分析DSP技术的变频空调节能性

谢孟喆（郑州大学物理工程学院，河南郑州，450000）

分析DSP技术的变频空调节能性

谢孟喆
（郑州大学物理工程学院，河南郑州，450000）

使用DSP产品，作为核心控制器件，发挥此芯片的作用，即超强的实时计算能力与集成器件等，使得变频空调系统结构更为简单，具有较强的可靠性，能够提高15%左右的电压利用率，降低器件开关损耗，提升空调的节能水平。

DSP技术；变频空调；电压利用率；开关损耗

0 引言

现阶段，变频空调市场的发展，使得DSP数字电源软件算法平台技术以及正弦波永磁同步变频空调技术等的水平不断提升，各大制造商将掌握此类技术，作为企业研发的主要内容，力求提高变频空调节能性，提升产品的性能，降低生产成本，获得更多的市场份额，以更好的促进企业发展。

1 DSP技术在变频空调中的应用优势

将DSP技术，应用在变频空调中，通过内装变频器，实现实时调节压缩机运行速度，实现合理利用能源，使得空调整体节能能够达到30%以上，减少运行噪音，延长空调使用的效率。基于DSP的变频空调，其温度调节速度快，温度控制精准性较高。在实际运行时，通过改变压缩机转速，实现空调机制冷制热控制，通过设置变频制冷与制热量变化范围，比如36GW变频制冷量控制在360-400W范围内，将制热量控制在300-6800W范围内，能够将室内温度控制精确至-1～1℃。利用DSP智能芯片，能够基于室内外温度与人体需要的温度，能够实现冷热流量智能控制，提供舒适恒温的环境。

2 基于DSP的变频空调空间电压矢量控制实现分析

基于DSP的SVPWM逆变器，其发挥V/F开环控制特点，能够提升逆变器输出线电压幅值，至少能够提高20%，启动性能好，谐波分量较少，能够减少空调频繁操作。现对其控制的实现，做以下论述：

2.1 选择压缩机变频调制方式

在压缩机变频调速的过程中，主要采取的变频调制方式为SVPWM控制算法，此算法简单，具有电流谐波小与转矩脉动小等优势。在具体操作的过程中，主要是将相邻近的2个非零电压矢量各自开关相同的时间，按照角平分线方向，进行合成，获得新幅值相等等效电压矢量。基于矢量合成原理，能够获得输出瞬时空间电压矢量，即Vout，预设Vout为V1（100）与V2（110）合成其角平分上的工作电压矢量，作用时间为T，将开关周期设为Tp，基于平均值等效原理，计算作用时间[1]。

2.2 选择硬件

为能够满足变频控制的设计需求，需要合理选择数字信号处理器，选择高性能的DSP芯片，比如TMS320LF2407系列，将内核与微控制器外设，集成在单片中，采用4级流水线操作，能够实现实时运算，减少硬件的限制。此芯片拥有6套16位内部总线、32KB片内Flash程序存储器等，在实际应用的过程中，各事件管理器具有可编程功能的单元以及功率保护中断引脚，能够产生PWM波，便于控制各类电机，便于进行变频调速。

2.3 设计软件

变频空调运行对时间精度的要求不高，在CCS集成开发环境下，进行程序编写，进行软件设计，能够满足空调运行的需求。综上所述，基于DSP的变频空调，其系统组成主要包括永磁空调压缩机、定子电流检测环节等，利用控制器软件，实现控制调节，能够直接输出PMW信号，经过光耦隔离后，接入压缩机，便于对压缩机，进行变频调速。此设计中，压缩机控制系统使用DSP，作为系统核心控制器件，利用芯片实时计算能力优势，使得系统结构更加的简单，提升变频空调的运行节能性。

3 基于DSP的变频空调节能性能分析

空调冷系统主要组成包括冷凝器、节流器、蒸发器、压缩机，通过铜管，依据设计顺序，形成空调运行系统，在系统中，加入制冷剂，能够实现制冷。目前，空调系统主要采取的是环保型制冷剂，以减少空调对环境的影响。现对基于DSP的变频空调节能性能的实现，做以下分析。

3.1 压缩机的节能

以中央空调调制系统为例，制冷压缩机作为主要组成部分，在空调系统制冷工况中的电量消耗，占据整体系统运行的40%作业。实际运行期间，每年平均负荷能够占据峰值负荷的60%，占据压缩机容量的一般，如此会使得压缩机处于低负荷载运行状态下。将制冷压缩机，给应用到中央空调制冷系统中，可采用螺杆式或者离心式等，来满足设计需求，通过设置调节功能，能够按照运行工况，精准调节压缩机变化，提高空调系统运行效率，便于系统运行实现节能。以离心式为例，此压缩机运行通过改变进气口导向叶片，实现进气量调节，实现制冷量调节。从空调系统运行实际来说，扇门调节具有节能作用，降低电机负载电流，确保电机运行电压与转速处于稳定状态，难以达到节能。而利用变频器，进行调速，能够降低电机损耗，当电机电压与电流等下降，能够降低电机功耗，提升参数控制精度。

3.2 变频控制器的应用

基于变频空调运行原理，利用变频技术，通过安装变频控制器，来改变空调压缩机转速，采取连续调节制冷或者制热量的形式，实现空调温度与频率的控制，使得室内温度可以随着空调设定温度曲线，实现系统节能，营造健康舒适的环境。变频中央空调制冷系统的应用，具有以下优势：1）在低温运行工况下，具有较强的制热能力。在此过程中，通过增加压缩机运行频率，实现热量控制，制热量为传统空调的1.7倍。2）具备自启动功能。在断电的运行状况下，变频空调制冷系统能够自动启动，迅速恢复正常，而传统的空调系统，其需要通过手动调节，来恢复运行。3）制冷速度快。因为中央空调制冷系统运行的过程中，对制冷或者制热的速度较快，将变频技术应用于中央空调上，可有效解决此问题，可以短时间内达到最大风量，快速达到设定温度。

3.3 风系统的应用

基于DSP技术的变频空调系统，其节能目标的实现，离不开风系统。传统的空调中，多采取固定风量控制系统，难以有效的调节新风量，空调能源消耗较高。而基于GSP技术的变频空调系统，其利用变频技术，可以节约将近30%的空负荷，使得空调运行能源节约可以达到50%左右。此技术的应用，不再采取控制送风静压以及温度的方式，采取变静压与变温度的方式，实现空调节能目标，为人们提供健康舒适的环境。

3.4 循环水泵的应用

在变频空调调制系统中，循环水泵也是主要的组成部分，在空调运行的过程中，发挥着重要的作用，其耗电量占据系统运行耗电总量的25%左右，因此实现变频空调节能目标，必须要重视循环水泵的节能设计。现阶段，制冷空调系统较为常用的是VM系统，在实际工作中，主要是依靠系统负荷，来实现自动调节。

3.5 冷却水循环系统的节能

依据冷却水循环系统中的回水温度进行判断：假如回水温度高，则表明空调房中的温度比较高，需要对冷冻泵的流速提升，促进冷冻水的循环速度；如果水温比较低，则需要降低冷冻泵的流速，减慢冷却水循环系统流速，以此达到恒温控制，实现节电的目的。

4 结束语

基于DSP的变频空调，其实现节能，是依托DSP技术，实现空间电压矢量控制。利用变频技术，实现智能温度调节，降低系统运行能源消耗，通过提升系统各组成部分，来实现节能。

[1]罗晓辉.变频节能技术在中央空调中的应用探讨[J].科技与创新,2017（06）:152+155.

To analyze the energy efficiency of variable frequency air conditioning of DSP technology

Xie Mengzhe
(Zhengzhou university of physics and engineering,Zhengzhou Henan,450000)

Products, using DSP as the core control device, give play to the role of the chip, the super real-time computing power and integrated device, etc., the frequency conversion air conditioning system has simple structure, strong reliability, can raise the voltage utilization ratio of about 15%, reduce the loss of switch device, raising the level of energy saving in air conditioning.

DSP technology; Variable frequency air conditioning; Voltage utilization; Switching loss