變頻調速在空調系統中的應用

屈文斌,趙 政

（1.陜西工業職業技術學院,陜西咸陽,712000）

（2.中海興業（西安）有限公司，陜西西安,710054）

0 引言

隨著經濟的快速發展，人民生活水平有了很大的提高，人們對生活環境的要求也越來越高，人們希望無論是工作還是居家都能使室內空氣清新、冬暖夏涼，這樣導致空調的需求越來越大，空調已成為人們生活中不可或缺的家電產品。同時，在經濟高速發展的背景下，能源危機也已成為全球熱議的焦點，能源的嚴重短缺使人類認識到節約能源是大家共同的使命。節能技術的推進，能源利用率的提高，已經成為我國甚至全球所追求的目標。在空調控制系統中引入變頻調速技術既可以提高生活環境的舒適程度，又可以降低能耗、達到節能的目的，這也是變頻空調的主要優勢——節能舒適。

1 變頻空調的定義與優勢

1.1 變頻空調的定義

所謂變頻空調就是在普通空調的結構上增加變頻器，用變頻器來控制空調的心臟——壓縮機，通過調整壓縮機的轉速，使之始終處于最佳的運行狀態，從而提高能效比和空調的使用效率。

1.2 變頻空調的優勢

（1）節能

變頻空調在控制過程中使用永磁同步電機作為壓縮機，根據房間當前溫度與預設定所需溫度值差距情況，通過智能化控制，自動提供所需的冷熱量，當室內溫度達到預期設定值后，空調主機則能夠準確保持這一溫度的恒定轉速，實現不停機運轉，避免了頻繁的開/停壓縮機而產生的一次次瞬間大電流，減少了間歇性運行，降低了熱量損失，從而達到了節能目的。

（2）舒適

當空調開始運行時，室溫與設定溫度相差很大，壓縮機便以較高的轉速運轉，使室溫快速達到設定溫度，到達設定溫度后，壓縮機工作在低速狀態，并保持在設定溫度±1℃范圍內變化，減少開關時間，增強了人體的舒適感。

（3）起動電流減小

一般定頻式空調以固定頻率起動壓縮機，啟動電流均為額定電流的4—7倍，容易造成對電源電網的干擾，由變頻器控制的空調在啟動壓縮機時，選擇較低電壓及頻率啟動，并獲得所需啟動轉矩，這樣啟動的電流小于對電源電網的干擾電流，既不會對電網產生影響，也不會對其他用電設備產生電磁干擾。

（4）環境的適應性強

變頻空調對環境溫度的適應性強，一般空調當電壓低于180V時，壓縮機就無法啟動，而變頻空調如果電壓降低，可以采取降頻啟動，最低啟動電壓可以達到150V，運行電壓范圍可在160—250V。普通空調壓縮機轉速恒定，當溫度低于0℃時，制熱效果明顯變差，變頻空調在室外溫度為-10∽-15℃時仍可以啟動，且制熱量是一般空調的3至4倍，與一般空調在制熱效果方面相比，變頻系統在高轉速下運轉，制熱能力顯著提高。

2 空調的變頻控制

2.1 變頻調速的基本原理

由電動機學可知，異步電動機的同步轉速，即旋轉磁場的轉速為

異步電動機的轉速為

2.2 壓縮機的定子電壓與頻率的關系

壓縮機的定子電壓U，可表示為下式

2.3 變頻調速在空調中的應用原理

將變頻器應用于房間空調可連續地控制籠型電動機的轉速，變頻器控制壓縮機的框圖如圖1所示。

房間空調由室內和室外兩部分組成，室內部分由遙控、傳感器、顯示器和風機電動機驅動電路組成，以室內控制部為中心。濕度和溫度數據及運行模式等設定條件以序列信號的形式送往室外部分。

室外部分由整流單元、逆變單元、電流傳感器、室外風機電動機及閥門控制部分組成，以系統控制部為中心。

房間空調的室內部分備有室溫傳感器，將房間設定溫度和運行情況等信息傳送給室外部分，室外部分分析這些信息，了解設定溫度與當前室溫的差別及室溫變化的時間信息，然后計算并指定壓縮機的工作頻率。開始運行時，如果設定溫度與當前室溫差別較大，采用高頻運行，隨著溫差的減小，頻率也隨之降低。另外，在室溫急劇變化時使頻率也大幅變化，室溫緩慢變化時頻率也慢慢變化，在平衡冷暖氣負載與壓縮機輸出的同時，以最快的速度使室溫達到希望的值。

3 國內變頻空調發展展望

隨著2008年9月1日國家“轉速可控性房間空氣調節器能效限定值及能源效率等級”標準（GB21455—2008）的實施，變頻空調已成為節能空調發展的方向性產品。從2011年空調銷售市場來看，變頻空調零售量規模約1300萬臺，占整個市場份額約40%左右，比2010年同期增加了20個百分點，與前幾年相比有大幅提升，變頻空調已進入快速成長期。主要發展方向為：

（1）智能化、人性化空調。

智能空調可根據室內人員數量，內外溫差情況自動調節運行狀態，以達到預先設定的值。

（2）雙面出風空調。

采用上下雙面出風的變頻空調改變了長期以來空調單一的送風方式，避免了空調直接對吹人體，阻止了“空調病”，使人身心健康舒適。

（3）一拖多空調。

近年來，隨著人們生活水平的提高，人們對住宅環境的舒適性要求有了很大的提高，現在空調已經成為家用電器的必需品，但當今主流戶型為一戶多室，一臺普通的空調不能滿足多室要求。安裝多臺空調既增加了經濟負擔，又存在安裝空間不足，電源容量不夠等問題。一拖多空調具有節省空間、節能和降低成本的優點，已經成為消費者的首選產品。

4 結束語

將變頻技術引入空調控制系統，降低了能耗，提高了舒適性，延長了設備的使用壽命，隨著變頻空調在我國市場上占有量的逐年增加，以及變頻空調的特點——節能、舒適，今后在我國使用變頻空調必然成為一種發展趨勢。

[1]http://www.doc88.com/p-19612123570.html

[2]王智.變頻技術在家用空調中的應用[J].黑龍江科技信息，2008，（5）：28

[3]羅果，唐軍.變頻調速在中央空調系統節能中的應用[J].機械與電子，2010，7（1）：210

[4]肖朋生，張文，王建輝.變頻器及其控制技術[M].北京：機械工業出版社，2008，139

[5]http://info.homea.hc360.com/2012/03/151515886117-3.shtm

[6]范叢山，李留根.國內變頻空調技術現況與展望[J].泰州職業技術學院學報，2010，10（5）：55

[7]http://www.lunwentianxia.com/product.free.585924.1