1.引言

隨著全球氣候日益變暖,人們對（duì）空（kōng）調的需求越（yuè）來越大（dà）,如何使空調（diào）係統在提高（gāo）舒適（shì）性的同時又達到節能的（de）目的已經成為一個越來越重要的問題。變頻調速技術引用進空（kōng）調控製係統中就是解決這個問題（tí）的一種途徑, 這樣不僅提高了空調房間的舒適程（chéng）度、減少了噪聲,而且最重要一點就是能夠達到節能的目的。

2.空調控製係統的特點

空調係統中的控製對象（xiàng）多屬於熱工對象, 從控製的（de）角度分析具有以下特點:

(1) 多幹擾性

例如:通過窗戶進入的太陽輻射熱（rè）是時間的函數,也受氣象條件的影響;室外空氣溫度通過圍護結構對室溫產生的影響;為了換氣（qì）所采用的新風,其（qí）溫度變化對室溫有直接的（de）影響;此外室內人員的變動（dòng）, 照明、機電設（shè）備的啟停, 電加熱器電源（yuán）電壓的波動以及熱水加熱器熱水壓力（lì）、溫度的變化, 均隨著建築的構造、用途的不同而異, 更與空調本身有關。如果不采用變頻調速技術,那唯一的方法（fǎ）就是利（lì）用最大的耗能來換取理想的控製狀態,這就會帶來幹擾變動時控製的不理想以及（jí）能（néng）源浪費的問題。

(2) 多（duō）工況性

空調（diào）係統中（zhōng）對空氣的處理過程具有（yǒu）很強的季（jì）節性,一（yī）年中,至（zhì）少要分為冬（dōng）季, 過渡季和夏季。另外在同一天中, 夜晚和白（bái）天的空氣工況也（yě）不完全相同, 因此空（kōng）調對空氣的處理過程也具有多變性。多工（gōng）況性的特點就決定了空調的運行不能設定在（zài）某（mǒu）一不變的參數,而這就要求空（kōng）調的控製（zhì）係統必須要靈活的動作來適應變化的工況。

3.變頻（pín）調速技術在空調器中的使用

針對空調控製係統的（de）特點（diǎn）, 再加上電力電子技術及微機控製技術的發展,變頻器的應用日益（yì）廣泛,因（yīn）此在空（kōng）調控（kòng）製係（xì）統中采用變（biàn）頻技術也是不可避免的。這就給我們（men）提供了一種既能達（dá）到控製要求又（yòu）能節（jiē）約能源的（de）方法。

空調交流變頻（pín）控製（zhì）器主要由直流變（biàn）換電（diàn）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（biàn）頻（pín）控（kòng）製器的基本組成

在空調控製係統中使用變頻技術, 與普通空調（diào）相比具有如下優點:

(1) 節能（néng）省電、電壓適應性（xìng）強

變頻空調器采用模糊（hú）控製技術調節製冷(熱) 能力, 壓縮機由於不停（tíng）機而減少頻繁啟停造成（chéng）的損失。同時壓縮機剛啟動時,采用低頻啟動,一（yī）般在20 - 30HZ之間,從而降（jiàng）低了啟動電流, 減少了功（gōng）率消耗, 然後很快（kuài）在低（dī）頻狀態轉（zhuǎn）入高頻狀態,在很短（duǎn）的時間裏（lǐ）達到（dào）室內設定溫度,然後壓縮機在長時間處於低頻工作範圍內,機組的功（gōng）率（lǜ）降到最小,以保持室溫。另（lìng）外變頻空調還可（kě）以根（gēn）據外界環境負（fù）荷的變化相應的調節壓縮機的轉速來（lái）達到控製（zhì）要求, 這就避（bì）免（miǎn）了運行參數的單一化而帶來能源的浪費。因此變頻（pín）空（kōng）調節（jiē）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,工作電壓在187 - 242V 之間,這一點更適合在電網（wǎng）電壓不穩定的地區使用。這是由於（yú）變頻空調器采用自動控製技術對壓縮機輸入電壓進行自（zì）動調整, 所以當電網電壓（yā）偏（piān）高或偏低時機組仍能正常工（gōng）作。

(2) 製冷快速、舒適性好

變頻空調器開始運（yùn）轉時,機組經低頻低速啟動, 然後很快進（jìn）入高速運（yùn）轉, 轉速可達到正常轉速的2- 3 倍, 故比定速空調能更快達到設定（dìng）溫度。當室溫接近設（shè）定（dìng）溫度時,機組在不停止壓縮機工作狀態下,通過調整壓縮機的（de）轉速調節室溫,這樣就可以（yǐ）創造出溫度變化（huà）不大的舒適環境。

(3) 超低溫製熱、快速除霜

一般空調器, 當室外氣溫低於0 ℃時,製熱能力大幅度下降, 在- 12 ℃時出力隻有額定值的35 % 左右。但變頻空（kōng）調則可根據室外溫度的變化自動改變壓縮機轉速, 在室外溫度低的情況（kuàng）下, 通過提高運轉頻率, 達到提高製（zhì）熱能力的效（xiào）果,在- 12 ℃時出力可達到額定值的70 % 左右。

在低溫的情況下,一般空調器室（shì）外機除霜停機需（xū）5 - 15 分鍾（zhōng）,在此期間室內（nèi）機停止供熱。而變頻空調器則利用微處理器控製電子膨脹閥,除（chú）霜時,電子膨脹閥全開,壓縮機高速運轉,利用壓縮機（jī）排氣的（de）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

變頻空調器采用變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衡地運轉,加之長時間的低頻運轉狀態使室外機運（yùn）轉更加（jiā）平穩。室內機也沒有頻繁（fán）啟停的聲音, 同時風機的轉速隨著壓縮機的工作頻率可在多檔範圍內（nèi）變化,從而實現整機的低噪聲運行。

變頻空調的除濕功能（néng）, 主要是除去房間空（kōng）氣中的含濕量而不降低溫度,可根據房間的濕度要求設定濕度值。除濕時（shí）機組相當於製冷時的1/ 3 頻率運（yùn）轉,以較小的輸（shū）入功率達到除（chú）濕效（xiào）果,不僅經濟合理而且還提高（gāo）了舒適性。

4.變頻空調器及其控製係統

變頻空調主要指的是對空調係統中室外的壓縮機而（ér）言的,其功率從1 —5hp 不等,因主機功率大（dà）, 這（zhè）樣變頻後效果顯著。對室內排風扇, 由於功率≤30 —40W, 隻進行人工調風量, 但近年來也有雙變頻機型或全變頻機（jī）型對排風扇或（huò）所（suǒ）有電機進行變頻控製。

變頻空調器的（de）類型主要由變頻方式和主要零部件壓縮機、節流機構、室內風扇電機、室（shì）外風扇電機來決定的。因此,不同的變頻方（fāng）式和（hé）零部件也就組成了不同類型的變（biàn）頻空調器, 這種組合可以多達十幾種。在這眾多的組合（hé）中基本上可以分為三種類型。

第一類變頻空調器采用交流變頻（pín）, 製冷劑流量調節方式采用毛細管,壓縮機采用單轉子交（jiāo）流變頻壓縮機。這種空調器基本能體現變頻空調器各（gè）種優點,而且可靠性好（hǎo）,缺點是節能效果較低,噪聲和震動也較大。

第二（èr）類變頻空調器同樣也是采用交流變頻（pín）, 不同的是壓縮機采用雙轉子交流變頻壓縮機, 製冷劑流量調節方（fāng）式采用電（diàn）子膨脹閥（fá）。此類（lèi）空調（diào）器變頻範圍更寬, 噪聲和震動有所降低, 節能效果明顯。

第三類是直流變頻空調器, 采用直流變頻壓縮機和直流風扇電機（jī）, 調節方式是電子膨脹閥。此類空調器（qì）節能效果更高, 噪聲和震動達到了（le）最低的水平,同時還沒（méi）有交流變頻的電磁幹（gàn）擾,是當前最先進的變頻空調器。

以下就（jiù）直流變頻分體式空調器的結構及控製（zhì）係統（tǒng）作個簡要的介紹。分體式空調器的控製器分（fèn）為室外和室內兩大部份。

室內機（jī）主要完成紅外線遙控接收, 並根據設定進行運行狀態的切（qiē）換, 調節室（shì）內風速及（jí）壓縮機運行（háng）狀態, 使其（qí）達到（dào）設定要求。收到信號後, 根據要求由模糊算法得（dé）到目前（qián）最佳的工作狀態,並通過串行通信與室外機交換（huàn）信息,實現對壓縮機運行狀態的控製,其基本電路框圖見圖2。

圖（tú）2 室內機基本電（diàn）路圖

室外機主要（yào）是根據室內機的信息, 進行壓縮機的變頻控製及風速調節,同時在製熱時（shí）還要完成除霜等功（gōng）能。其基本電路框圖如圖3 所示（shì）。

變頻調速自控係統中采用交流調速係統〔2〕〔3〕, 主要有逆（nì）變器、SPWM控製器及一些保護電（diàn）路線（xiàn）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（jīng）體管（guǎn）,整流部件選用三相不可控整流模塊, 係統中還設計了過流、過壓、欠壓和（hé）過熱等保護功能。交流調速係統的波形處理可采用不等（děng）幅PWM方式,脈（mò）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（lái）實（shí）現。

另外空調器控製（zhì）係統中軟件可采用模塊化設計。其中主控模塊負責整（zhěng）個係統（tǒng）狀態及運行控製;另有故障診斷服務模塊、鍵盤管理和顯（xiǎn）示模塊（kuài）、數據采集與處理模塊、變頻調壓控製模（mó）塊等。

圖3 室外（wài）機基本電路圖

5.結論

通過以上分析可看出變頻式空調（diào）器具有節（jiē）能、高效、舒適的優勢,而且控製簡單、能效比高, 今後（hòu）變頻式空調器尤其是在現代（dài）電力電子技術和微電控製技術結合方麵（miàn）有廣闊地發展前景。

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

參考文獻

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