变频空调器工作原理与分类

本节介绍变频空调器的节电原理、工作原理和分类，以及交流变频空调器与直流变频空调器的相同之处和不同之处。

由于直流变频空调器与交流变频空调器的工作原理、单元电路、硬件实物基本相似，且出现故障时维修方法也基本相同，因此重点介绍最普通但具有代表机型、社会保有量最大、大部分已进入维修期的交流变频空调器。

一、变频空调器节电原理

最普通的交流变频空调器与典型的定频空调器相比，只是压缩机的运行方式不同，定频空调器压缩机供电由市电直接提供，电压为交流220V,频率为50Hz,理论转速为3000r/min, 运行时由于阻力等原因，实际转速约为2800r/min,因此制冷量也是固定不变的。

变频空调器压缩机的供电由模块提供，模块输出的模拟三相交流电，频率可以在15-120Hz变化，电压可以在30-220V之间变化，因而压缩机可以运行在转速1500~9000r/min的范围内。

压缩机转速升高时，制冷量随之加大，制冷效果加快，制冷模式下房间温度迅速下降，相对应的，此时空调器耗电量也随之增大；当房间内的温度下降到设定温度附近时，电控系统控制压缩机转速降低，制冷量下降，维持房间温度，相对应的，此时耗电量也随之减少，从而达到节电的目的。

二、变频空调器工作原理

上图所示为变频空调器工作原理框图，下图所示为实物示意图。

室内机主板CPU接收遥控器发送的设定模式与设定温度信号，与环温传感器温度相比较，如达到幵机条件，控制室内机主板主控继电器触点吸合，向室外机供电；室内机主板CPU同时根据蒸发器温度信号，结合内置的运行程序计算出压缩机目标运行频率，通过通信电路传送至室外机主板CPU,室外机主板CPU再根据室外环温传感器、室外管温传感器、压缩机排气温度传感器和市电电压等信号，综合室内机主板CPU传送的信息，得出压缩机的实际运行频率，输出控制信号至功率模块(IPM )。

功率模块是将直流300V电压转换为频率与电压均可调的三相电的变频装置，内含6个大功率IGBT开关管，构成三相上下桥式驱动电路。室外机主板CPU输出的控制信号使每个IGBT导通180度，且同一桥臂的两个IGBT一个导通时，另一个必须关断，否则会造成直流300V直接短路，且相邻两相的IGBT导通相位差在120度，在任意360度内都有3个IGBT幵关管导通，以接通三相负载。在IGBT导通与截止的过程中，输出的三相模拟交流电中带有可以变化的频率，且在一个周期内，如IGBT导通时间长而截止时间短，则输出的三相交流电的电压相对应就会升高，从而达到频率与电压均可调的目的。

功率模块输出的三相模拟交流电加在压缩机的三相异步电机上，压缩机运行，系统工作在制冷或制热模式。如果室内温度与设定温度的差值较大，室内机主板CPU处理后送至室外机主板CPU,室外机CPU综合输入信号处理后，输出控制信号，使功率模块内部的IGBT导通时间长而截止时间短，从而输出频率与电压均相对较高的三相模拟交流电加至压缩机，压缩机转速加快，单位制冷量也随之加大，达到快速制冷的目的；反之，当房间温度与设定温度的差值变小时，室外机主板CPU输出的控制信号使得功率模块输出较低的频率与电压，压缩机转速变慢，制冷量减少。

三、変频空调器分类

变频空调器根据压缩机工作原理和室内外风机的供电状况可分为3种类型，即交流变频空调器、直流变频空调器和全直流变频空调器。

1、交流变频空调器

交流变频空调器是最早的变频空调器，也是市场上拥有量最大的类型，现在一般已经进入维修期。

变频空调器中的室内风机和室外风机与普通定频空调器中的相同，均为交流异步电机，由市电交流220V直接启动运行，只是压缩机转速可以变化，供电为功率模块提供的模拟三相交流电。

交流变频空调器中的制冷剂通常使用与普通定频空调器相同的R22, —般使用常见的毛细管作节流元件。

2、直流变频空调器

直流变频空调器是在交流变频空调器基础上发展而来的，与之不同的是压缩机采用无刷直流电机，整机的控制原理与交流变频空调器基本相同，只是在室外机电路板上增加了位置检测电路。

直流变频空调器中的室内风机和室外风机与普通定频空调器中的相同，均为交流异步电机，由市电交流220V直接启动运行。

直流变频空调器中的制冷剂早期机型使用R22,目前生产的机型多使用新型环保制冷剂R410A,节流元件同样使用常见旦价格低廉但性能稳定的毛细管。

3、全直流变频空调器

全直流变频空调器属于目前的高档空调器，在直流变频空调器基础上发展而来。全直流变频空调器与直流变频空调器相比最主要的区别是，室内风机和室外风机的供电为直流300V电压，而不是交流220V,同时使用直流变转速压缩机。

全直流变频空调器中的制冷剂通常使用新型环保制冷剂R410A,节流元件也大多使用毛细管，只有少数品牌的机型使用电子膨胀阀，或电子膨胀阀与毛细管相结合的方式。

四、交流变频与直流变频空调器的相同和不同之处

1、相同之处

① 制冷系统：

定频空调器、交流变频空调器、直流变频空调器的工作原理与实物基本相同，区别是压缩机工作原理与内部结构不同。

② 电控系统：

交流变频空调器与直流变频空调器的控制原理、单元电路和硬件实物基本相同，区别是室外机主控CPU对模块的控制原理不同（即脉冲宽度调制（PWM ）方式或脉冲幅度调制（PAM）方式），但控制程序内置于室外机CPU或存储器之中，实物中看不到。

2、不同之处

① 压缩机：

交流变频空调器使用三相异步电机，直流变频空调器使用无刷直流电机，两者的内部结构不同。

② 模块输出电压：

交流变频空调器模块输出频率与电压均可调的模拟三相交流电，频率与电压越高，转速就越快；直流变频空调器的模块输出断续、极性不断改变的直流电，在任何时候只有两相绕组有电流通过（余下绕组的感应电压用作位置检测信号），电压越高，转速就越快。

③ 位置检测电路：

直流变频空调器设有位置检测电路，交流变频空调器则没有。