变频空调基本原理介绍

一、变频空调分类

变频空调器可根据环境需要自动调整压缩机的转速。分交流变频和直流变频。

1、交流变频

图示为原理框图。需要三相感应电动机。

 

2、直流变频

直流电动机调压调速。节电、噪声小，但价格高。

3、变频空调器的控制系统如图示。

 

二、变频空调器的运行原理

变频空调器的室内机和室外机中，都有独立的电脑芯片控制电路，两个控制电路之间有电源线和信号线连接，完成供电和相互信息交换。

1、室内机组各路传感元件的检测信号：

遥控器指定运转状态控制信号、室内温度传感器信号、蒸发器温度传感器信号(管温信号)、室内风扇电动机转速的反馈信号等。

2、电脑芯片发出一组控制指令：

室内风机转速控制信号、压缩机运转频率控制信号、显示部分控制信号(主要用于故障诊断)和控制室外机传递信息用的串行信号等。

3、室外机内电脑芯片监控的信号：

来自室内机的串行信号、电流传感器信号、电子膨胀阀温度检测信号、吸气管温度信号、压缩机壳体温度信号、大气温度传感信号、变频开关散热片温度信号、除霜时冷凝器温度信号等8种。

4、室外电脑芯片发出的控制指令：

室外风扇机的转速控制信号、压缩机运转的控制信号、四通电磁阀的切换信号、电子膨胀阀制冷剂流量控制信号、各种安全保护监控信号、用于故障诊断的显示信号、控制室内机除霜的串行信号等。

三、变频空调制冷系统及其特有部件

变频空调器的制冷系统一般由变频式压缩机、冷凝器、蒸发器、电子膨胀阀、电子换向阀、除霜电磁阀等部件组成，如图所示。

 

1、功率变频模块——功率晶体管组件

外形和电路原理如图6-18所示。PWM脉冲是间隔很小的多个脉冲，它和矩形开关脉冲组合，形成良好的正弦波形。

6只晶体管，依次通断切换一次，电动机就转动一周。开关脉冲频率越高，电动机转动越快。

 

2、变频压缩机——AC和DC

交流变频压缩机工作原理如图6-16所示。直流调速压缩机的转子为永久磁铁，不需要二次电流，故损耗少、效率高，其工作原理如图8-17所示。

 

 

3、电子膨胀阀

常用的节流方式有毛细管节流和电子膨胀阀节流两种。毛细管的结构简单、价格低廉，缺点是适应能力较差。

变频空调器采用的电子膨胀阀利用步进电动机驱动，在整个系统中可以非常精确并流畅地控制制冷剂的流动量，适用于制冷剂流量变化快且变化范围大的制冷系统。不但可以调节制冷剂的流量，而且可以实现多种保护，如防冻结保护、制冷防冷凝器温度过高保护、防过载保护、防压缩机排气温度过高保护等。电子膨胀阀结构如图6-19所示。

 

4、除霜电磁阀

在系统中加入除霜电磁阀后，可以在不改变换向阀状态的情况下，达到除霜的目的。除霜电磁阀相当于旁路阀，打开时，从压缩机中出来的高温高压气态制冷剂，一部分不经过室内热交换器直接回到室外热交换器，这些制冷剂带来的热量会除掉热交换器上的霜。由于化霜时四通阀不动作，所以不会像普通定速空调器那样造成室内温度的降低。

目前在空调器的一拖多技术中广泛采用变频系统。图6-20所示为变频一拖二空调器的制冷系统。

 

四、变频空调器电控系统的特点

电路控制框图如图6-21所示。控制系统包括：室内控制单元、室外控制单元。变频空调的电控系统主要考虑以下几点：

 

1、控制方式

空调器由于其使用环境参数的不确定性，人的舒适性要求的不确定性等因素，采用零点自适应模糊控制策略。

2、噪声控制

室内机噪声主要来自风道摩擦噪声与电动机的电磁噪声，传统的PG电动机和抽头电动机往往噪声较大。直流无刷电动机由于具有噪声低的特点，在设计超静音运行的室内机时，常被采用。

3、电网电压的适应能力

普通控制器适用的电压范围为电网电压波动的±10％，而变频式空调器采用自适应空间矢量调制技术，实现压缩机电动机运行电压补偿，电网电压在±20％范围波动时，仍具有较强的制冷、制热能力。