空调变频原理

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变频器在中央空调中的应用

作者：李梦瑶

来源：《科技经济市场》2017年第05期

摘要：随着社会的发展，中央空调应用场合越来越广。中央空调仅有一台室外机，是暗藏式结构，节约屋内空间。中央空调相比于壁挂普通空调，能给人们提供较舒适的居住环境，制冷制暖效果明显，相对来说节能效果明显。家用中央空调市场占有份额出现了持续增长的态势，中央空调是一种趋势，未来壁挂空调虽不可能完全被中央空调所替代，但使用会越来越广泛。但中央空调的缺点是耗电高，现在应用的最多的节能方法是变频技术。采用变转矩变频器，再加上温湿度传感器和微机闭环控制，既可以满足空调需要，又可节电30%～60%，延长了空调机的寿命。

关键词：变频器；中央空调；变转矩变频器；节能

1中央空调系统的工作原理

1.1系统构成

中央空调系统由于运行效率高，使用方便，使得它的应用越来越广泛。而使用变频器构成的空调系统由于功能丰富、操作简便、能耗低、成本低，越来越受到用户的欢迎。集中制冷，集中通风，压力温度双变量控制使采用变频器为核心控制器的中央空调有较优的优越性。中央空调电动机一般为380V，15-55kW，由三相供电，也可单相输入，三相输出。

中央空调是一个独立的小型化空调系统。中央空调由一台主机、多个末端出风口组成，主机和出风口通过风管或冷热水管连接；出风口将空调主机产生的冷暖气送到不同区域，进而调节室内空气温度。中央空调广泛地应用于别墅、公寓、家庭住宅和各种工业、商业等场所。

中央空调机包括：（1）冷冻水循环系统，由冷冻泵和冷水管构成，通过低温冷冻水进入室内进行热交换，带走房间内的热量，降低房间内的温度。（2）冷却水循环系统，由冷却泵、冷却管和冷却塔组成，冷冻水和室内进行热交换，带走热量的同时热能传递给冷却水，使冷却水温度升高；冷却泵将升温过后的冷却水送入冷却塔，在冷却塔内升温后的冷却水和空气进行热交换降低冷却水温度，然后将降温后的冷却水送回主机。（3）主机。包括制冷机、室内风机和温湿度传感器等。

电力电子技术课程设计之

变频技术在空调器中的应用

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系（院）

指导教师

2009年 12月 20日 变频技术在空调器中的应用

一、引言

近些年来，随着现代电力电子技术、控制技术和计算机技术的发展，家用空调变频应用技术也得到了进一步的发展，新产品及新应用层出不穷。除了人们已经熟悉的普通的变频调速控制技术外，变频技术中还分为交流和直流技术。同时许多不同用途的先进配套控制技术也不断问世，如：模糊数字控制技术、无刷直流风机调速技术、不停机化霜技术、电子膨胀阀节流技术、各种美观新型的显示技术、多种传感器测试技术、空调换新风技术、加湿技术等。它们的工作原理及结构与传统空调技术相比都发生了很大的变化。这些技术的问世和应用，大大提高了空调的综合性能。同时，随着人们生活水平的提高，越来越多的空调新技术在不断地进人寻常百姓的家庭。

变频节能技术是一种较为成熟的技术，人们也早已熟知。在许多领域已得到广泛应用。但该技术应用于家用空调是近几年的事，由于其独特的性能（如明显的节能效果、智能控制和降噪性能）受到人们的欢迎，具有较广阔的发展前景。

空调模糊变频控制的特点是压缩机可以根据室内冷热量的不同，连续地、动态地、适时地按需要输出。一般ON/OFF控制的空调器在实际使用中，由于空调器自身的结构特点，影响了空调器温度控制精度和舒适性的提高，更主要的是导致了电能的浪费，压缩机的重复启动不仅严重影响压缩机的使用寿命，而且也进一步浪费了电能。另外，空调器的实际运行工况千变万化，大多数时间空调器工作在非最佳的状态下。

变频控制技术是解决上述问题的最佳方案。变频控制技术具有特别优越的作用，是发展舒适、节能、低噪音、高智能化空调器技术关键。

一、 变频器的基本原理。变频器结构主要是由四部分组成，第一部分是进线整流单元，整流单元有二极管整流和晶闸管整流。第二部分是中间储能回路，为了获得比较平稳的中间直流电压设有平波电感和中间充电电容。为了保护中间电容的中间电容通常在中间回路上串接限流电阻，当充电电压升至电容的额定电压后将限流电阻短接掉。因此说电容的寿命是电容的充放电次数而不是使用时间的长短，因此对于变频器的工作不建议对变频器频繁的断电。第三部分是逆变回路，逆变回路的主要元器件是IGBT, 通过对IGBT导通角的控制实现其开关特性的快速关断和打开，使输出侧输出有规律的方波。第四部分是控制部分，是变频器的控制中心，实现对变频器的各种数据的监视、提取和通讯。

二、 变频器的选型。使用变频器后有以下优点：能减少生产设备的损耗和延长使用寿命从而使维修费用降低、通过提高工艺控制得到更好的质量、变速控制可以使产品产量上升、软起软停等在提高生产效率的同时节能降耗，所以变频器被大量的推广使用。根据变频器的安装方式有壁挂式和落地式两种，所以选择变频器须遵循以下的几个方面：

1. 选定使用的电压等级。根据需要选择380vac或是690vac。

2. 了解生产工艺的过程要求，通过工艺了解是否快速的启动转矩，对运行速度范围为多少，了解电机的负载是什么等等。

3. 根据技术要求选择电机。在满足工艺的要求下选择低速电机是合算的。 4. 综合上面的要点，根据变频器选型选择变频器。

由于电机输入电流与电机的转矩是线性关系的特点，选择变频器最主要的是根据Icontmax的值进行选择，Icontmax是表示40摄氏度下连续不过载的额定电流。Icontmax必须大于电机正常连续运行的值。

三、 变频器的保养与维护。变频器正确的保养和维护方式能够使变频器发挥最大使用效益，根据变频器的结构和要求的环境，我个人总结主要是以下几方面：

1. 保证变频器留有足够的空间供空气冷却，如果是多台变频器上下安装必须安装隔风板。

变频空调功能模块的工作原理

变频空调是通过调节压缩机的转速来调节制冷/制热量的大小。其工作原理如下：

1. 变频空调的压缩机采用变频驱动技术，可以根据室内温度、设定温度和室外温度等因素自动调整转速，从而实现制冷/制热量的自动调节。

2. 变频空调的电子控制系统会采集室内温度、室外温度、湿度等环境参数，并根据用户设定的温度要求，对压缩机的转速进行调节，以达到室内温度稳定在设定温度范围内的目的。

3. 变频空调的室内机和室外机之间通过一根电缆连接，通过这根电缆传递控制信号和电力信号。室内机会不断地向室外机发送控制信号，以调节室外机的转速。

4. 变频空调的室内机内置的风扇也可以通过变频控制技术实现调速，从而实现室内风速的调节。

总的来说，变频空调通过采用变频驱动技术，可以根据实时环境参数自动调节制冷/制热量，从而实现更加精确、高效的温度控制。