变频空调原理(变频空调基本原理介绍)

  一、变频空调分类

  变频空调器可根据环境需要自动调整压缩机的转速。分交流变频和直流变频。

  1、交流变频

  图示为原理框图。需要三相感应电动机。

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  2、直流变频%20

  直流电动机调压调速。节电、噪声小,但价格高。

  3、变频空调器的控制系统如图示。

  二、变频空调器的运行原理

  变频空调器的室内机和室外机中,都有独立的电脑芯片控制电路,两个控制电路之间有电源线和信号线连接,完成供电和相互信息交换。

  1、室内机组各路传感元件的检测信号:

  遥控器指定运转状态控制信号、室内温度传感器信号、蒸发器温度传感器信号(管温信号)、室内风扇电动机转速的反馈信号等。

  2、电脑芯片发出一组控制指令:

  室内风机转速控制信号、压缩机运转频率控制信号、显示部分控制信号(主要用于故障诊断)和控制室外机传递信息用的串行信号等。

  3、室外机内电脑芯片监控的信号:

  来自室内机的串行信号、电流传感器信号、电子膨胀阀温度检测信号、吸气管温度信号、压缩机壳体温度信号、大气温度传感信号、变频开关散热片温度信号、除霜时冷凝器温度信号等8种。

  4、室外电脑芯片发出的控制指令:

  室外风扇机的转速控制信号、压缩机运转的控制信号、四通电磁阀的切换信号、电子膨胀阀制冷剂流量控制信号、各种安全保护监控信号、用于故障诊断的显示信号、控制室内机除霜的串行信号等。

  三、变频空调制冷系统及其特有部件

  变频空调器的制冷系统一般由变频式压缩机、冷凝器、蒸发器、电子膨胀阀、电子换向阀、除霜电磁阀等部件组成,如图所示。

  1、功率变频模块——功率晶体管组件

  外形和电路原理如图6-18所示。PWM脉冲是间隔很小的多个脉冲,它和矩形开关脉冲组合,形成良好的正弦波形。

  6只晶体管,依次通断切换一次,电动机就转动一周。开关脉冲频率越高,电动机转动越快。

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  2、变频压缩机——AC和DC

  交流变频压缩机工作原理如图6-16所示。直流调速压缩机的转子为永久磁铁,不需要二次电流,故损耗少、效率高,其工作原理如图8-17所示。

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  3、电子膨胀阀

  常用的节流方式有毛细管节流和电子膨胀阀节流两种。毛细管的结构简单、价格低廉,缺点是适应能力较差。

  变频空调器采用的电子膨胀阀利用步进电动机驱动,在整个系统中可以非常精确并流畅地控制制冷剂的流动量,适用于制冷剂流量变化快且变化范围大的制冷系统。不但可以调节制冷剂的流量,而且可以实现多种保护,如防冻结保护、制冷防冷凝器温度过高保护、防过载保护、防压缩机排气温度过高保护等。电子膨胀阀结构如图6-19所示。

  4、除霜电磁阀

  在系统中加入除霜电磁阀后,可以在不改变换向阀状态的情况下,达到除霜的目的。除霜电磁阀相当于旁路阀,打开时,从压缩机中出来的高温高压气态制冷剂,一部分不经过室内热交换器直接回到室外热交换器,这些制冷剂带来的热量会除掉热交换器上的霜。由于化霜时四通阀不动作,所以不会像普通定速空调器那样造成室内温度的降低。

  目前在空调器的一拖多技术中广泛采用变频系统。图6-20所示为变频一拖二空调器的制冷系统。

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  四、变频空调器电控系统的特点

  电路控制框图如图6-21所示。控制系统包括:室内控制单元、室外控制单元。变频空调的电控系统主要考虑以下几点:

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  1、控制方式

  空调器由于其使用环境参数的不确定性,人的舒适性要求的不确定性等因素,采用零点自适应模糊控制策略。

  2、噪声控制

  室内机噪声主要来自风道摩擦噪声与电动机的电磁噪声,传统的PG电动机和抽头电动机往往噪声较大。直流无刷电动机由于具有噪声低的特点,在设计超静音运行的室内机时,常被采用。

  3、电网电压的适应能力

  普通控制器适用的电压范围为电网电压波动的±10%,而变频式空调器采用自适应空间矢量调制技术,实现压缩机电动机运行电压补偿,电网电压在±20%范围波动时,仍具有较强的制冷、制热能力。

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