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        變頻空調的特點比較和技術資料
        作者:管理員    發布于:2014-03-09 09:49:36    文字:【】【】【
        摘要:溫州鹿城區空調維修|甌海區維修空調|溫州黃龍空調維修|雙嶼拆裝空調|新橋鎮空調維修|婁橋鎮空調移機|郭溪空調維修|潘橋空調維修|瞿溪安裝空調|梧田空調拆裝|南白象空調加液|仰義空調維修|藤橋維修空調

        變頻空調與普通空調的比較,變頻空調的優點


        變頻空調特點
        1.適應負荷的能力
          如下圖,常規空調的制冷能力隨著室外溫度的上升而下降,而房間熱負荷隨室外溫度上升而上升,這樣,在室外溫度較高,本需要空調向房間輸出更大冷量時,常規空調往往制冷量不足,影響舒適性;而在室外溫度較低時,本需要空調向房間輸出較小冷量,常規空調往往制冷量過盛,白白浪費電力。而變頻空調通過壓縮機轉速的變化,可以實現制冷量隨室外溫度的上升而上升,下降而下降,這樣就實現了制冷量與房間熱負荷的自動匹配,改善了舒適性,也節省了電力。

        變頻空調調節制冷量的原理如下:
         一定工況下,制冷量與制冷劑質量流量成正比,
         即 Q = q . m
         式中,Q — 制冷量
         q — 制冷劑單位質量制冷量
         m — 制冷劑質量流量
         一定工況下,制冷劑質量流量與壓縮機轉速成正比例函數關系,
         即 m = f ( N )
         式中 f — 制冷劑質量流量與壓縮機轉速的函數關系,不同結構的壓縮機此關系式不同
         N — 壓縮機轉速
         綜合上兩式,就可以通過調節壓縮機轉速實現空調制冷量的調節,這正是直流或交流變頻空調變頻能量調節的原理。空調拆裝維修網址:../../
         2.溫度調節方法

        以制冷狀態為例,圖3表示的為常規空調的溫度調節方法,其中T為室內溫度,Ts為設定溫度,達到設定溫度壓機停,室內溫度高于設定溫度1度,壓縮機重新開啟。圖4為變頻空調的溫度調節方法,室溫每降低0.5度,運轉頻率就降低一檔,相反,室溫每升高0.5度,運轉頻率就升高一檔,即室溫越高,運轉頻率越大,以便空調快速制冷,室溫越接近設定溫度,運轉頻率就越小,提供的制冷量也越小,以維持室溫在設定溫度附近,溫度波動小。

        3.啟動、運轉性能
        下圖5、圖6分別為常規空調、變頻空調啟動時轉速曲線。常規空調以定頻啟動、定速運轉。變頻空調低頻啟動、變頻運轉。


        4.節能性
          常規空調開/關方法控制,壓縮機開關頻繁,耗電多。變頻空調自動以低頻維持室溫基本恒定,避免壓縮機頻繁開啟,比常規空調省電30%左右。

        5.低電壓運轉性能

        常規空調在電壓低于180V左右時,壓縮機就不能啟動,而變頻空調在電壓很低時,降頻啟動,降低啟動時的負荷,最低啟動電壓可達150V。
         6.熱冷比
         常規空調制冷、制熱壓縮機轉速一樣,只能通過系統匹配提高熱冷比,局限性很大。
         變頻空調制熱時壓縮機轉速比制冷時高許多,所以熱冷比可高達140%以上。(制熱時最高運轉頻率往往要比制冷最高運轉頻率高20Hz左右)
         7.低溫制熱效果
         常規空調壓縮機轉速恒定,0°C以下壓縮機功率很低,實際上沒有什么制熱效果;
         變頻空調低溫下以高頻運轉,制熱量是常規空調的3、4倍。
         8.滿負荷運轉
         常規空調壓縮機只有一種轉速,不可能實現滿負荷時的強勁運轉;
         變頻空調在人多時、剛開機時或室內外溫差較大時,可實現高頻強勁運轉。
         9.保護功能
         常規空調每次發生電流等保護均需停壓縮機;
         變頻空調每當發生保護時均以適當的降頻運轉予以緩沖,可實現不停機保護,不影響用戶的使用。

        變頻空調的電路基本原理變頻空調根據壓縮機是采用交流還是直流電機可分為交流變頻和直流變頻兩種。
        1.交流變頻空調
        (1)基本原理
          異步電動機的電磁轉矩是由定子主磁通和轉子電流相互作用而產生的。定子繞組渡過電流時產生旋轉磁場,在轉子繞組內感應出電動勢,因而產生了感應電流,該電流與定子旋轉磁場相互作用,便產生了磁場力。而實際上對于異步電動機,旋轉磁場的轉速(通常稱為同步轉速)n0與轉子的轉速n1是有差別的,兩者之差與同步轉速的比值,我們稱之為轉差率,用s來表示,即

        式中,f — 電流頻率
          p — 電機極對數
          所以轉子的速度n1可用下式表示

        由上式可知,只要改變異步電動機的供電頻率,電機的轉速便會發生改變,交流變頻空調就是根據這一基本原理來運行的。
          異步電動機在運行時,產生的感應電動勢E1為:

         式中,k — 電機繞組系數;
          N1 — 每相定子繞組匝數
          Φ — 每極磁通
          由于定子阻抗上的壓降很小,可以忽略,這樣,我們便可以得到:

        由上式可知,磁通Φ與U1/f成正比。對于磁通 Φ,我們通常是希望其保持在接近飽和值,如果進一步增大磁通 Φ,將使電機的鐵心飽和,從而導致電機中流過很大的勵磁電流,增加電機的銅損耗和鐵損耗,嚴重時會因繞組過熱而損壞電機。而磁通 Φ的減小,則鐵心未得到充分的利用,使得輸出轉矩下降。這樣,由上式可知,要保持 Φ恒定,即要保持U1/f恒定,改變頻率f的大小時,電機定子電壓U1必須隨之同時發生變化,即在變頻的同時也要變壓。這種調節轉速的方法我們稱為VVVF(Vairble Voltage Varibe Frequency),簡稱為V/F變頻控制?,F在變頻空調的控制方法基本上都是采用這種方法來實現變頻調速的。下圖為一變頻空調的V-f曲線圖,V-f曲線由變頻壓縮機性能決定。

        下表為部分變頻壓縮機的性能參數

        (2) 交流變頻控制器的原理框圖
          變頻控制器的原理框圖如下所示,220V/50Hz的市電經整流濾波后得到310V左右的直流電,此直流電經過逆變后,就可以得到用以控制壓縮機運轉的變頻電源。

        (3)實現V/F變頻控制的方法
          脈寬調制(PWM):在輸出電壓每半個周期內,把輸出電壓的波形分成若干個脈沖波,由于輸出電壓的平均值與脈沖的占空比(脈沖的寬度除以脈沖的周期稱為占空比)成正比,所以在調節頻率的同時,不改變脈沖電壓幅度的大小,而是改變脈沖的占空比,可以實現變頻也變壓的效果。這種方法稱為PWM(Pule Width Modulation)調制,PWM調制可以直接在逆變器中完成電壓與頻率的同時變化,控制電路比較簡單。
          由于PWM調制輸出的電壓波形和電流波形都是非正弦波,具有許多高次諧波成分,這樣就使得輸入到電機的能量不能得以充分選用,增加了損耗。為了使輸出的波形接近于正弦波,提出了正弦波脈寬調制(SPWM)。
          所謂SPWM調制,簡單地來說,就是在進行脈寬調制時,使脈沖序列的占空比按照正弦波的規律進行變化,即,當正弦波幅值為最大值時,脈沖的寬度也最大,當正弦波幅值為最小值時,脈沖的寬度也最?。ㄈ缦聢D所示)。這樣,輸出到電動機的脈沖序列就可以使得負載中的電流高次諧波成分大為減小,從而提高了電機的效率。SPWM波形的特點概括起來就是“等幅不等寬,兩頭窄中間寬”。

        ?。?)具體電路
         對于變頻空調的電路,其室內機部分與常規空調相類似,比常規空調多一通訊電路。其主要部分集中在室外部分,室外電控有主控板、電源電路、變頻驅動模塊。而室外變頻電路的核心主要集中在以下兩個方面:
         1)變頻驅動模塊
         這一部分指的是完成直流到交流的逆變過程,用于驅動變頻壓縮機運轉的逆變橋及其周圍電路。變頻空調上通常采用6個IGBT構成上下橋式驅動電路。在實際應用中,多采用IPM(Intelligent Power Module)模塊加上周圍的電路(如開關電源電路)組成。IPM是一種智能的功率模塊,它將IGBT連同其驅動電路和多種保護電路封裝在同一模塊內,從而簡化了設計,提高了整個系統的可*性?,F在變頻空調常用的IPM模塊有日本三菱的PM系列及日本新電元的TM系列(內置開關電源電路)。
         2)室外控制芯片
         隨著技術的進步,變頻空調的控制將向智能化、集成化、可*化的方向發展,而其控制的核心--芯片也將越來越先進。室外芯片主要的功能是完成各種運算,產生SPWM波形,實現壓縮機V/F曲線的控制并提供各種保護等。變頻空調采用的室外控制芯片有很多種,如NEC、摩托羅拉、三菱等。由于空調技術的發展,模糊控制技術的不斷完善,這就出現了一種性能更優異、功能更強大的控制芯片—DSP。DSP即Digital Signal Processor是數字信號處理器的簡稱,與一般的單片機相比,DSP在運算速度、信號的處理、電機的控制方面具有更大的優勢,是未來的發展方向。美的空調與美國TI(德州儀器)公司進行合作,其變頻空調均采用DSP控制技術,大大提高了整機的控制性能。整機電控框圖如下所示:

        2.直流變頻空調基本原理及結構
         直流變頻空調其關鍵在于采用了無刷直流電機作為壓縮機,其控制電路與交流變頻控制器基本一樣。
         (1)直流變頻空調的基本原理

        直流變頻概念
         我們把采用無刷直流電機作為壓縮機的空調器稱為“直流變頻空調”從概念上來說是不確切的,因為我們都知道直流電是沒有頻率的,也就談不上變頻,但人們已經形成了習慣,對于采用無刷直流壓縮機的空調器就稱之為直流變頻空調。

        無刷直流電機
         無刷直流電機與普通的交流電機或有刷直流電機的最大區別在于其轉子是由稀土材料的永久磁鋼構成,定子采用整距集中繞組,簡單地說來,就是把普通直流電機由永久磁鐵組成的定子變成轉子,把普通直流電機需要換向器和電刷提供電源的線圈繞組轉子變成定子。這樣,就可以省掉普通直流電機所必須的電刷,而且其調速性能與普通的直流電動機相似,所以把這種電機稱為無刷直流電機。無刷直流電機既克服了傳統的直流電機的一些缺陷,如電磁干擾、噪聲、火花可*性差、壽命短,又具有交流電機所不具有的一些優點,如運行效率高、調速性能好、無渦流損失。所以,直流變頻空調相對與交流變頻空調而言,具有更大的節能優勢。

        轉子位置檢測
         由于無刷直流電機在運行時,必須實時檢測出永磁轉子的位置,從而進行相應的驅動控制,以驅動電機換相,才能保證電機平穩地運行。實現無刷直流電機位置檢測通常有兩種方法,一是利用電機內部的位置傳感器(通常為霍爾元件)提供的信號;二是檢測出無刷直流電機相電壓,利用相電壓的采樣信號進行運算后得出。在無刷直流電動機中總有兩相線圈通電,一相不通電。一般無法對通電線圈測出感應電壓,因此通常以剩余的一相作為轉子位置檢測信號用線,捕捉到感應電壓,通過專門設計的電子回路轉換,反過來控制給定子線圈施加方波電壓;由于后一種方法省掉了位置傳感器,所以直流變頻空調壓縮機都采用后一種方法進行電機換相。

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