摘要：随着生活质量的改善，家用空调几乎逐渐成为众多家庭或单位中的必需品，人们不再仅仅满足于空调的制热和制冷功能，而是要求更加舒适的功能，这就使得变频空调得到迅猛发展。由于变频空调采用的是一种实时控制方式，通过电气控制系统对所检测到的空气参数进行实时调节，为人们提供—个高效节能且舒适的空间，正因如此，更使得变频空调受到社会各界人士的强烈追捧。
关键词：变频空调；电气控制；系统设计
引言
空调系统在人们日常生活中的使用率越来越高，尤其是随着科学技术的不断发展，大型中央空调系统的普及率也日益提升。中央空调系统带给人们舒适便捷的生活体验，但同时也消耗掉大量能源。其原因在于，现在的中央空调系统都是根据最大负载容量选购使用的，但实际运行过程中，大部分时间都是低容量状态运行，整个系统的能源消耗率很大。近年来，我国大力倡导建设能源节约型社会，国家已经把降低能耗、提高效益摆在了重要位置。在这样的背景下，传统中央空调系统的运行方式已经不能适应，必须采用更为合理的管控方式。变频控制就是非常不错的一个选择，采用变频技术对中央空调系统进行有效管控，对于提高能源利用率具有比较深远的积极意义。
1空调系统工作的基本原理
1.1空调系统制冷制热的基本原理
空调系统的压缩机把制冷剂蒸汽从低压状态压缩至高压状态，创造了制冷剂液体在蒸发器中低温下蒸发制冷、在冷凝器中常温液化的条件。压缩机不断地吸入和排出气体，才使制冷循环得以周而复始地进行。空调制冷循环中，室外热交换器为冷凝器，室内热交换器为蒸发器。此时四通阀线圈内的电流被切断时，阀芯因为重力作用而下落，使压缩机排气口与室外冷凝器接通，而吸气口与室内蒸发器接通。空调制热循环中，四通阀切换，线圈通电产生磁场，阀芯被吸到上方位置，压缩机排气口与室内热交换器接通，吸气口与室外热交换器接通，此时制冷剂蒸汽流动方向改变，室内热交换器向室内散热而成为冷凝器，而室外热交换器成为蒸发器，制冷剂蒸发吸收室外热量。
1.2变频空调工作的基本原理
变频空调则是通过一个变频逆变电路来改变压缩机的转速，通过 PWM 控制技术实现变频变压，在变频的同时协调地改变电机的端电压，通过控制压缩机的转速从而调节压缩机的吸气量来调节制冷量。
空调刚启动时，由于房间冷负荷较大，空调压缩机电机以高频率快速运行，让空调的制冷能力达到最大，使房间温度能在最短时间内降下来；当房间冷负荷变小时，压缩机运行频率能随之降低，减少空调的制冷量，而不用整个空调停机来实现制冷量调节，减少了空调的起停次数及温度波动。
2变频空调电气控制系统设计要点
2.1系统设计
变频空调系统主要由制冷系统和控制系统构成。在分体式的变频空调中，其运转部件主要 由室 内风机、室外风扇以及压缩机组成，主要将空调器内部产生的冷、热空气带到房间内的不同区域，最终让室温在短时间内达到用户所需要的温度。对于温度的设定及其他空调的 运转功能等，都是利用红外线遥控器和室内机控制板上的红外线接收器，来对变频空调的各项功能进行控制，将控制指令发送到室内机控制板上的单片机中。而实现对风扇电机和风门电机的控制主要是利用汇编指令和温度传感器的状态进行实施控制过程的，因此，变频式空调器电气控制系统具有高效率、低噪音，且体积较小，质量较轻的特点，最终实现对温度的精确控制功能。
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2.2室外硬件电路设计
室外变频板芯片选用松下 MN103SFC2DXW 单片机，此单片机内含PWM产生器，室内主控板选用摩托罗拉 TMP86FH09NG 单片机，主要包括室内传感器电路、室内通信电路、外风门片电内风门片电路、
室内风机（直流风机），INUH，INVH，INWH；INUL，INVL，INWL分别为内部IGBT的上下桥臂驱动电路，P，N 为整流后的±310 V 直流电源，经过PWM控制六路驱动逆变成电压和频率可调的三相交流电源，通过U，V，W 与压缩机连接，NU，NV，NW分别为 3个下桥臂IGBT 的源极，可以在 NU，NV，NW与-310 V之间接电阻检测相电流保护功率模块，VFO为故障信号输出脚，正常工作时为高电平，有故障输出时为低电平；室外硬件其他部分分别是：四通阀、交流风机、传感器电路、电子膨胀阀和室内外通信电路等。
2.3室内外软件设计
室内机的开关机标记传送给室外机，室内机要求开机时，室外机即开机；室内机要求关机时，室外机进入关机状态，室内机其运转参数传送给室外机，室外机依程序演算及各种保护机能判定后，决定压缩机的频率及膨胀阀的开度。室内机的ON/OFF是由室内机自己判定，室外机仅接收来自室内机的ON/OFF 的命令，之后依照室外机的程序做相应的控制，而不是由室外机的程序决定室内机的ON/OFF。当室内机进入OFF时，压缩机停止运转，进入待机，当室内机进入ON时，压缩机开始启动。
2.4 水泵电机变频及工频运行控制程序的优化设计
中央空调冷冻水系统中有四台水泵，在系统正常运行时需要根据进、回水之间温差的大小实时的调整水泵整体功率，在考虑到实用性和经济性的前提下，设计中为了降低设计成本，并没有为每台水泵都配备变频器，而是釆用一拖四的方式，因为系统最多只有一台水泵处于变频运行状态，因此这样的设计可以满足实际要求。当一台水泵处于变频运行状态时，其他水泵工频运行或停机；当这台水泵运行频率不断提高，直至上升到设定频率最高值时，则将该水泵切换为电网直接供电，工频运行。在这样的运行模式中，可以对变频运行中的水泵频率进行实时地调节与控制，优化水泵的工作性能，促使变频空调电气控制系统的正常运行能够达到预期的效果。
2.5 加强智能功率模块的合理运用
在变频控制技术的作用下，选用可靠的智能功率模块，有利于优化变频空调室外电气系统设计，降低变频空调控制电路设计成本的同时增强控制系统的可靠性。智能功率模块的使用实现了功率器件、驱动电路及保护功能的一体化，具有良好的故障检测功能，可以对电气控制系统进行有效地保护。因此，在中央空调变频电气控制系统设计的过程中，应加强对不同系列智能功率模块的合理运用，利用该模块内部的过流保护、电源欠压保护及驱动电路的功能，完善变频空调电气控制系统的服务功能。同时，智能功率模块在变频空调使用中由于其中的驱动信号端兼容了一定电压等级的电平，且电压输入范围光，充分地满足变频空调电气控制系统的各种需求，增强了系统设计的合理科学性。
3结语
随着中央空调实际应用范围的不断扩大，其中的电气控制系统设计合理性、系统能耗等影响着变频空调的工作性能。因此，未来变频空调生产制造的过程中，需要注重对其电气控制系统的优化设计，实现对中央空调循环水系统的严格控制，及时地处理系统运行中可存在的相关问题，保持空调水泵转速设置合理性的同时实现变频节能，最大限度地满足人们的实际需求。
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论文作者:李浩
论文发表刊物:《基层建设》2017年第18期
论文发表时间:2017/10/17
标签：室内论文; 压缩机论文; 变频空调论文; 热交换器论文; 控制系统论文; 水泵论文; 室外论文; 《基层建设》2017年第18期论文;