變頻調(diào)速技術(shù)及其在空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用

理論與實(shí)踐證明，在空調(diào)系統(tǒng)中采用變頻技術(shù)具有顯著節(jié)能的效果。本文通過查閱大量的參考文獻(xiàn)，并結(jié)合作者實(shí)際的工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)變頻調(diào)速技術(shù)的控制原理及其在空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行了深入的研究。首先闡述了空調(diào)變頻技術(shù)的基本控制原理，并重點(diǎn)介紹了“交-直-交”變頻器結(jié)構(gòu)原理；其次重點(diǎn)分析了變頻空調(diào)的優(yōu)點(diǎn)，比如能夠節(jié)省電能，電壓適應(yīng)性比較好以及制冷速度較快，舒適性較好等優(yōu)點(diǎn)；最后作者對(duì)變頻空調(diào)的控制系統(tǒng)及變頻調(diào)速器的自動(dòng)控制原理進(jìn)行了探討。

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展，全球變暖應(yīng)成為各個(gè)國家需要面對(duì)的環(huán)境問題，這就導(dǎo)致了人們對(duì)空氣的需求量越來越大。在能源日益緊張的今天，如何降低空調(diào)系統(tǒng)在使用過程中的能源消耗就成為空調(diào)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要問題。最近幾年比較流行的空調(diào)變頻技術(shù)在空調(diào)控制系統(tǒng)的中的應(yīng)用就是空調(diào)節(jié)能減排的一種重要手段。本文主要研究了變頻調(diào)速技術(shù)以及相關(guān)節(jié)能原理，闡述該項(xiàng)技術(shù)在中央空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用。

1 空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)的變頻技術(shù)

顧名思義變頻系統(tǒng)的核心部件就是變頻器，所謂的變頻器是將將電網(wǎng)所提供的工頻交流電轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟姍C(jī)變頻調(diào)速用的電壓可變、頻率可變的交流電的交流裝置，在變頻調(diào)速系統(tǒng)中經(jīng)常使用的“交-直-交”變頻器。

“交-直-交”變頻器結(jié)構(gòu)原理圖主要包括以下四個(gè)部分：1）整流器：這個(gè)器件的組要作用就是將直流電轉(zhuǎn)換為交流電。通常整流器主要分為兩類，一類為采用硅整流元件組成的不可控整流器，另外一類就是使用晶閘管元件構(gòu)成的可以控制的整流器。2）中間直流環(huán)節(jié)：這個(gè)部分的主要目的就是為了保證逆變電路和控制電路能夠獲得更好的交流電源。3）逆變器：逆變器的主要作用就是把直流電轉(zhuǎn)換為頻率以及電壓可以調(diào)節(jié)的交流裝置。逆變器是變頻調(diào)速器的核心部件，目前使用的功率元件主要有普通的晶閘管、大功率晶體管以及功率場效應(yīng)管。4）控制電路：根據(jù)空調(diào)的變頻調(diào)速的不同控制方式產(chǎn)生相應(yīng)的控制指令，控制功率逆變器中各種功率元件的工作狀態(tài)，目的是為了使逆變器能夠輸出預(yù)定的功率和電壓。

2 變頻空調(diào)的優(yōu)點(diǎn)

針對(duì)空調(diào)變頻系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)，在加上電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的廣泛發(fā)展，變頻器在空調(diào)中的應(yīng)用日益廣泛起來。變頻技術(shù)的出現(xiàn)使得空調(diào)能夠達(dá)到所設(shè)計(jì)的控制要求，同時(shí)也能夠達(dá)到節(jié)約能源的效果。與普通空調(diào)相比，在空調(diào)控制系統(tǒng)中采用變頻技術(shù)具有以下幾個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)：

（1）采用變頻技術(shù)的空調(diào)能夠節(jié)省電能，電壓適應(yīng)性比較好。空調(diào)壓縮機(jī)在開始運(yùn)行的過程中采用低頻啟動(dòng)的方式進(jìn)行啟動(dòng)，從而使得啟動(dòng)電流的降低以及功率消耗的降低。空氣壓縮機(jī)在快速啟動(dòng)以后，很快由低頻轉(zhuǎn)變?yōu)楦哳l狀態(tài)，在很短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到所設(shè)定的溫度。此后壓縮機(jī)在低頻狀態(tài)下長時(shí)間工作，以保證室內(nèi)溫度。

（2）變頻空調(diào)的制冷速度較快，舒適性較好。空調(diào)機(jī)組在經(jīng)過低頻啟動(dòng)后快速進(jìn)入高速運(yùn)轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速可以達(dá)到正常轉(zhuǎn)速的2-3倍，所以與定速空調(diào)相比，變頻空調(diào)能夠很快的達(dá)到設(shè)定的溫度。當(dāng)室內(nèi)的溫度達(dá)到所設(shè)定的溫度是，可以通過調(diào)節(jié)壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)室溫。

（3）除霜速度較快，能夠?qū)崿F(xiàn)超低溫制熱。在溫度較低的環(huán)境下，普通空調(diào)的除霜需要停機(jī)15分鐘左右，在這個(gè)時(shí)間段室內(nèi)停止供熱。但是對(duì)于變頻空調(diào)而言，由于采用了微處理器來控制電子膨脹閥，在除霜的過程中電子膨脹閥全部打開，空氣壓縮機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)，利用壓縮機(jī)的余熱來進(jìn)行除霜。其次，當(dāng)室外的溫度低于零度時(shí)，一般的空調(diào)的制熱能力大幅度下降。

3 變頻空調(diào)的控制系統(tǒng)及變頻調(diào)速器的自動(dòng)控制

變頻空調(diào)的控制電路部分主要分為室內(nèi)和室外兩個(gè)部分 。

變頻空調(diào)的室內(nèi)控制系統(tǒng)主要是完成對(duì)紅外信號(hào)遙控的接受，并根據(jù)所設(shè)定的空調(diào)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行功率和頻率的切換，調(diào)節(jié)室內(nèi)的空氣風(fēng)速以及壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到溫度設(shè)定的要求。在收到信號(hào)以后，根據(jù)抹灰算法得到目前最佳的運(yùn)行狀態(tài)，然后通過串行通信與室外的機(jī)組進(jìn)行交換信息，實(shí)現(xiàn)了對(duì)壓縮機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的控制。

室外的部分主要功能就是根據(jù)紅外信號(hào)進(jìn)行對(duì)壓縮機(jī)以及變頻控制方式以及風(fēng)速的調(diào)節(jié)。在完成變速調(diào)節(jié)的同時(shí)，還可以利用壓縮機(jī)產(chǎn)生的余熱進(jìn)行對(duì)空調(diào)風(fēng)機(jī)的除霜。

空調(diào)的變頻調(diào)速器可以通過手動(dòng)控制，也可以進(jìn)行手動(dòng)控制。通常自動(dòng)控制的信號(hào)主要是40-20mA的弱電流信號(hào)或者是0-5V的弱電壓信號(hào)。流量儀表的氣動(dòng)信號(hào)經(jīng)過氣電傳感器的轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成4-20mA的電流信號(hào)。由變頻調(diào)速器的控制端進(jìn)而來控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速以改變流量。圖中的氣電轉(zhuǎn)換器、三通氣開關(guān)以及氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥都可以省去，從而使得變頻調(diào)速器的控制系統(tǒng)大為精簡。另外一個(gè)方面，對(duì)氣流量的控制精度比以往的啟動(dòng)調(diào)節(jié)閥的控制精度要高很多。根據(jù)使用要求的不同，變頻調(diào)速器同樣也可以采用溫度控制、壓力控制和各種信號(hào)的綜合控制。

4 小結(jié)

本文通過查閱大量的參考文獻(xiàn)，并結(jié)合作者實(shí)際的工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)變頻調(diào)速技術(shù)的控制原理及其在空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行了深入的研究。首先闡述了空調(diào)變頻技術(shù)的基本控制原理，并重點(diǎn)介紹了“交-直-交”變頻器結(jié)構(gòu)原理；其次重點(diǎn)分析了變頻空調(diào)的優(yōu)點(diǎn)，比如能夠節(jié)省電能，電壓適應(yīng)性比較好以及制冷速度較快，舒適性較好等優(yōu)點(diǎn)；最后作者對(duì)變頻空調(diào)的控制系統(tǒng)及變頻調(diào)速器的自動(dòng)控制原理進(jìn)行了探討。