详解空调变频原理

详解空调变频原理、对等到变频控制功能之阿布丰

王创作

变频主要是变频器调速。变频器的功能是将频率固定的交流电（三相的或单相的）变换成频率连续可调

的三相交流电源。变频器的输入端接到频率固定的三

相交流电源，输出端输出的是频率在一定范围内连续

可调的三相交流电，对空调压缩机的运转速度进行调

节，再接到电动机上。

空调变频控制器

制冷系统简图

惯例空调的制冷能力随着室外温度的上升而下降，而房间热负荷随室外温度上升而上升，这样，在室外温度较高，本需要空调向房间输出更大冷量时，惯例空调往往制冷量缺乏，影响舒适性；而在室外温度较低时，本需要空调向房间输出较小冷量，惯例空调往往制冷量过盛，白白浪费电力。而变频空调通过压缩机转速的变更，可以实现制冷量随室外温度的上升而上升，下降而下降，这样就实现了制冷量与房间热负荷的自动匹配，改善了舒适性，也节省了电力。

温度调节方法

以制冷状态为例，图3暗示的为惯例空调的温度调节方法，其中T为室内温度，Ts为设定温度，达到设定温度压机停，室内温度高于设定温度一定程度时，压缩机重新开启。图4为变频空调的温度调节方法，室温每降低一定程度，运转频率就降低一档，相反，室温每升高一定程度，运转频率就升高一档，即室温越高，运转频率越大，以便空调快速制冷，室温越接近设定温度，运转频率就越小，提供的制冷量也越小，以维持室温在设定温度附近，温度动摇小。

变频器与空调系统的匹配基础知识

压缩机

压缩机按其工作方式的分歧，可以分为一般分为旋转式，往复式和涡旋式压缩机。

分歧的压缩机工作原理都是一样的，即利用内部机容积的改变来实现制冷剂气体的压缩过程。

而旋转式压缩机也成转子式，具有无吸气阀，吸气管直通压缩室，向上排气等一系列特点，所以具有气流阻力小，机械损失少，吸过热低等优点，所以在空调器上得到广泛应用。变频压缩机一般都是单转子、双转子或涡旋压缩机。

制冷剂

经常使用制冷剂：

R22 ：二氟一氯甲烷

R407C：R32/125/134a(23/25/52)

R410A：R32/R125（50/50）

ODP:一千克化合物释放到大气中损耗臭氧层的程度，规定CFC-11的ODP值为1

GWP：全球变暖潜能值，规定的GWP值为1

R410A与R22空调器匹配参数的分歧：

额定制冷匹配R22R410A 吸气温度℃10～1216～18

排气温度℃8575

吸气绝对压力Kg/cm25～68～10排气绝对压力Kg/cm218～2026～29额定制热匹配R22R410A 吸气温度℃1～25～6

排气温度℃8070吸气绝对压力Kg/cm24～57～9排气绝对压力Kg/cm219～2127～30由于R410A系统压力高容易造成系统冷媒泄漏，因此在配试时如果发生可能是以下几处泄漏：（可查询南社百科相关课件）

变频空调系统组成：

·控制系统与感测装置

·室内热交换器及风扇电机

·室外热交换器及风扇电机

·电源与变频器

·变频压缩机（含驱动马达）

·制冷剂回路与回路控制装置

名词解释：

从而可以调节制冷制热量。

俗成的说法，压缩机转子为稀土资料的永磁体，控制方式采取交－直－交闭环控制。

损失较大，控制采取交－直－交开环控制。

变频结构系统图

惯例空调在电压低于180V左右时，压缩机就不克不及启动，而变频空调在电压很低时，降频启动，降低启动时的负荷，启动电压可低至150V以下。

惯例空调压缩机转速恒定，0°C以下压缩机功率很低，实际上没有什么制热效果；变频空调低温下以高频运转，制热量是惯例空调的3、4倍。

众所周知，我们日常的生活用电和工业用电使用的都是恒压、恒频的交流电源，定频空调所采取的就是这种交流电源。但是变频调速就纷歧样了，它需要的是频率、电压都可改变的交流电源，频率范围一般控制在10～150Hz的范围内。变频控制器可以均匀地改变电源频率，因而能够平滑地改变压缩机电机的转速，由于它兼有调压和调频两种功能，所以在各种电动机调速系统中效率最高，性能最好。

变频电路一般可以分为间接变频和直接变频两类。间接变频电路的特点是将工频交流电源通过整流器转化为直流电，然后再经过逆变器将直流变换成可变频率的交流电，因此又称为有中间直流环节的变频电路。直接变频电路则是将工频交流电一次性转变成可

控频率的交流电，没有中间直流环节。我们变频空调的控制系统采取的是间接变频的方式。

交流变频与直流变频的区别

交流变频系统的工作原理是把工频交流电转换为直流电，并把它送到IPM模块中，然后通过MCU进行控制，由IPM模块将直流电二次转化成频率可以控制的交流电输出给压缩机，从而使压缩机达到转速受控的效果。交流变频空调采取的压缩机电机是三相异步感应电机，其控制方式是根据电机的V/F曲线随频率自动调整输出电压的大小，是一种开环控制，其控制的精度比较低。

直流调速系统在电路结构上与交流变频系统比较相近，同样具有把工频交流电转换为直流电的整流环节和把直流电二次转化成交流电的逆变环节。它们之间的区别一方面是采取的电机分歧，直流调速系统采取的是永磁同步电机，分歧于交流变频系统所采取的三相异步感应电机，从电机的角度来说效率更高；另一方面直流调速系统具有位置检测环节，通过对压缩机转子的位置进行检测来实现对压缩机电机的闭环控制，相比较交流变频系统的开环控制来说，控制的精度更高，其效率也更高。

120°方波直流变频与180°正弦波变频

直流变频技术主要有两种：一种是方波直流变频技术，也就是120°变频技术，另一种是正弦波直流变频技术，也就是180°变频技术。两种直流变频技术适用于分歧的压缩机电机，一般来说，反电势为方波的压缩机电机就适合用方波直流变频技术来驱动，而反电势为正弦波的压缩机电机就适合用正弦波直流变频技术来驱动。

总的来说，正弦波直流变频技术的控制精度更高，可以使压缩机电机的运转效率更高，因此采取正弦波技术的变频空调在同样条件下可以得到更高的能效比。但是这种技术的运算量很大，对控制芯片的要求比较高。

针对于定频而言的另一种系统，首先是有一个变频压机，然后有一套控制变频压机的控制，最后还有一套呵护变频压机和完善系统的器件。变频空调是通过变频器控制压缩机，改变压机的转速使压机的排气量同步伐整。

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