變頻技術在交流變頻空調中的應用

汪金卡 王眾毅

摘 要：本文介紹了變頻器的基本機構及工作原理，結合變頻空調器的技術現狀，以交流變頻空調器變頻基本原理對變頻調速系統及變頻空調的優越性進行了探討。

關鍵詞：變頻器；交流變頻空調器；變頻調速系統；優越性

隨著電力電子技術、微電子技術及大規模集成電路的發展，生產工藝的改進及功率半導體器件價格的降低，變頻器越來越多的應用在生產和生活中。近年來，變頻空調器由于其舒適性與節能性，受到了許多消費者的青睞，空調生產廠家投入大量的人力物力研發性能更好的變頻空調器，如何選擇性能好的變頻器應用到空調器中，是專業技術人員共同追求的目標。下面結合生產生活中的實際經驗談談交流變頻器的工作原理和控制方式以及變頻空調器的控制結構原理。

1 變頻器的結構

變頻器實際上就是一個逆變器，它首先是將交流電變為直流電，然后用電子元件把直流電逆變成電壓和頻率連續可調的交流電。一般分為整流電路、平波電路、控制電路、逆變電路等幾大部分。

1. 整流電路

整流電路的功能是把交流電源轉換成直流電源。整流電路一般都是單獨的一塊整流模塊.

2. 平波電路

平波電路在整流器、整流后的直流電壓中含有脈動電壓，逆變器產生的脈動電流也使直流電壓產生波動，為了抑制電壓波動采用電感和電容吸收脈動電壓（電流）。

3. 控制電路

現在變頻調速器基本系用16位、32位單片機或DSP為控制核心，從而實現全數字化控制。變頻器是輸出電壓和頻率可調的調速裝臵。提供控制信號的回路稱為主控制電路，控制電路由以下電路構成：頻率、電壓的“運算電路”，主電路的“電壓、電流檢測電路”，電動機的“速度檢測電路”。運算電路的控制信號送至“驅動電路”以及逆變器和電動機的“保護電路”。

4.逆變電路

逆變電路同整流電路相反，逆變電路是將直流電壓變換為所要頻率的交流電壓。常見的低壓變頻器通常由IGBT （逆變管）組成逆變橋，根據驅動電路的驅動信號，把整流所得的直流電再逆變成頻率可調的交流電，這是變頻器實現變頻的具體執行環節，也是變頻器的核心部分。

2 交流變頻空調器的基本機構及原理

變頻空調的基本結構和制冷原理與普通空調是幾乎是相同的。其主要是由壓縮機、室內換熱器、室外換熱器及膨脹閥等構成的。其不同之處是變頻空調在普通空調的基礎上選用了變頻專用壓縮機，增加了變頻控制系統。變頻空調主機在一定程度上能自動進行無級變速，其可以以房間的冷熱狀況自動提供所需冷熱量。如果室內溫度達到一定數值后，其空調主機就會自動進行調節，使空調連續運轉，進而使環境溫度能始終穩定。

對于交流變頻空調來說，其壓縮機利用三相異步電動機電磁轉矩進行調頻的，這種電磁轉矩在定子主磁通和轉子電流相互作用中形成的。具體來說當交流電經過整流濾波的時候，就會得到相應直流電，在變頻模塊的作用下，直流電逆轉成交流電，并成為驅動壓縮機旋轉的變頻電源，從而控制交流電機的轉速。而對變頻模塊的控制是通過傳感器將室內溫度信息傳遞給微電腦，輸出一定頻率變化的波形，控制變頻模塊的輸出頻率。當室內急速降溫或急速升溫時，室內空調負荷加大，壓縮機轉速加快，制冷量按比例增加，相反，當室內空調負荷減少時，壓縮機正常運轉或減速。

3 交流變頻空調器的優越性

1.節能效果好

除開機階段和室內負荷特別大的極少數情況以外，室內負荷一般都較小。對于定速空調而言，此時壓縮機只能通過啟 / 停控制，來調節空調器的輸出能力，而壓縮機啟 / 停過程中有很大的能量損失（研究表明，壓縮機啟 / 停過程中的能量損失達到 10%-15%）；而對于變頻空調而言，除特小負荷條件下，可能會出現壓縮機啟 / 停控制外，大部分時間工作于低轉速狀態，改善了壓縮機的工作條件，空調器的效率高，制取相同冷量時，壓縮機耗電減少。

2. 舒適性好

（1）快速制冷 / 熱能力：對于采用轉速無級調節的變頻空調而言，在開機階段或當室內負荷很大時，壓縮機高速運行，可以快速地達到設定室溫，也有助于舒適性的提高。

（2）噪音低：由于房間空調器大部分時間運行于部分負荷下，變頻壓縮機轉速降低后，振動和噪音都會減小。

（3）室溫波動小：定速空調只能通過啟 / 停方式來調節室溫，故當室內負荷很大時，不能達到設定室溫，而負荷小時，啟 / 停方式控制室溫造成室內的溫度波動較大，舒適性得不到很好地保障。而變頻空調器根據負荷的變化調節壓縮機轉速，使室內溫度很好地穩定在設定室溫狀態，故舒適性得到良好的保障。

4 結束語

隨著人們生活水平的不斷的提高，其需求也在不斷的變化。就目前來看，原有的定頻空調就不能更好的滿足其需求，而變頻空調卻能更好的滿足其需求。在這種情況下，就應該對變頻空調的結構及原理進行分析，在滿足現實需求的同時，也能為以后空調的發展提供相應依據。

參考文獻

⑴張燕賓主編.變頻調速應用實踐.北京：機械工業出版社，2005

⑵李長軍主編.變頻技術.北京：中國勞動社會保障出版社，2012

⑶何超主編.交流變頻調速技術.北京：北京航空航天出版社，2006