1.引言

隨著全球氣候（hòu）日益變暖,人們（men）對（duì）空調的需求越來越（yuè）大,如（rú）何使空調係統在提高（gāo）舒適性的同時又達到節能的（de）目的已（yǐ）經成為一個越來越重要的問題。變頻調速技術引用進空調控製係統中就是解決這個問題（tí）的一種途徑, 這（zhè）樣（yàng）不僅提高（gāo）了空調房間的舒適程度、減（jiǎn）少了（le）噪聲,而且最重要一點就是能夠（gòu）達到（dào）節能的目的。

2.空調控製係統的特點

空調係統中（zhōng）的控製對象多屬（shǔ）於熱工對象, 從控製的（de）角度分析具有（yǒu）以下特點:

(1) 多幹擾性

例如:通過窗戶進入的太陽輻射（shè）熱是時間的函數,也受（shòu）氣象條件的影響;室（shì）外空氣溫度通過圍護結構對室溫產（chǎn）生的影響;為了換氣所采用的（de）新風,其溫度（dù）變化對室溫有直接的影響;此外室內人員的變（biàn）動, 照（zhào）明、機（jī）電設備的啟停, 電加熱器電（diàn）源（yuán）電壓的波動以及熱水（shuǐ）加熱（rè）器熱水（shuǐ）壓力、溫度的變化, 均隨著（zhe）建築的（de）構造、用途的不同而異, 更與空調本身有關。如果不采用變頻調（diào）速技術,那唯一的方法就是利用最（zuì）大的耗（hào）能來換取理想的控製狀態,這就會帶來（lái）幹擾變動時控製的不理想以及能源浪費的問題。

(2) 多（duō）工況性

空調係統中對空氣的處（chù）理過程具（jù）有很強的（de）季節性（xìng）,一年（nián）中,至少（shǎo）要（yào）分為冬季, 過渡季和夏季。另外在同一（yī）天中, 夜（yè）晚和白天的空氣（qì）工況也不完全相同, 因此空調對空氣的處理過程也具有多變性。多工況性（xìng）的特點就決（jué）定了空調的（de）運行不能設定在某一不變的參數,而這就要求（qiú）空調的控製係統必須要靈活的動作來適應變化的工況。

3.變頻調速技術在空調器中的使用

針對空調控製係統的特點, 再加上電力電子技術及微（wēi）機（jī）控製技術的發展,變頻器的應用日益廣泛,因此在（zài）空調控製係（xì）統中采用變頻技術也是不（bú）可避免的。這就給我們提供了一種既能達到控製要求（qiú）又能節約能源的（de）方法。

空調交流變頻控製（zhì）器主要由直流變換電路、濾波電路、變頻電路、控製電路構成。其基本組成如圖1所示。

圖1 空調變頻控製器的基本組成

在空調控製係（xì）統中使用變頻技術, 與普通空調相比具（jù）有如下優點:

(1) 節能省電、電壓適（shì）應性強

變（biàn）頻（pín）空調器采（cǎi）用模糊控（kòng）製（zhì）技術（shù）調節製冷(熱) 能力, 壓縮機由於不停機而減少頻繁（fán）啟停造成的損失。同時壓（yā）縮機剛啟動時,采用低頻啟動,一般在20 - 30HZ之間,從（cóng）而降低了（le）啟動電（diàn）流, 減少（shǎo）了功率消耗, 然後很快在低頻狀（zhuàng）態轉入高頻狀（zhuàng）態,在很短的時間裏達（dá）到室內設定溫度,然後壓縮機（jī）在長時間處於（yú）低頻工作（zuò）範圍內,機組的（de）功率降到最小,以保（bǎo）持室溫。另外變頻空調還可以根（gēn）據外（wài）界環境負荷的變化相應的調節（jiē）壓縮機的轉速（sù）來達到控製要求, 這就避免了運行參數（shù）的單（dān）一化而帶來（lái）能源的（de）浪費。因此變頻空（kōng）調節能效果明顯,比普通空調節電20 % - 30 %。

變頻空調的電壓適應性很強,工作電（diàn）壓在187 - 242V 之間,這一點更適合在電網電壓不（bú）穩定的地區使用。這是由於變頻空調器采用自動控製技術對壓縮機輸入電壓進（jìn）行自動調整, 所以當電網電（diàn）壓偏（piān）高或偏低時機組仍能正常（cháng）工作。

(2) 製冷快速（sù）、舒適性好

變頻空調器開始（shǐ）運轉時（shí）,機組經低頻低速啟（qǐ）動, 然後（hòu）很快進入高速運轉, 轉速可達到正常轉速的2- 3 倍（bèi）, 故比定速空調能更快達到設定溫度。當室溫接近設定溫度時,機組在不停止（zhǐ）壓縮機工作（zuò）狀態下,通過調整壓縮機的轉速調（diào）節室溫,這樣就可以創造出溫度變化不大的舒適環境。

(3) 超低溫製熱（rè）、快速除霜

一般空調器, 當室外氣溫低於0 ℃時,製熱能（néng）力大幅度下降, 在- 12 ℃時出力隻有額定值的35 % 左右。但變頻空調（diào）則可根據（jù）室外溫度（dù）的變（biàn）化自動改變壓縮機（jī）轉速, 在室外溫度低的情況下, 通過提高運轉頻率（lǜ）, 達到（dào）提高製（zhì）熱能力的效果,在- 12 ℃時出力可達到額定值的70 % 左右。

在低溫的情況下,一（yī）般空調器室外機除霜停機需5 - 15 分鍾,在此（cǐ）期間室內（nèi）機停止供熱。而變頻空調器則利用微（wēi）處理器控（kòng）製（zhì）電子膨脹閥,除霜時,電（diàn）子膨脹閥全開,壓縮機高速運轉,利用壓縮機排氣的溫熱除霜,從而實現不間斷供熱快速除霜。

(4) 噪聲低,除濕功能合理

變頻空（kōng）調器采用變（biàn）頻雙轉子壓縮機和變頻直流電機,使壓縮機從低速到高速都能平（píng）衡地運轉,加之長時間的低頻運轉狀（zhuàng）態使室外機運轉更加平（píng）穩。室（shì）內機也沒有頻繁啟停的聲音, 同時風機的轉速（sù）隨著壓縮機的工作頻率可在多檔（dàng）範圍內（nèi）變化,從而（ér）實現整機的低噪（zào）聲運行。

變頻空調的除濕（shī）功能, 主要是除（chú）去房間空氣中的含濕量而不降低（dī）溫度,可根（gēn）據房間的濕（shī）度要求設定濕（shī）度值。除濕時機組相當於製冷時的1/ 3 頻率運轉,以較小的輸入功（gōng）率達到除（chú）濕效果,不僅（jǐn）經濟合理而且還提（tí）高了（le）舒（shū）適性。

4.變頻空（kōng）調器及其控製係統

變頻空調主要指的是對空調係統中（zhōng）室外的壓縮（suō）機而言的,其功率從1 —5hp 不等,因主機功率大, 這樣變頻後效果（guǒ）顯著。對室（shì）內排風扇, 由於功率≤30 —40W, 隻進行人工調（diào）風量, 但（dàn）近（jìn）年來也有（yǒu）雙變頻機型或全（quán）變頻機型（xíng）對排風（fēng）扇或所（suǒ）有電機進行變（biàn）頻控製。

變頻空調器的（de）類型主要由變頻方式（shì）和主要零（líng）部（bù）件壓縮機、節（jiē）流機構、室內風扇電機、室外風扇電機來決定的。因此,不（bú）同的變頻方式和零部件也就組成了不同類型的變頻空調器（qì）, 這種組合可以多達十幾種。在這眾多的組合中基（jī）本（běn）上可以分為三種類（lèi）型。

第一（yī）類變頻空調器采用交流變頻, 製冷劑流量調節方式采用毛（máo）細管,壓縮（suō）機采用單轉子交流變頻壓縮機。這（zhè）種空調器基（jī）本能體現變頻空調器各種優點,而且（qiě）可（kě）靠性好,缺點是節（jiē）能效果較低,噪聲（shēng）和震動也較大。

第（dì）二（èr）類變頻空調器同樣也是采用交流變頻, 不同的是壓（yā）縮機采（cǎi）用雙轉子交流變頻（pín）壓縮機, 製冷劑流量調節方式采用電子膨（péng）脹閥。此類空調器變頻範圍更寬, 噪聲和震動有所降低, 節能效果明顯。

第三類是（shì）直流變頻空調器, 采用直（zhí）流變頻壓縮機和直流風扇（shàn）電機, 調節方式是電子膨脹（zhàng）閥。此類空調器節能效果更高, 噪聲和震動達到了最低的水平,同時還沒有交流變頻的（de）電磁幹擾,是當（dāng）前最先進的變頻空調器。

以（yǐ）下就直流變頻（pín）分體式空調器的結構及控製係統作個簡要的介紹。分體式空調（diào）器的控製器分為室外和（hé）室內兩大部（bù）份。

室內（nèi）機主要完成紅外線遙控接收, 並根據設定進行運行狀態的切換（huàn）, 調節室內風速及壓縮機運行狀態, 使其達到設定要求。收到信號後, 根據要求由模糊算法得到目前（qián）最佳的工作（zuò）狀態,並通過串行通（tōng）信與室（shì）外機（jī）交換（huàn）信息,實現對壓（yā）縮機運行狀態的控製,其基本電路框圖見圖2。

圖2 室內機基本電路圖

室外機主要是根據室內機的信息（xī）, 進行壓縮機的變頻控製及風速調節,同時在製熱時還要完成除霜等功能。其（qí）基本（běn）電路框圖（tú）如圖3 所示。

變頻調速自控係統中采用交流調速係統〔2〕〔3〕, 主要有逆變器（qì）、SPWM控製器（qì）及一些保護電路線組成。主電路采用交———直———交變頻方式。功率變換元件采用大功率晶體管,整流部件選用三相不可控（kòng）整流模塊, 係統中（zhōng）還設計了過流、過壓、欠壓和過熱等保（bǎo）護功能。交流調速係統的波形（xíng）處理可采用不等幅PWM方式,脈寬調製SPWM電壓型控製器可由單片微機係統和大規模集成電路來實現。

另外空調（diào）器控製係統（tǒng）中軟件可采用模塊化設計（jì）。其中主控模塊負責整個係統狀態及運行控製;另有故障診斷服務模塊、鍵盤管（guǎn）理和（hé）顯示模塊、數據采集與處理模塊、變頻調壓控製模塊等。

圖3 室外機基本（běn）電路圖

5.結論

通過以（yǐ）上（shàng）分析可看出變頻式空調器具有節（jiē）能、高效、舒適的優勢,而且控製簡（jiǎn）單、能效比高, 今後變頻式空調器尤其是在現（xiàn）代電力電子（zǐ）技術和微電控製技術結合方麵有廣闊地發展前景。

在發展中有待深入的工作有:能效比指標的改進;提高製冷壓縮機性能;智能控製的引入,空調器的信息化、智能化等（děng）。

參考文獻

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