变频技术在交流变频空调中的应用

汪金卡 王众毅

摘 要：本文介绍了变频器的基本机构及工作原理，结合变频空调器的技术现状，以交流变频空调器变频基本原理对变频调速系统及变频空调的优越性进行了探讨。

关键词：变频器；交流变频空调器；变频调速系统；优越性

随着电力电子技术、微电子技术及大规模集成电路的发展，生产工艺的改进及功率半导体器件价格的降低，变频器越来越多的应用在生产和生活中。近年来，变频空调器由于其舒适性与节能性，受到了许多消费者的青睐，空调生产厂家投入大量的人力物力研发性能更好的变频空调器，如何选择性能好的变频器应用到空调器中，是专业技术人员共同追求的目标。下面结合生产生活中的实际经验谈谈交流变频器的工作原理和控制方式以及变频空调器的控制结构原理。

1 变频器的结构

变频器实际上就是一个逆变器，它首先是将交流电变为直流电，然后用电子元件把直流电逆变成电压和频率连续可调的交流电。一般分为整流电路、平波电路、控制电路、逆变电路等几大部分。

1. 整流电路

整流电路的功能是把交流电源转换成直流电源。整流电路一般都是单独的一块整流模块.

2. 平波电路

平波电路在整流器、整流后的直流电压中含有脉动电压，逆变器产生的脉动电流也使直流电压产生波动，为了抑制电压波动采用电感和电容吸收脉动电压（电流）。

3. 控制电路

现在变频调速器基本系用16位、32位单片机或DSP为控制核心，从而实现全数字化控制。变频器是输出电压和频率可调的调速装臵。提供控制信号的回路称为主控制电路，控制电路由以下电路构成：频率、电压的“运算电路”，主电路的“电压、电流检测电路”，电动机的“速度检测电路”。运算电路的控制信号送至“驱动电路”以及逆变器和电动机的“保护电路”。

4.逆变电路

逆变电路同整流电路相反，逆变电路是将直流电压变换为所要频率的交流电压。常见的低压变频器通常由IGBT （逆变管）组成逆变桥，根据驱动电路的驱动信号，把整流所得的直流电再逆变成频率可调的交流电，这是变频器实现变频的具体执行环节，也是变频器的核心部分。

2 交流变频空调器的基本机构及原理

变频空调的基本结构和制冷原理与普通空调是几乎是相同的。其主要是由压缩机、室内换热器、室外换热器及膨胀阀等构成的。其不同之处是变频空调在普通空调的基础上选用了变频专用压缩机，增加了变频控制系统。变频空调主机在一定程度上能自动进行无级变速，其可以以房间的冷热状况自动提供所需冷热量。如果室内温度达到一定数值后，其空调主机就会自动进行调节，使空调连续运转，进而使环境温度能始终稳定。

对于交流变频空调来说，其压缩机利用三相异步电动机电磁转矩进行调频的，这种电磁转矩在定子主磁通和转子电流相互作用中形成的。具体来说当交流电经过整流滤波的时候，就会得到相应直流电，在变频模块的作用下，直流电逆转成交流电，并成为驱动压缩机旋转的变频电源，从而控制交流电机的转速。而对变频模块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，控制变频模块的输出频率。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。

3 交流变频空调器的优越性

1.节能效果好

除开机阶段和室内负荷特别大的极少数情况以外，室内负荷一般都较小。对于定速空调而言，此时压缩机只能通过启 / 停控制，来调节空调器的输出能力，而压缩机启 / 停过程中有很大的能量损失（研究表明，压缩机启 / 停过程中的能量损失达到 10%-15%）；而对于变频空调而言，除特小负荷条件下，可能会出现压缩机启 / 停控制外，大部分时间工作于低转速状态，改善了压缩机的工作条件，空调器的效率高，制取相同冷量时，压缩机耗电减少。

2. 舒适性好

（1）快速制冷 / 热能力：对于采用转速无级调节的变频空调而言，在开机阶段或当室内负荷很大时，压缩机高速运行，可以快速地达到设定室温，也有助于舒适性的提高。

（2）噪音低：由于房间空调器大部分时间运行于部分负荷下，变频压缩机转速降低后，振动和噪音都会减小。

（3）室温波动小：定速空调只能通过启 / 停方式来调节室温，故当室内负荷很大时，不能达到设定室温，而负荷小时，启 / 停方式控制室温造成室内的温度波动较大，舒适性得不到很好地保障。而变频空调器根据负荷的变化调节压缩机转速，使室内温度很好地稳定在设定室温状态，故舒适性得到良好的保障。

4 结束语

随着人们生活水平的不断的提高，其需求也在不断的变化。就目前来看，原有的定频空调就不能更好的满足其需求，而变频空调却能更好的满足其需求。在这种情况下，就应该对变频空调的结构及原理进行分析，在满足现实需求的同时，也能为以后空调的发展提供相应依据。

参考文献

⑴张燕宾主编.变频调速应用实践.北京：机械工业出版社，2005

⑵李长军主编.变频技术.北京：中国劳动社会保障出版社，2012

⑶何超主编.交流变频调速技术.北京：北京航空航天出版社，2006