1、 变频技术在空调中的应用院 系： 汽车与电气工程系 专 业： 电气自动化 班 级： 09 电气(1) 小组成员： 孙加龙、孙丹青 宋天龙、汪浩天、王洁 1目录1、引言.22、变频技术原理.33、多功能变频空调等方面做具体介绍.4 4 变频节能新技术.45、变频技术应用的现状与发展方向56、我国变频技术的发展57、参考文献.621 、引言所谓变频技术就是通过控制电机的输入频率，从而达到改变其转速的目的的技术，而“变频空调”是与传统的“定频空调”相比较而产生的概念。众所周知，我国的电网电压为 220V、50Hz，在这种条件下工作的空调称之为“定频空调” 。由于供电频率不能改变，传统的定频空调的压缩
2、机转速基本不变，依靠其不断地“开、关”压缩机来调整室内温度，其一开一停之间容易造成室温忽冷忽热，并消耗较多电能。而“变频空调”是通过变频器改变压缩机供电频率，调节压缩机转速，依靠压缩机转速的快慢达到控制室温的目的，室温波动小、电能消耗少，其舒适度有了较大的提高。显然运用变频控制技术的变频空调，可根据环境温度自动选择制热、制冷和除湿运转方式，使居室在短时间内迅速达到所需温度，并在低转速、低能耗状态下有较小的温差波动，实现了快速、节能和舒适控温效果，与固定速度的空气压缩机空调相比，变频空调从启动到预置温度的时间缩定性更高。关键字：变频技术 空调 节能32、变频技术工作原理变频器是利用电力半导体器件
3、的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。现在使用的变频器大部分是电压型变频器，即采用交-直-交方式(VVVF变频或矢量控制变频)，先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源，然后再把直流电源按照一定的电压/频率比(即 V/F 曲线)输出交流电源以供给电动机，不同的负载按照不同的电压/频率比，以获得更好的控制特性。变频器的电路一般由整流、中间直流环节、逆变和控制 4 个部分组成。整流部分为三相桥式不可控整流器，逆变部分为 IGBT 三相桥式逆变器，且输出为 PWM 波形，中间直流环节为滤波、直流储能和缓冲无功功率。主电路如图 1 所示。它由交-直变换电路、直-交变换电路和能耗制动电路组成
4、。图 1 “交-直- 交”变频器的主电路机房专用空调主机变频节能技术通过改变频率调整压缩机功率，因此，应用了4变频技术的空调机一方面降低了开关（压缩机启/停）损耗，由于它的压缩机不会频繁开启，会使压缩机保持稳定的工作状态，这可以使空调整体达到节能的效果。同时，这对噪音的减少和延长空调使用寿命，有相当明显的作用。另一方面提高了低频运转时的能效。在空调行业多种节能技术的应用中，变频技术是当前有效的节能技术，应该成为空调节能技术的主流发展方向。三相异步电动机转速公式为：n=60f/p(1-s) （1）n：异步电动机转速。f：异步电动机输入电源频率。p：异步电动机极对数。s：转差率。由式（1）可见，改
5、变供电频率 f、电动机的极对数 p 及转差率 s 均可达到改变转速的目的。从调速的本质来看，不同的调速方式无非是改变交流电动机的同步转速或不改变同步转速两种。变频调速器就是改变异步电动机供电频率的一种电力电子装置。3、多功能变频空调等方面做具体介绍家用电器在 21 世纪初期的发展方向将是节能化、环保化、智能化、信息化和个性化。从世界空调业的发展与节能效果来看，变频化、环保化、节能化是大势所趋，变频空调在节能、环保上的优越性将让消费者真正体会到其带来的舒适的室内环境。变频技术的应用是家用电器实现技术革新的必要途径，变频技术在家用电器未来的发展中将扮演着越来越重要的角色。由于变频空调通过提高压缩机
6、工作频率的方式，增大了在低温时的制热能力，最大制热量可达到同品牌、同级别空调器的 1.5 倍。此外，一般的分体机只有四挡风速可供调节，而变频空调器的室内风机自动运行时，转速会随压缩机的工作频率在 12 挡风速范围内变化，由于风机的转速与空调器的能力配合较为合理，从而实现了低噪音的宁静运行。此外，我们知道热泵型空调器在冬天难以制暖，变频技术的出现和应用，是改善热泵型空调器制热性能差较为有效的办法之一。实验证实，变频空调器在制热运行时，尽管其制热能力也会随室外气温的下降而衰减，但这一幅度毕竟小得多。当然，变频空调在采用变频控制元件和变频压缩机的同时，若同步采用电子膨胀阀作为节流装置，可有效根据需要
7、实时调节空调器的制冷剂流量，使空调始终发挥最佳效能。尤其在冬季低温制热性能的优势就能更充分地体现出来了。另外，化霜时房间温度向下波动的问题在变频空调器上也可得到避免和解决。采用电子膨胀阀节流的变频空调器已能做到在不停止室内机供热的情况下进行室外机的化霜运行。变频空调可以在较低的转速下连续运行，由于低速小冷量运行时，冷凝器的换热面积有较大的富余，充分的换热条件使冷凝压力下降，减少了压缩机的功耗，从而能提高制冷系数 COR 值，因而可以达到省电的目的。但同时蒸发器的换热面积同样也有较大的富余，过度的换热使制冷剂蒸汽的过热度加大，进而降低了压缩机的容积效率。两者正负抵消，也就谈不上低速运行能提高效率
8、了。变频空调真正能省电的地方在于它的连续运行，节省了定速空调频繁启动时的启动电流。这个优势只有在连续运行一段时间内，才能体现出来。4、变频节能新技术1 PWM 控制技术所谓 PWM 技术就是利用半导体器件的开通和关断把直流电压变成一定形状的电压脉冲序列来实现频率、电压控制和消除谐波的一门技术。PWM 技术用于变频器的控制，可以明显改善变频器输出波形，降低电动机的谐波损耗，并减小转5矩脉动，同时还简化了逆变器的结构，加快了调节速度，提高了系统的动态响应性能。2 SPWM 控制技术电流控制 PWM 技术是一种新颖的控制技术，近年来得到了相当大的发展及较广泛的应用。其基本原理是使用几个三角波信号和一
9、个参考信号（每相）比较，产生 SPWM 信号。将三角载波进行合适的移相，可以实现选定次数谐波的消除。5、变频技术应用的现状与发展方向空调器的变频调速技术主要由变频器、微控制器、PWM 的生成以及变频压缩机的电机等四个方面的关键技术组成。从第一台变频空调器诞生至今，变频空调技术得到了充分的发展。变频技术在空调领域的应用，按压缩机是采用交流还是直流马达驱动方式来划分，变频空调经过了交流变频空调和直流变频空调到全直流数字变频空调等三个过程。其中交流方式的变频控制过程是：50/60Hz交流电直流电交流电（30120Hz）交流压缩机。交流变频技术用于家用变频空调中是较为成熟的技术，由于变频压缩机实际上也
10、是以电动机方式工作的，与工业电动机变频无明显差异，因此，空调变频是工业变频的延续。直流方式变频控制过程是：50/60Hz 交流电直流电直流压缩机。这两种方式比较起来，直流方式更先进，表现在更省电、运转更宁静和更强劲的制热效果等而成为变频空调采用数字技术发展的方向。全直流数字变频空调是在直流变频的基础上，采用了先进的数字变频控制技术，实现了快速运算和高精度控制，改善了电流波形，运转更平稳，噪音更低，效率更高（比交流变频空调高出 10%） 。客观评价变频空调器的优势1.制冷（制热）迅速变频空调器可根据房间内温度情况及人体需求，开机后高频率运转，制温速度快，运用独特的“高效”功能，达到设定温度的时间
11、约为同功率定速空调的1/3。2.控温精确温度恒定控温精度是定速空调的 4 倍左右变频空调运行的频率连续可调，可精确地控制房间内的温度，房间内温度可控制在0. 5以内，温度波动小，使人体舒适；定速空调器控温原理是(制冷为例) ：当到达设定值时，压缩机会停机，当温度又上升到一定程度时，压缩机再开机运转，压缩机时开时停，会造成房间温度的剧烈波动，房间内温度可控制在2以内，忽冷忽热，这也是传统空调造成空调病的一个主要原因。6、我国变频技术的发展6国内已经有较多的变频器生产厂，但大部分的产品都是 V/f 控制和电压空间矢量控制变频器，使用在调速精度和动态性能要求不高负载上应该没有什么问题。工业应用中绝大
12、部分都是这种负载，变频器在这种场合应用最重要的要求是可靠性，国产变频器占国内市场份额不高的主要原因是产品品质不是很好。V/f 控制和电压空间矢量控制变频器比矢量控制变频器从技术上来看要简单得多，由于国内厂家大部分都是手工作坊式的生产，检测手段有限，品质的一致性和稳定性难以保证。同样是 V/f 控制的变频器，国外的产品比国内的产品品质要好，这可能是生产工艺方面的差距。差距最大的是半导体功率器件的制造业，至今国内半导体功率器件的制造业仍是一个空白。变频器技术的另外一个层面是应用技术。多年来，国家经贸委一直会同国家有关部门致力于变频器技术的开发及推广应用，在技术开发、技术改造方面给予了重点扶持，组织
13、了变频调速技术的评测推荐工作，并把推广应用变频调速技术作为风机、水泵节能技改专项的重点投资方向，同时鼓励单位开展同贷同还方式，抓开发、抓示范工程、抓推广应用，还成立了风机、水泵节能中心，开展信息咨询和培训。19951997 年，3 年间我国风机水泵变频调速技术改造投入资金 3.5 亿元，改造总容量达 100 万 kW，可年节电 7 亿 kWh，平均投资回收期约 2 年。据有关资料表明，我国变频调速技术应用已经取得了相当大的成绩，每年有数十亿元的销售额，说明我国的变频器应用已非常广泛。从简单的手动控制到基于 RS-485 网络的多机控制，与计算机和 PLC 联网组成复杂的控制系统。在大型综合自动
14、化系统，先进控制与优化技术，大型成套专用系统，如连铸连轧生产线、高速造纸生产线、电缆、光纤生产线、化纤生产线、建材生产线等，变频器的作用是电气传动控制，其控制的复杂性、控制精度和动态响应都有很高的要求，已经完全取代了直流调速技术。近年来，变频器在功能上，利用先进的控制理论上，开发出了诸如卷取、提升、主从等控制功能，使应用系统的构成更加方便和容易，使变频的应用技术提高到一个新的水平。随着变频技术的发展和市场竞争的加剧，要掌握市场的先机，必须重视研发技术，在资金和人力上给予大力支持，开发出具有自主知识产权，特点鲜明的产品，不久后，我国生产的变频器在效能和品质上丝毫不会逊色于国外产品，变频器的国产化也将成为必然。7、参考文献：【1】 高明 浅谈我国变频技术发展 【2】王国贵 高压变频技术在电气设备中的节能分析【3】中国电信集团公司电源技术支撑中心机房专用空调主机变频技术【4】四川长虹电器股份有限公司 对变频空调能效标准的看法【5】张贤明、王立存、陈国强空调制冷压缩机技术发展研究及其展望
