变频空调器的结构和特点

    目前市场的变频空调有两大类，一类是直流无刷电动机拖动的直流式变频空调；另一类则是本节叙述的三相（或单相）异步电动机拖动的交流式变频空调。图9-26所示为交流式变频空调的基本结构。

    该变频空调是一种分体式空调器，其室内机和室外机的控制均通过单片机来完成，二者之间利用计算机的通信功能，进行整个系统的控制。变频空调的室外机控制较为复杂，实际上就是一台专用变频器。首先由计算机获取室外温度、室外热交换器温度、压缩机温度、晶体管温度、插座上的交流输出电压、直流环路电流等信息，并与从室内机取得的通信数据，将其综合比较生成逆变器的驱动信号，控制逆变器驱动三相异步电动机。与此同时，计算机还要对风扇电动机、四通阀、脉冲式膨胀阀等部件进行控制。

    下面艾特贸易小编就变频器部分进行详细叙述。

    1．整流器

    整流器是为了把单相220V的商用交流电源变换为直流的部件。图9-26中的噪声滤波器是为了防止变频空调发出噪声干扰其他家用电器，电抗器是为了改善功率因数。

    2．逆变器

   (1)基本结构和原理

    通常用三相异步电动机拖动压缩机，用三相SPWM信号控制逆变器，提供变频电源驱动电动机。图9-26中逆变器由功率晶体管模块构成。随着电力电子器件的更新，新产品的变频空调已由IGBT模块或IPM模块构成逆变器。电动机变频的范围为20～100 Hz，最新型号的变频空调最低频率已降至10 Hz。频率控制原则仍按U/f为恒值的规律，根据制冷运行状况作适当的微调。这里要说明的是上述频率范围是理想值，目前市售的变频空调，低频值有所不同，例如，华凌KF-'R系列调频范围为30～137 Hz，三菱MSZ系列调频范围为40～130 Hz不等。

    图9-26    变频空调结构图

    (2)变频器的控制

    变频器的频率变化取决于室外气温、室内和室外热交换器温度、遥控器设定温度等信息的改变，此外，也受输出电流大小的影响。在图9-26中逆变器输出电流是通过电流传感器CT检测，该电流应低于断路器的断路电流值，此时，变频的控制直当根据室温大小迅速地接近目标温度来确定运行频率。此外，当制冷过程发生过负荷的情况，有可能使电流超过断路保护电流值，则控制策略应做到优先改变频率．使电流迅速下降，以保证正常的运行状态。上述变频控制应纳入整体的变频空调控制系统．除频率、电流控制外，还同时进行室外风扇电动机的调速以及脉冲式膨胀阀门的开阔控制等，使变频空调达到高效率化和舒适的目标。

   (3)变频器的保护

    和一般通用变频器相同，设有过流保护和热保护等。电流是通过逆变器的直流母线上插入分流电阻进行检测，当该电流超过设定值，逆变器应当瞬断以保护晶体管模块。热保护则由电子热继电器防止温升过高：除变频器方面的电气保护外，也设置了制冷方面的保护，例如，检测压缩机本体温度和压缩机出口端输送冷媒体的温度，当该温度过高时，也应停止变频器的运行。

   (4)高效率、低噪音、低振动

    为提高压缩机的运行效率，必须减小其拖动电动机的谐波电流，应尽可能提供接近正弦波的电流驱动电动机。此时不仅效率提高，同时降低了噪声与振动。SPWM波的生成与噪声等亦有很大的关系。一般要求提高载波频率，当载波频率提高到人耳可听见的频率以下，即可消除电磁噪声。载波频率的提高受下列因素的制约，即模块耗损增加、计算机的高速化、压缩机漏电流增加等不利因素。因此，目前公认的理想载波频率为5～10 kHz。

    提高运行效率的另一途径是电流相位控制。一般来说，异步电动机存在效率最高的最佳运行状态。该状态下电压和电流相位差是一定的，它与频率、负荷的大小无关。因此，我们要进行保持电压和电流相位差为恒值的控制，即可保汪在任何负荷时电动机的效率为最高。该相位差一般随着电压的变化而改变，因此，可以直接检测电压、电流相位进行相位差的控制，也可间接地通过改变电压进行控制。具体地说，可以通过U/f曲线来控制，这时就不必保持U/f为恒值，而像图9-27所示，在曲线图的阴影部分选择最佳的U/f值，使电动机处于高效率状态运行。

    此外，从效率的角度来看，两种变频空调方案中，直流无刷电动机变频方案较优，故采用这种方案的厂家也比较多。

    图9-27    变频空调的U/f控制

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