变频技术在家用空调电气控制系统中的应用和维护

变频技术在家用空调电气控制系统中的
应用和维护
摘要：随着科技发展，变频技术进步，应用范围逐渐扩大，变频空调在家庭中受到了欢迎，已经成为常用家用电器，满足了人们的多种需求。

基于此，本文就家用空调电气控制系统汇总变频技术应用维护展开研究，首先阐述了变频技术和变频空调，其次对其应用优势进行分析，最后提出了维护管理措施，以供参考。

关键词：变频技术；空调；电气控制系统
当前，空调设计以制冷、制暖为主，人们越发重视空调对自然环境的影响和空调自身节能问题。

能源消耗促使能源价格不断攀升，数量也在不断减少，为实现“碳中和”目标，空调逐渐朝向绿色化、环保化方向发展，伴随电子技术发展，变频空调在家用空调中占据了重要位置，通过应用变频技术可以灵活调整空调的运行状态，增强空调的节能环保性能，满足人们对空调的各种需求。

一、变频技术和变频空调
变频技术是将直流电逆变为各种频率的交流电，或是将交流电变为直流电后逆变为各种频率的交流电，或是将直流电变为交流电后逆变为直流电，整个变化都需要变化频率[1]。

该技术主要分为交直变频、直直变频、直交变频、交交变频这四种。

家用空调一般应用直流和交流变频技术，其中交流变频空调主要利用交流变频压缩机调节、转化，电路损耗程度小，比较省电，而直流变频空调主要利用直流数字变转速压缩机进行转化，电路中并未出现损耗，更加省电。

变频空调变频部分构成如图1所示，交流电经过转化器变为直流，再经过功率电晶体变为任意频率有效值，也就是脉冲电压信号。

感知器所收集的信号传输到计算机控制系统中进行计算分析，同时经过波形发生器形成新控制信号，经过驱动放大对变频开关进行控制。

随着计算机控制开关调整，电源频率也发生变化，进而调节压缩机电机转速。

变频开关中包括六只晶体管，如果每秒钟切换次数为
100次，电机转速则达到每秒100r，每分钟转速可以达到6000r。

因此，在空调系统负荷出现变化时，通过调节压缩机电动机的供电电压和频率，使压缩机运转频率也随系统负荷变化而变化，进而连续改变系统容量。

图1 变频空调电气控制系统
二、家用空调电气控制系统中变频技术应用优势
（一）调节温度
家用空调受到室外温度影响，外部温度越高，制冷能力越低，但是变频技术在空调中的应用可以通过压缩机运转频率变化使制冷能力随着室外温度上升而上升，营造良好的室内环境，同时也能够达到节约能源目的。

此外，变频技术也能够调节温度，通常情况下，家用空调系统对于温度的调节是随着温度超出设置温度范围而发生停机，如果室内温度与设置温度相差2℃则压缩机就会启动。

家用空调所应用的变频技术，可以自动调节输出，室内温度如降低0.5℃则压缩机运转频率会随之降低一个档位，通过系统的连续调节，最终使系统输出与房间热负荷平衡。

总之，室内温度越低压缩机运行频率越小，进而实现即时制冷，而室温邻近设置温度时，压缩机运行频率会随之下降，制冷量也会下降，减少室内温度的波动，以保证室内温度舒适。

图制冷制热流程图
（二）除湿除霜
空调除湿时，需要定时开关压缩机和风机，冷量输出比较高，所以冷感比较强，而变频技术的应用可以通过改变压缩机运转频率实现单纯除湿但不降温的目的。

冬季，家用空调制热时，室外换热器由于温度较低容易结霜，影响吸热，一般利用逆循环方式来除霜，但是会导致室温降低，而变频技术的应用可以通过持续供暖实现除霜，以电子膨胀阀为节流部件，除霜时启动全部电子膨胀阀，并利用压缩机加大转速获得更多热量，利用余热去除换热器中的结霜。

（三）节能环保
家用空调由开关控制，压缩机开关频繁，电能消耗量大，对电网冲击大，而利用变频技术可以自动降低频率使室内温度保持恒定状态，避免压缩机频繁开关，大大节约电力能源。

但是，变频空调无法实现绝对节能，这是由于制冷量与热负荷匹配有关，如果热负荷大则压缩机会长期高频运行，消耗大量电能。

因此，变频空调需要选择合适容量达到省电目的。

此外，家用空调电压＜180V时会停止运行，而变频技术能够在电压相对低的状态下启动，电压最低限值为150V，运行电压大约为160-250V。

宽电压输入可以应对各种恶劣的使用场合，提升空调的适应性，减少对高品质电源的依赖。

三、家用空调电气控制系统中变频技术维护管理
（一）故障处理
变频空调发生故障时，先要在试运行档上放置室内机控制器开关，这时微控制器会对变频器输出电源进行控制，此时若是空调能够运行并保持稳定频率，则表示控制系统无异常，主要检查传感器。

若是此时空调并未运行则表示系统程序故障，若是频率难以升降且保护性关机，则需要检查传感器。

一般采用万用表阻挡对电阻进行测试，之后试加热，查看电阻有无异常。

传感器尽管会随着湿度变化而变化，但是控制性变差仍然会导致变频器异常控制。

电源插上后，室内机指示灯若是异常，则表示电源可能出现故障。

电源若是有指示，使用遥控器操作，信号无法发射，需要先检查遥控器电池，之后再检查电池正负极片触点，一切正常则检查遥控器电路板损坏情况，可以用收音机检查按住遥控键实行干扰试验，若是收音机有“嘟嘟声”则表示遥控器正常。

此时，信号仍然无法发射则需要强制开关室内机进行验证，强制运行中室内贯流风机与室外压缩机如果运行正常且制冷效果比较好，则表示空调室内机红外接收位置可能存在故障[2]。

变频空调中，温度传感器发挥着重要作用，室内机中设置空气温度和蒸发器温度传感器，室外机则设置空气温度传感器、低压管路和高压管路传感器，有些传感器由于长期应用出现阻值异常，进而导致控制性发生变化，要想提高控制精度，需要明确传感器故障之后更换新的传感器。

鉴别整个系统故障情况可以在试运行单上控制器开关，这时微处理器会对变频器发射信号，若空调能够正常运行并保证频率固定，则表示空调系统整体正常，重点检查传感器，若是空调运行异常则表示控制系统出现故障。

（二）系统检测
电气控制系统检查时，采用万用表交流电压250V档对通信电路进行测试，若是零线与信号线之间有电压变化并室内机的通信指示闪烁频繁，这就表示通信运行正常，否则电路出现故障。

而在对功率模块故障进行检测时，一般采用万用
表二极管档对功率模块进行测量，或是使用万用表交流电压档对该模块驱动压缩机电压进行测量。

结束语：
综上，家用空调电气控制系统中应用变频技术可以实现直流和交流变频，降低能耗，实现“碳中和”目标，符合可持续发展观念。

参考文献：
[1]路文娟.PLC控制技术在煤矿电气中的应用——评《煤矿电气控制系统运行与维护》[J].有色金属工程,2020,10(12):1.
[2]张浩,郑全新.变频调速在航运电气控制系统中的应用研究[J].花炮科技与市场,2019,98(01):205+262.。