摘要：变频技术综合了计算机、电子、智能控制等技术，是指对电压、频率、电流进行转换，使电器实现高效的运行，这种技术不仅使电器的使用寿命延长，也提高了电器的技术含量和品质。由于其卓越的调速功能和减少能耗的优点，在电子电器方面得到了广泛的应用，也使电器行业得到了技术上的革新。本文分析了变频技术在家用空调中的应用以及新技术在变频空调的应用。
关键词：变频技术；家用空调；电器；检修方法
引言
近年来随着人们生活水平的不断提高，以及对空调认识的不断深入，对空调器的要求不断提高。人们己经不仅仅局限于要求空调能够制冷制热，而且还要舒适、节能、省电。变频技术在空调上的广泛应用，将人们的这一愿望变成了现实。本文对变频空调的优点、变频技术在家用空调中的应用以及新技术在变频空调的应用进行分析。
1、什么是变频空调
1.1变频空调
空调器在一定工况下制冷量：Q0＝qma（h1-h5）
式中：qma为实际输气量，单位是kg/h；h1、h5分别为不同工况下的涵值。据qma的含义是单位时间内由压缩机的排出端所测得的气体流量。可知，qma是与压缩机的转速成正比关系的。变频空调就是采用变频的方法来改变空调器压缩机的转速，从而达到调节空调器的制冷量，以满足空调器千变万化的实际运行工况，使空调器工作在较佳的状态下。采用变频技术后，变频空调和普通空调相比最大的特点是节能和舒适度高。图1交流分体变频空调的基本结构，主要由变频器、室内、外机控制线路三部分组成，与普通空调相比多了一个变频器。室内机和室外机利用单片机的通信功能进行控制与协调。变频空调的室外机控制较为复杂，变频器是电路的核心。首先由传感器（热敏电阻）获得室外温度、室外热交换温度、压缩机温度，过流、过压保护等信号送给单片机，然后与室内单片机取得通信数据，如室内温度、指令信息，进行综合比较，运算后生成变频器的逆变器的驱动（激励）信号，控制变频器中电力电子器件的通断，使变频器输出所需的频率、相序和大小的交流电压，进行变频调速。与此同时，单片机还要对室内外的风扇电机、电磁四通换向阀、电子膨胀阀等部件进行相应的控制。
图 1 变频空调器基本结构
1.2变频器
变频器是由主电路和控制电路两大部分组成，主电路由整流器、滤波器和逆变器三个主要部件构成，控制电路则由单片机电路构成。
2、变频空调的特点
（1）使用负荷能力强。变频空调通过压缩机能够有效的控制室内外温度差，避免应室外温度上升而造成制冷能力的下降。实现制冷量与室内温度热负荷的自动匹配，从而减少电能消耗。
（2）温度调节方法较佳。变频空调与普通的空调温度调节的方法
是不一样的，变频空调随着温度的变化，运行的频率也在不断的变化，温度变化越来，则运行频率也越大，反之，则越小。从而满足室内舒适温度的需求，及时的调节温差，保持室内恒温。
（3）启动电流小。变频空调低频启动，从而缓解压缩机的启动冲击，从而降低电流量。
（4）高效节能。家用变频空调改变普通空调经常开、关的特点，能够有效的保持室内温度处于恒温状态，避免空调开、关频繁，造成的电能消耗。但是，家用变频空调节能也不是绝对的，必须要保持制冷量与热负荷相匹配的状态，否则将适得其反。
变频空调的特点除了上述的几点以外，它还具备超低温制热效果好、制冷制热速度快、加好的除湿功能，在除湿的设置下，只除湿不降温。满足除湿效果。同时，运转噪音小。家用变频空调的室内风扇电机，会维持在一定标准和范围内，平衡稳定的运转，从而减小噪音。而且，在冬季，家用变频空调的除霜性能也比普通空调性能好。
3、变频技术在家用空调中的应用
变频技术主要是把直流电逆变成为不同频率的交流电，或者是把交流电变成直流逆变成不同频率的交流，又或者是把直流变成交流再把交流变成直流，总之，在这些变化过程中，往往只是频率发生改变。一般而言分为四大类：交一直变频技术、直一直变频技术、直一交变频技术、交一交变频技术。变频空调与普通的空调最大的区别就是体现在变频空调增加了一个变频器，变频技术在家用空调中的应用主要体现在交流变频与直流变频两种形式。
3.1交流变频控制器
交流变频控制器采用正弦波脉宽调制（SPWM）。从理论角度来讲，SPWM调制主要通过正弦波来调制三角载波，进而调节输出脉冲的宽度。但在实际应用中，通过数字化控制技术所产生的PWM脉冲根本不存在三角波，其完全被软件所取代。如此一来，不仅可以减少硬件投资，又可提升系统的可靠性。然而，SPWM的电压波形并非标准的正弦波，同时存在多种高次谐波，因此会使压缩机产生噪声。对此，在交流变频控制器设计时，应考虑到如何通过控制高次谐波来实现压缩机降噪，但当载波频率过高时，功率模块的开关损耗会有所增加；当开关频率过高时，控制器的成本也会有所增加。
3.2直流变频控制器
直流变频控制器采用PWM调制。直流变频控制系统属于闭环控制系统，同时直流无刷电机调速系统的电流换相相序与时间主要由电机转子的适时位置而定，因此直流变频控制器的首要任务是测定转子的适时位置，即通过数字电路测量转子感应反电动势过零点，便可测定转子的适时位置，此时亦可测得转子的实际转速。如此一来，仅需根据实际转速与给定转速之间的差值，便可闭环控制转子的转速。此外，直流变频控制器亦可通过检测总线电流来降低电枢电流受到电网波动的冲击力，以及保护压缩机堵转和过负载。综上，在直流变频控制器设计时，应特别注意下列事项：控制器控制回路的地与主回路的地之间并未隔离开来，因此控制回路定会受到一定的干扰，则应从软硬件方面重视控制器的抗干扰设计。
4、新技术在变频空调上的应用
（1）PAM（脉冲幅度调制）
目前，变频空调普遍采用PAM控制方式。这种控制方式是在整流电路之后，加上斩波式升压电路，将直流电压提升，并通过控制开关管的导通和截止，控制输出直流电压的幅值。采用PAM控制，可以扩大压缩机的调速范围，提高电机的效率和压缩机制冷制热的能效比。但是，PAM控制必须增加一个大的开关管，增加了很多成本，因此，目前，在国内还很少有空调厂家使用。但是，应该承认，PAM是一种比PWM更为先进的控制方式，因此，它将是变频控制的一种发展方向。
（2）直接转矩控制
由于旋转式压缩机在一转中压缩气体时负荷不断变化，从而使压缩机在每一转中的瞬时速度发生变化。压缩机在一转中电磁转矩和负载转矩的不平衡是产生振动和噪音的一个重要原因。采用直接转矩控制方式可以在一转中控制压缩机瞬态的电磁转矩与负载转矩相平衡，
从而减少压缩机的振动和噪音。日本在这方面做了大量工作，并将此技术成功地应用于单转子变频压缩机的转速控制中。
（3）DSP（数字信号处理器）
DSP在数据处理中占据重要的地位。目前，DSP技术已摆脱传统的数字处理模式，日益向马达控制、音效处理、模糊逻辑和抗干扰设计等专用领域发展。为了面向家电领域，DSP融入了大量MCI：（单片机）的功能，增加了很多位处理功能和电机控制的外围电路，如PW61发生器和模拟输入通道，使DSP的数据处理功能和MCU的控制功能有机地相结合，因此可以说，现在的DSP己经不再是纯粹的数字处理器了。将DSP应用于变频空调上，可以实现许多MCU无法实现的控制算法：如矢量控制、kalman滤波等，从而可对变频空调的性能进行优化。这无疑是未来变频技术的一个发展方向。
DSP目前在变频空调上主要应用在以下几个方面：
（a）进行有源功率因素校正，可以使功率因素达到0.99。
（b）对交流变频压缩机进行矢量控制，提高空调的系统性能。调速范围宽，良好的高低特性，平滑精确的控制，减少了噪声和振动。预估法使转矩波动降到最低，使电机效率最高。
（c）对直流无刷变频压缩机进行无传感器和直接转矩控制，可以进一步提高运转时的静音程度，实现高效节能。
5结束语
总之，家用变频空调具有普通空调所不可企及的优越性，具有广阔的应用前景。该技术的应用极大地提高了空调的品质，同时也满足了消费者的需求。未来可将变频控制技术应用在更广阔的领域，实现其更多更大的价值。
参考文献：
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[4]浅谈变频技术在家用空调电气控制系统中的应用和维护[J].符光辉. 中国西部科技.2009（31）
论文作者:林华刚
论文发表刊物:《基层建设》2018年第32期
论文发表时间:2018/12/25
标签：变频空调论文; 压缩机论文; 技术论文; 转矩论文; 空调论文; 控制器论文; 家用空调论文; 《基层建设》2018年第32期论文;