内外机连接线对分体空调通讯的影响分析

岳元龙 庞伟

（珠海格力电器股份有限公司 广东珠海 519070）

内外机连接线对分体空调通讯的影响分析

岳元龙 庞伟

（珠海格力电器股份有限公司 广东珠海 519070）

本文主要介绍了共零线通讯原理，分析了分体空调内外机连接线对通讯的影响，对比说明了不同属性的连接线对通讯的影响效果。关键词：共零线通讯；内外机连接线；分体空调

1 引言

随着电力电子技术、控制科学、电机技术、微电子技术的迅速发展，人们追求的低成本、高性能家电产品逐渐进入普通家庭用户。变频空调器就是其中一例，相对于传统定频空调器，其压缩机、风机等能够随着设定温度和周围环境温度的变化而变化，这就避免了反复“启/停”空调带来的设备损坏和电能损耗。而且，变频空调器的控制器能够智能的修正空调运行状态，以避免过载、过流、过压、温度过高等现象的发生。变频空调器的合理配置保证了它能以最高的效率、最低的能耗达到控制室温的目的，并且温度波动小，大大提高了舒适度。

变频空调器优良性能的获得离不开正常的内外机通讯。空调控制系统是一个闭环的结构，所有的状态信息都要反馈到控制器才能完成决策的制定、执行。这些状态信息既包括外机传感器信息、检测电路检测到的信息，也包括内机接收到的遥控指令、传感器信息等。目前，空调器多采用共零线电流环通讯实现变频空调室内外机远距离信息传输，室内外机通讯电路参数以及内外机连接线都会影响室内外机的通讯质量。

2 共零线通讯原理

共零线通讯采用串行通讯标准，串行口直接发送、接收的数据所能传输的最大距离取决于传输速率和传输的电气性能。根据RS232C标准，在码元畸变≤4%的情况下，最大传输距离为50英尺（15.24米）。接口标准的电气特性中规定，接口驱动器的负载电容（传输介质电容与接

收器输入电容之和）应小于2500pf，如果按普通非屏蔽多芯电缆每英尺的电容值40～50pf来计算，传输电缆长度应为：

图1 室内外机共零线通讯电路简图

图2 室内外机共零线通讯电路等效模型

图3 线间寄生电容模型

图4 不同空间排布的室内外机连接线

但在实际中，传输距离远大于此。图1为室内外机共零线通讯电路简图，当通讯处于室外机发送、室内机接收时，室内机IN-TXD置高电平，室内发送光耦U4始终导通，若室外OUT-TXD发送高电平“1”，室外发送光耦U2导通，电流环闭合，室外接收光耦U1、室内接收光耦U3导通，室内IN-RXD接收高电平“1”；若室外OUT-TXD发送低电平“0”，室外发送光耦U2截止，电流环断开，接收光耦U1、U3截止，室内IN-RXD接收低电平“0”。同理可分析室内机发送、室外机接收信号的信号传输过程。根据以上信号传输过程分析可知，共零线通讯电路采用光耦进行光信号—电信号、电信号—光信号转换，隔离电压在5000Vrms以上。由于线路本身的分布电容和电磁干扰主要影响电平信号，而对线路的电流信号影响较小，所以电流环具有较高的抗干扰性，使得通讯距离能够延长。

3 内外机连接线对通讯的影响分析

进一步分析室内外机通讯电路，其等效电路如图2所示，则通讯线COM相对于零线N的耦合电压为：

其中，UR为COM-N间的耦合电压；C为L-COM间的寄生电容；R为通讯电路的R1和R2电阻。

由上式可知，COM-N间的耦合电压UR与L-COM间的寄生电容成正比关系。

室内外机连接线一般选择四芯电缆（火线、零线、通讯线、地线），其线间寄生电容模型如图3所示。于是存在以下关系式：

其中，C为连接线间的寄生电容；S为单根连接线的极板面积；d为两根连接线的距离。

由公式（3）可知，L-COM间的寄生电容C与极板面积S成正比，与连接线间距离d成反比。所以，线的长度越长，极板面积越大，两根线间的空间排布距离越近，线间寄生电容就越大，线间的耦合电压也就越大。

结合公式（1）（2）（3）分析可知，室内外机连接线的通讯质量与接口驱动器的负载电容相关，单位长度连接线的寄生电容越大，则通讯质量越差；而连接线间的寄生电容正比于连接线的极板面积和线间距离，并且线间的耦合电压与寄生电容成正比，故单位长度连接线的寄生电容不仅受连接线本身线径、空间排布的影响，同时受到输入电压的影响。综上所述，室内外机连接线

的通讯质量与连接线的长度和线径成反比，与连接线空间距离成正比，与输入电压成反比。

图5 不同空间排布的室内外机连接线的通讯波形

图6 采用B型式空间排布且增大寄生电容时的通讯波形

4 实验验证

以上分析从理论上说明了连接线对通讯的影响，接下来用实验的方法证明所述理论分析的正确性与合理性。通过理论分析知，连接线的长度、空间排布和输入电压都会影响通讯质量，下面将设计实验依次验证。

4.1 连接线长度对通讯的影响

选取参数为表1所示的内外机连接线，固定其空间排布和输入电压，改变连接线的长度，测试不同长度时室内外机通讯状况。

通过观察室外机通讯灯的闪烁状态和示波器显示的通讯波形，总结得到结果，如表2所示。由实验结果可知，当连接线的长度小于13m时，通讯正常；当连接线长度大于14.5m时，通讯开始出现异常，通讯灯闪烁出现异常，通讯波形中干扰尖峰逐渐变大，但是不会出现通讯故障（与软件设置有关）。

4.2 空间排布对通讯的影响

选取长度为30m，空间排布如图4所示的连接线，在输入电压为220Vac的情况下，测试室内外机通讯状况。

图5为采用A、B两种空间排布型式的室内外机连接线测试得到的通讯波形。A型式空间排布的连接线，其通讯波形时正常的；而B型式空间排布的连接线，其通讯波形中出现了较大的畸变，影响通讯质量。对于B型式空间排布的连接线，若继续增大L-COM线间的寄生电容，则会出现丢包的情况，电平有效宽度变窄，甚至出现通讯故障，如图6所示。

4.3 输入电压对通讯的影响

选取B型式空间排布的室内外机连接线，长度分别为14m和20m，分别测试这两种长度的连接线在110V、220V、280V电压下的通讯情况，测试结果如表3所示。对于两种长度的连接线，其在电压110V时，通讯均是正常的；当电压大于220V时，开始出现通讯异常，通讯波形会有畸变，影响通讯质量。

表1 内外机连接线参数

表2 连接线长度不同时的通讯情况

表3 输入电压不同时的通讯情况

5 总结

本文分别从理论分析和实验结果两个层次说明了内外机连接线对变频分体空调通讯的影响，从连接线的长度、空间排布以及输入电压三个方面进行了实验验证。实验结果表明连接线长度越长、空间排布距离越近、输入电压越高，通讯效果就越差。这一结果对变频分体空调的研发、调试、安装及故障排查具有较高的实际使用价值。

[1] 江虹，王冬梅，崔丽娜，黄艳秋，曲磊. 20mA电流环通讯的分析与应用.《气象水文海洋仪器》,2003,2:35-39.

[2] 刘学鹏，赵冬梅，欧阳波. 变频空调室内外机的通讯设计，《工业控制计算机》,2009,22(6):73-75.

[3] 张松春，竺子芳，赵秀芬，蒋宝春. 电子控制设备抗干扰技术及应用. 北京:机械工业出版社,1995.

Analysis of the influence of internal and external connection line on split type air conditioning communication

YUE Yuanlong PANG Wei
（Gree Electric Appliances inc. Zhuhai 519070）

In this paper, we mainly introduced the communication principle based on the common naught wire. Further, the influence of internal and external connection line on split type air conditioning communication was analyzed. At last, we did some experiments to show the different impacts on communication by using different connection line.

Communication principle based on common naught wire; Internal and external connection line; Split type air conditioning