变频和直流变频两种。 变频空调(2) 交流变频控制器的原理框图 ??? 变频控制器的原理框图如下所示，220V/50Hz的市电经整流滤波后得到310V左右的直流电，此直流电经过逆变后，就可以得到用以控制压缩机运转的变频电源。 　 （3）实现V/F变频控制的方法 ??? 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，所以在调节频率的同时，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。这种方法称为PWM（Pule Width Modulation）调制，PWM调制可以直接在逆变器中完成电压与频率的同时变化，控制电路比较简单。 ??? 由于PWM调制输出的电压波形和电流波形都是非正弦波，具有许多高次谐波成分，这样就使得输入到电机的能量不能得以充分选用，增加了损耗。为了使输出的波形接近于正弦波，提出了正弦波脉宽调制（SPWM）。 ??? 所谓SPWM调制，简单地来说，就是在进行脉宽调制时，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（如下图所示）。这样，输出到电动机的脉冲序列就可以使得负载中的电流高次谐波成分大为减小，从而提高了电机的效率。SPWM波形的特点概括起来就是“等幅不等宽，两头窄中间宽”。 　 　 4.具体电路 ??? 对于变频空调的电路，其室内机部分与常规空调相类似，比常规空调多一通讯电路。其主要部分集中在室外部分，室外电控有主控板、电源电路、变频驱动模块。而室外变频电路的核心主要集中在以下两个方面： （1）变频驱动模块 ??? ?? 这一部分指的是完成直流到交流的逆变过程，用于驱动变频压缩机运转的逆变桥及其周围电路。变频空调上通常采用6个IGBT构成上下桥式驱动电路。在实际应用中，多采用IPM（Intelligent Power Module)模块加上周围的电路（如开关电源电路）组成。IPM是一种智能的功率模块，它将IGBT连同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。现在变频空调常用的IPM模块有日本三菱的PM系列及日本新电元的TM系列（内置开关电源电路）。 （2）室外控制芯片 ??? ?? 随着技术的进步，变频空调的控制将向智能化、集成化、可靠化的方向发展，而其控制的核心--芯片也将越来越先进。室外芯片主要的功能是完成各种运算，产生SPWM波形，实现压缩机V/F曲线的控制并提供各种保护等。变频空调采用的室外控制芯片有很多种，如NEC、摩托罗拉、三菱等。由于空调技术的发展，模糊控制技术的不断完善，这就出现了一种性能更优异、功能更强大的控制芯片—DSP。DSP即Digital Signal Processor是数字信号处理器的简称，与一般的单片机相比，DSP在运算速度、信号的处理、电机的控制方面具有更大的优势，是未来的发展方向。美的空调与美国TI（德州仪器）公司进行合作，其变频空调均采用DSP控制技术，大大提高了整机的控制性能。整机电控框图如下所示： 　 　 2.直流变频空调基本原理及结构 ??? 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，其控制电路与交流变频控制器基本一样。 （1）直流变频空调的基本原理 ? 直流变频概念 ??? 我们把采用无刷直流电机作为压缩机的空调器称为“直流变频空调”从概念上来说是不确切的，因为我们都知道直流电是没有频率的，也就谈不