聊一聊变频空调器的特点和基本原理

变频空调器的特点

变频空调器是相对定频空调器而言的。定频空调器的压缩机直接采用220V/50Hz供电，其转速不变。此类空调器依靠不断地“开、停”压缩机来调整室内温度，不但使人感觉温差大，而且浪费较多的电能。而变频空调器利用变频器将50Hz市电电压频率变换为30～130Hz的变化频率，这种通过改变压缩机供电频率方式的技术就是所谓的“变频”技术。变频技术是20世纪80年代问世的一种新技术，空调器采用变频技术后进入了一个新时代。

变频空调器每次开始使用时，通常是让压缩机高频、高速运转，以最大功率、最大风量进行制冷或制热，使室内温度迅速接近所设定的温度。当室内温度接近所设定的温度，并被单片机识别后，单片机控制压缩机进入低频、低速的低能耗运转状态，使室内温度趋于稳定，避免了压缩机频繁地开开停停。这样，不仅提高了舒适度，而且实现了高效节能的目的。

变频空调器通过提高压缩机工作频率的方式增大了制热能力，不仅最大制热量比同品牌、同级别的定频空调器要高一些，而且低温下仍有良好的制热效果。变频空调器可根据环境温度自动选择制冷、制热或除湿运转方式，室温波动范围小，不仅提高了舒适度，而且节约了电能。此外，变频空调器可在低电压条件下启动，彻底解决了空调器在某些地区因电压较低难以启动的难题。

定频分体式空调器的室内风扇电机只有4挡风速可供调节，而变频空调器的室内风扇电机在自动运行时，转速会随压缩机的工作频率在12挡风速范围内变化。由于风扇电机的转速与制冷/制热能力进行了合理的匹配，因此可实现低噪声的宁静运行。

由于变频空调器在电路方面不仅需要功能更加强大、完善的微处理器电路，而且需要设置大功率压缩机驱动电路(模块电路)及其电源电路，在制冷系统方面采用了膨胀阀作为节流器件，从而导致它的成本大大高于定频空调器，影响了变频空调器的普及。不过，随着变频技术、单片机控制技术的不断完善以及电子元器件成本的不断降低，变频空调器最终将逐步取代定频空调器，成为空调器市场的主流产品。

变频的基本原理

目前，常见的变频方式主要有交流变频和直流变频两种。

1.交流变频

交流变频器主要由AC-DC变换器(整流、滤波电路)、三相逆变器(inverter电路)、脉冲宽度调制电路(PWM电路)构成，如图1-1所示。

图1-1 交流变频控制器构成方框图

首先，AC-DC变换器将220V市电电压变换为310V左右的直流电压，为三相逆变器供电，三相逆变器在PWM电路产生的PWM脉冲作用下将310V直流电压变换为近似正弦波的交流电压。PWM电路输出的PWM脉冲的占空比大小受微处理器(CPU)的控制。这样，通过微处理器的控制，三相逆变器就可为压缩机提供频率可变的交流电压，实现压缩机转速的控制。

在变频过程中，变频空调器的制冷能力与负荷相适应，温度传感器产生的温度检测信号通过微处理器运算后，产生运转频率控制信号。这个信号就可改变 PWM 电路输出的 PWM脉冲的占空比，相继改变了三相逆变器输出电压的频率，使压缩机(三相异步电机)在箱内温度高时高速运转，快速制冷;在箱内温度较低时低速运转，以维持箱内温度，从而实现了压缩机的变频控制。

2.直流变频

直流变频空调器与交流变频空调器的变频原理基本相同，但由于直流变频空调器的压缩机电机采用的是直流无刷电动机，所以也有一定的区别。典型的直流变频控制器构成如图1-2所示。

图1-2 直流变频控制器构成方框图

AC-DC变换器将220V市电电压变换为310V左右的直流电压，为功率模块供电，在微处理器输出的PWM脉冲的控制下，功率模块为直流变频压缩机定子绕组的U、V两相输入直流电流时，由于转子中永久磁铁产生的磁通的交链，所以在剩余的W相绕组上产生感应信号，作为直流电机转子的位置检测信号，然后配合转子磁铁位置，逐次转换直流电机定子绕组通电相，使其继续回转。

提示

直流变频压缩机的电机必须要设置转子位置检测电路，否则电机是无法运行的。