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變頻空調的工作原理是怎麼樣的呢

生活 更新时间:2024-07-20 17:14:21
變頻空調器的特點

變頻空調器是相對定頻空調器而言的。定頻空調器的壓縮機直接采用220V/50Hz供電,其轉速不變。此類空調器依靠不斷地“開、停”壓縮機來調整室内溫度,不但使人感覺溫差大,而且浪費較多的電能。而變頻空調器利用變頻器将50Hz市電電壓頻率變換為30~130Hz的變化頻率,這種通過改變壓縮機供電頻率方式的技術就是所謂的“變頻”技術。變頻技術是20世紀80年代問世的一種新技術,空調器采用變頻技術後進入了一個新時代。

變頻空調器每次開始使用時,通常是讓壓縮機高頻、高速運轉,以最大功率、最大風量進行制冷或制熱,使室内溫度迅速接近所設定的溫度。當室内溫度接近所設定的溫度,并被單片機識别後,單片機控制壓縮機進入低頻、低速的低能耗運轉狀态,使室内溫度趨于穩定,避免了壓縮機頻繁地開開停停。這樣,不僅提高了舒适度,而且實現了高效節能的目的。

變頻空調器通過提高壓縮機工作頻率的方式增大了制熱能力,不僅最大制熱量比同品牌、同級别的定頻空調器要高一些,而且低溫下仍有良好的制熱效果。變頻空調器可根據環境溫度自動選擇制冷、制熱或除濕運轉方式,室溫波動範圍小,不僅提高了舒适度,而且節約了電能。此外,變頻空調器可在低電壓條件下啟動,徹底解決了空調器在某些地區因電壓較低難以啟動的難題。

定頻分體式空調器的室内風扇電機隻有4擋風速可供調節,而變頻空調器的室内風扇電機在自動運行時,轉速會随壓縮機的工作頻率在12擋風速範圍内變化。由于風扇電機的轉速與制冷/制熱能力進行了合理的匹配,因此可實現低噪聲的甯靜運行。

由于變頻空調器在電路方面不僅需要功能更加強大、完善的微處理器電路,而且需要設置大功率壓縮機驅動電路(模塊電路)及其電源電路,在制冷系統方面采用了膨脹閥作為節流器件,從而導緻它的成本大大高于定頻空調器,影響了變頻空調器的普及。不過,随着變頻技術、單片機控制技術的不斷完善以及電子元器件成本的不斷降低,變頻空調器最終将逐步取代定頻空調器,成為空調器市場的主流産品。

變頻的基本原理

目前,常見的變頻方式主要有交流變頻和直流變頻兩種。

1.交流變頻

交流變頻器主要由AC-DC變換器(整流、濾波電路)、三相逆變器(inverter電路)、脈沖寬度調制電路(PWM電路)構成,如圖1-1所示。

變頻空調的工作原理是怎麼樣的呢(聊一聊變頻空調器的特點和基本原理)1

圖1-1 交流變頻控制器構成方框圖

首先,AC-DC變換器将220V市電電壓變換為310V左右的直流電壓,為三相逆變器供電,三相逆變器在PWM電路産生的PWM脈沖作用下将310V直流電壓變換為近似正弦波的交流電壓。PWM電路輸出的PWM脈沖的占空比大小受微處理器(CPU)的控制。這樣,通過微處理器的控制,三相逆變器就可為壓縮機提供頻率可變的交流電壓,實現壓縮機轉速的控制。

在變頻過程中,變頻空調器的制冷能力與負荷相适應,溫度傳感器産生的溫度檢測信号通過微處理器運算後,産生運轉頻率控制信号。這個信号就可改變 PWM 電路輸出的 PWM脈沖的占空比,相繼改變了三相逆變器輸出電壓的頻率,使壓縮機(三相異步電機)在箱内溫度高時高速運轉,快速制冷;在箱内溫度較低時低速運轉,以維持箱内溫度,從而實現了壓縮機的變頻控制。

2.直流變頻

直流變頻空調器與交流變頻空調器的變頻原理基本相同,但由于直流變頻空調器的壓縮機電機采用的是直流無刷電動機,所以也有一定的區别。典型的直流變頻控制器構成如圖1-2所示。

變頻空調的工作原理是怎麼樣的呢(聊一聊變頻空調器的特點和基本原理)2

圖1-2 直流變頻控制器構成方框圖

AC-DC變換器将220V市電電壓變換為310V左右的直流電壓,為功率模塊供電,在微處理器輸出的PWM脈沖的控制下,功率模塊為直流變頻壓縮機定子繞組的U、V兩相輸入直流電流時,由于轉子中永久磁鐵産生的磁通的交鍊,所以在剩餘的W相繞組上産生感應信号,作為直流電機轉子的位置檢測信号,然後配合轉子磁鐵位置,逐次轉換直流電機定子繞組通電相,使其繼續回轉。

提示

直流變頻壓縮機的電機必須要設置轉子位置檢測電路,否則電機是無法運行的。

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