变频空调器的三种控制算法

变风量空调系统的几种控制方法作者：张红娣来源：《中国新技术新产品》2008年第22期摘要：本文介绍了变风量空调系统的三种控制方法的控制原理、特点及其优缺点。

关键词：变静压控制法；直接数字控制法变风量；风机总风量控制法一个好的变风量空调系统，除了精确的设计计算，合理的系统布置，到位的施工安装外，选择一个最佳的控制方法也很关键。

在工程实际运用中，采用较多的有：定静压控制法；变静压控制法；直接数字控制法（DDC）；风机总风量控制法。

以下将就这四种方法加以一一论证。

1 变静压控制法1.1 变静压控制方法所谓变静压控制，就是使用带风阀开度传感器，风量传感器和室内温控器的变风量末端，根据风阀开度控制送风机的转速，使任何时候系统中至少有一个变风量末端装置的风阀是全开的。

变静压控制法的控制原理图如下所示：从变静压控制法的控制原理图中，我们可以推知其控制方法：变风量末端装置的风阀是全部处于中间状态→系统静压过高→调节并降低风机转速。

变风量末端装置的风阀是全部处于全开状态，且风量传感器检测的实际风量等于温控器设定值→系统静压适合。

变风量末端装置的风阀是全部处于全开状态，且风量传感器检测的实际风量低于温控器设定值→系统静压偏低→调节并提高风机转速。

1.2变静压控制方法的优点与定静压控制方法相比，节能效果明显我们知道，其中，N为风机的功率Q为风机输送的风量，P为风机所产生的风压，n为风机的转速。

当空调负荷变小时，风量Q从正常工况点Q1减少到Q2时，如图所示：很明显，由于变静压控制法的n2小于定静压控制法的n1，风机功率N与风机转速n成3次方关系，故变静压控制法的节能效果比定静压控制法好。

控制精度高 ;房间的温湿度效果更好1.3变静压控制方法的缺点增加了阀开度控制，相应增加了投资成本，使控制更加复杂，调试更加麻烦。

风阀开度信号的反馈对风机转速的调节有一个滞后的过程，房间负荷变化后要达到房间设定值有一段小幅波动过程。

2直接数字控制法（DDC）所谓直接数字控制法（DDC）就是计算机在参加闭环的控制过程中，不需要中间环节（调节器），而用计算机的输出去直接控制调节阀、风机等执行机构。

变频空调器的控制电路原理与维修一引言新世纪伊始，家用变频空调可携式器走向百姓的家庭，为了正确使用、维护和维修空调器，了解变频和掌握变频空调器的原理、主要部件的核心部件结构特点和维修技术，成为当务之急，变频空调器比定速空调器控制电路复杂，它增设了许多保护电路、这些电路采用了不同的传感技术，如变频模块、霍尔元件、光耦合器、看门狗电路、开关电源电路等。

主要依据理论探讨和实际维修实践，本文详细详细地分析了空调器的控制电路方法和维修技术，对于推广和普及变频技术，更好地满足百姓日益增长的物质文化生活日益增长的需要,有着重要的意义。

二空调器控制电路原理分析变频空调器是在世界上房间空调器发展的发展方向,它通过变频元件调节压缩机模块的转速(频率),实现了制冷(热)量与房间热(冷)负荷的自动匹配,具有调温速度快,低温制热效率好,温度控制精度高,适用温度、电压范围宽等其优点。

特别是发展随着变频技术的发展，空调变频从交流变频转到直流无刷电机、永磁同步电机变频，因此变频空调器无论是从使用电力，还是控制策略都广泛地使用了当代的先进技术。

无论是国产美国进口还是进口变频空调，其控制电路数学方法大体相同，一般由室内机和室外机控制电路包涵。

变频空调暖气的室内机与室外机可以相互通信，并分别被两个单片机控制。

整个的控制结构图以及各个环节的作用如图1所示。

整个控制系统由电控智能功率模块IPM、电源板、室内板、开关板、室外主控板和变频压缩机等几大部分组成。

整个系统的被控对象是供电系统变频压缩机，与定速空调器相比，变频空调器洗衣机采用的供电连接器频率可调，因而具有高效平板电视、温度波动小、舒适度高、运行电压范围宽、传感器控制精确、超低温运行时适应性强、良好的独立除湿功能等优越分立性能，变频压缩机采用交流异步电动机、永磁同步电机(PMSM)或开关磁阻电机;智能功率模块IPM采用八封装或七封装的GTO、IGBT等电力电子器件，并将过流、过热、欠压保护、GTO或IGBT的驱动等电路集成于一体;电源板是将市电通过桥式整流、滤波、稳压与此相反以后难以获得直流电流供给IPM模块，逆变输出频率可变的三相交流电供给变频压缩机;室内板和室外主控板是整个系统内的灵魂核心，分别采用了两块单片机，随着科学技术的健康发展，现在的控制器件则普遍电子电路采用了数字信号处理器(DSP)来处理各种信号源输入的指令信号(如房间的设定温度)和反馈信号(如房间内的实际温度)，或使控制更加准确和可靠，因此，这种变频空调，有人称为“数字变频空调”。

恒压变频控制的原理恒压变频控制是一种常见的电气控制技术，广泛应用于工业自动化领域，特别是在水泵、风机、空调等设备中。

其工作原理可分为两个方面：恒压和变频控制。

首先，恒压控制是指通过电气控制方法使系统中的压力保持在一个恒定值。

在工业生产中，常常需要根据工艺要求保持一个恒定的压力。

恒压控制可以通过传感器来实现对压力信号的监测，然后通过反馈控制系统实时调整输出参数，以使压力保持在设定值范围内。

一般情况下，恒压控制可以通过PID（比例、积分、微分）控制算法来实现。

PID控制器通过比较设定值和实际值之间的差异，并对误差进行积分、微分和比例调整，从而实现压力的恒定控制。

其次，变频控制是指通过改变电机驱动设备的电源频率，调整设备的工作速度和输出功率。

在传统的电机控制中，通过调节电压来改变电机的转速和负载，但是这种方法不仅效率低下，而且容易产生较大的电能损耗。

而变频控制通过改变电源频率，可以根据实际需要灵活调整设备的工作速度和输出功率，从而实现较高的能效控制。

变频控制是通过变频器（也称为变频器或变频电源）实现的，变频器可以将电源频率转换为可调的电压和频率输出，然后供应给电机。

同时，变频器内部通常还搭载有PID控制算法，可以根据实际需要对输出频率进行精确控制，以达到稳定工作和节能的目的。

综合来看，恒压变频控制是将恒压控制和变频控制结合在一起的一种控制技术。

在实际应用中，通常使用PLC（可编程逻辑控制器）或DCS（分布式控制系统）等自动化控制设备，通过传感器采集到的信号实现对压力和频率的监测，然后通过PID控制算法对输出参数进行调整，以实现压力恒定和工作频率的精确控制。

在恒压变频控制系统中，还通常配备有一些保护措施，如电压保护、过热保护、过载保护等，以确保设备的安全和可靠运行。

总之，恒压变频控制是一种将恒压控制和变频控制结合在一起的电气控制技术。

它通过使用PID控制算法实现对压力的恒定控制，同时通过变频器实现对设备工作频率和功率的精确调节。

模糊PID算法在空调控制系统中的应用【摘要】空调控制系统是一种非线性设备，系统控制复杂，并且由于其干扰严重，参数耦合性强及时变性等特点，使得变频控制系统控制尤为复杂。

对于这样一个非线性的温度控制系统，简单的PID算法无法对其进行控制到非常好的效果。

将PID算法和模糊控制算法相结合形成模糊PID控制算法，该算法集成了PID算法和模糊控制算法的优势，包括比例、模糊、比例积分控制等。

使用模糊PID控制算法的空调控制系统具有更快的反应速度和更强的鲁棒性，更高的精度和稳态。

仿真实验证明，模糊PID控制能有效降低系统误差，保证系统具有良好的特性，达到变频空调的理想控制效果。

【关键词】PID 模糊控制变频空调引言随着科学技术的进步和计算机控制系统发展，通信数据中心机房也得到了大力的发展。

具统计，在典型的通信数据中心机房投资时，空调制冷设备占投资的6%，但是其空调设备在后期的电费支出却占整个机房的电费支出的40%以上，因此大型机房的空调设备节能问题是目前一个继续解决的重点难题。

空调系统设备不仅要保证工作人员的一个舒适的理想工作环境，更要创造一个各种设备能稳定运行的环境，由于信息化专用机房内各种程控交换机及电子计算机属于高精度设备，对工作环境有着特殊的要求，对机房环境的湿度、温度、净化空调送风方式都有很高的要求，这就对机房的空调控制系统提出了高要求。

空调系统设备属于非线性设备，具有滞后性、参数时变性和受环境影响大的特点，目前市场上大多数空调设备都是采用的控制方法都比较单一，很难对性能进行大幅度的提升。

但是采用模糊PID控制，可以实现优越的控制性能，主要是因为模糊PID控制根据空调的数学模型和实际测量结果对目标进行控制，非常适用于无法建立精确模型和模型变化的情况。

1 模型建立空调房是一个多变的目标体，比较复杂，实际的空调房的动态特征是一个高阶微分方程[2]，由于高阶微分方程计算非常复杂，不便于模型的建立，因此本文采用响应曲线的方法对空调房的室内温度的特性进行分析。

关于VAV变风量系统几种调试方式的分析关于VAV系统常采用3种控制方式：定静压、变静压、总风量法，各种控制方式的原理如下：一. 定静压方式定静压控制模式的基本原理是：为了节能应尽量减少风道中的静压，但应使风道中的最小静压值能满足各个末端的能量需要。

根据V A V末端设备风量需求的大小，满足主风管最小静压值的情况下来控制风机的转速，达到节能的目的。

因此需要在风道最不利点设置压力传感器。

AHU出风口风压最大，随着风管的延伸，风压逐渐变小，但是风管末端风压上扬。

因为风道风量实际不会很均匀，根据实验数据，风压最低点约在距主风管末端1/3处（风道压力分布如图1所示）。

在实际使用中，更多的情况是多道风管并列安装（如图2所示）。

此时风机的频率将由多道风管中最小的静压值来控制。

图1单风道定静压控制原理图图2 多风道定静压控制原图定静压法的不足之处在于：静压传感器的位置和数量很难确定，而且不可避免的会使风机转速过高，达不到最佳的节能效果；同时在一定的系统静压下室内的需求风量只能由VAV所带风阀调节，当阀门开度较小时气流通过噪声加大，影响室内环境。

二、变静压法正是因为定静压法具有很多的不足之处，于是在保证系统风量要求的同时尽量降低送风静压的变静压法随之产生。

变静压系统控制与定静压系统控制的主要区别是AHU风机转速的控制依据不同，即风道静压值在运行过程中是否会发生变化。

为了要使送风管的静压满足要求，不会有饥饿的V A VBOX产生，又要使静压值尽量的低，达到最大的节能效果，我们要求静压值随负荷的变化而变化，在此要求下，产生了变静压控制模式。

在变静压模式中，系统只要在风道的任意位置设置一个静压检测点即可，如图3所示，在运行过程中将不断地去巡检V A VBOX的阀位，看当前的风道静压是否满足需求。

图3 变静压系统控制原理图其控制原理是通过变频来调节送风机的输出风量大小，在保持VAV末端最大的阀门开度在70%-90%之间，即：使阀门尽可能全开和使风管中静压尽可能减小的前提下，通过调节AHU风机频率以改变空调系统的送风量，达到节能的目的。

VAV系统经常采⽤3种控制⽅式关于VAV变风量系统⼏种调试⽅式的分析关于VAV系统常采⽤3种控制⽅式：定静压、变静压、总风量法，各种控制⽅式的原理如下：⼀. 定静压⽅式定静压控制模式的基本原理是：为了节能应尽量减少风道中的静压，但应使风道中的最⼩静压值能满⾜各个末端的能量需要。

根据V A V末端设备风量需求的⼤⼩，满⾜主风管最⼩静压值的情况下来控制风机的转速，达到节能的⽬的。

因此需要在风道最不利点设置压⼒传感器。

AHU出风⼝风压最⼤，随着风管的延伸，风压逐渐变⼩，但是风管末端风压上扬。

因为风道风量实际不会很均匀，根据实验数据，风压最低点约在距主风管末端1/3处（风道压⼒分布如图1所⽰）。

在实际使⽤中，更多的情况是多道风管并列安装（如图2所⽰）。

此时风机的频率将由多道风管中最⼩的静压值来控制。

图1单风道定静压控制原理图图2 多风道定静压控制原图定静压法的不⾜之处在于：静压传感器的位置和数量很难确定，⽽且不可避免的会使风机转速过⾼，达不到最佳的节能效果；同时在⼀定的系统静压下室内的需求风量只能由VAV所带风阀调节，当阀门开度较⼩时⽓流通过噪声加⼤，影响室内环境。

⼆、变静压法正是因为定静压法具有很多的不⾜之处，于是在保证系统风量要求的同时尽量降低送风静压的变静压法随之产⽣。

变静压系统控制与定静压系统控制的主要区别是AHU风机转速的控制依据不同，即风道静压值在运⾏过程中是否会发⽣变化。

为了要使送风管的静压满⾜要求，不会有饥饿的V A VBOX产⽣，⼜要使静压值尽量的低，达到最⼤的节能效果，我们要求静压值随负荷的变化⽽变化，在此要求下，产⽣了变静压控制模式。

在变静压模式中，系统只要在风道的任意位置设置⼀个静压检测点即可，如图3所⽰，在运⾏过程中将不断地去巡检V A VBOX的阀位，看当前的风道静压是否满⾜需求。

图3 变静压系统控制原理图其控制原理是通过变频来调节送风机的输出风量⼤⼩，在保持VAV末端最⼤的阀门开度在70%-90%之间，即：使阀门尽可能全开和使风管中静压尽可能减⼩的前提下，通过调节AHU风机频率以改变空调系统的送风量，达到节能的⽬的。

一种变频空调装置，所用的电机是线电压为0—220伏的三相电机，其电源由变频器提供，变频器与电器控制器之间，有不少于两个并列的隔离耦合变频控制单元电路构成的多段式接口转换电路，单元电路由隔离开关与串联在输出端的电位器构成，电位器的滑臂端串联接上隔离二极管D作为隔离耦合变频控制单元电路的电压信号输出端。

其节能30％以上，在120伏到250伏的条件下正常工作。

启动时无冲击电流，制冷速度快三倍以上，不易出故障。

变频空调在空调器中，变频技术是一项新兴的技术，它是通过变频器改变电源频率，从而改变压缩机的运转转速的一种技术。

变频器主要分为晶体管变频器和可控硅变频器两种。

现将其工作原理作一个简单介绍。

变频空调器是由驱动电路、室外机电源电路、室内机电源电路、室外机风扇电机控制电路、室内外机通信电路、单片微电脑及其外围构成的主控电路等组成。

交流变频空调器的工作原理是：变频技术是通过变频器改变电源频率，从而改变压缩机的转速的一种技术.通过变频器先进行交流到直流的变换，再通过变频器进行直流到交流的变换，从而控制交流电机的转速。

而对变频器的控制是通过传感器将室内温度信息传递给微电脑，输出一定频率变化的波形，控制变频器的频率。

当室内急速降温或急速升温时，室内空调负荷加大，压缩机转速加快，制冷量按比例增加，相反，当室内空调负荷减少时，压缩机正常运转或减速。

直流变频空调器的工作原理是把50Hz工频交流电源转换为直流电源，并送至功率模块主电路，功率模块也同样受微电脑控制，所不同的是模块所输出的是电压可变的直流电源，压缩机使用的是直流电机，所以直流变频空调器也可以称为全直流变速空调器。

直流变频空调器没有逆变环节，在这方面比交流变频更加省电。

变频空调器的制冷系统与普通空调器基本相同，不同的是控制制冷剂流量的毛细管被电子膨胀阀所取代。

电子膨胀阀是一种由单片微电脑控制脉冲步进电机正反旋转带动一个可控制开度的阀门，阀门的开度除了与压缩机转速有关外，还与管路上的传感器有关。

变频器的控制常用模式介绍随着现代工业的快速发展，电机在工业生产中的应用越来越广泛。

而作为电机控制的重要组成部分，变频器的出现使得电机的控制更加灵活和高效。

在变频器中，控制模式是影响电机运行的关键因素之一。

本文将介绍变频器的控制常用模式。

1. 开环控制模式开环控制模式是最简单和最基础的控制模式之一。

在开环控制模式下，变频器根据给定的频率和电压信号直接控制电机的转速和负载。

然而，这种控制模式并不能对电机的运行状态进行反馈和监控，因此无法实现对电机的精确控制。

2. 闭环控制模式闭环控制模式是一种通过对电机输出信号与实际运行情况进行反馈，从而实现对电机转速和负载的精确控制的模式。

在闭环控制模式下，变频器通过反馈装置（如编码器）获取电机的实际运行状态，并根据差异调整输出信号，实现对电机的反馈控制。

3. 矢量控制模式矢量控制模式是一种较为先进和高级的控制模式，其基本原理是通过分析电机的转子磁通和转速，实现对电机的精确控制。

在矢量控制模式下，变频器能够对电机的电流、转速和转矩进行精确控制，从而实现更高的控制精度和响应速度。

4. 脉宽调制（PWM）控制模式脉宽调制控制模式是一种通过改变脉冲宽度的方式来控制电机转速的模式。

在脉宽调制控制模式下，变频器通过改变电压的脉冲宽度来控制电机的转速。

脉宽调制模式具有控制精度高、响应速度快等优点，在工业生产中得到了广泛的应用。

5. 多点抑制（MPC）控制模式多点抑制控制模式是一种通过对电机的多个参量进行调整和抑制来实现对电机的控制的模式。

多点抑制控制模式具有较高的控制精度和稳定性，能够有效抑制电机在运行过程中的不稳定因素，提高电机的运行效率。

总结：变频器的控制模式包括开环控制、闭环控制、矢量控制、脉宽调制控制和多点抑制控制等多种模式。

不同的控制模式适用于不同的电机应用场景，可以根据具体需求选择合适的控制模式来实现对电机的精确控制和高效运行。

随着科技的不断进步，相信变频器的控制模式将会不断发展和创新，为工业生产带来更多的便利和高效。