變頻空調控制系統原理：

變頻空調器與定頻空調器的區別：

壓縮機不同：

定頻空調器的壓縮機執行頻率不可變—50Hz；

變頻空調器的壓縮機執行頻率可以變化— 25Hz~120Hz。

控制器不同：變頻空調器的控制器遠比定頻空調器複雜。

輸出能力不同：

在一個工況下定頻機只有一個能力輸出；

變頻機的輸出能力可以隨工況的變化而調整。

變頻空調器的原理：

變頻控制器簡單原理框圖

交流變頻空調器原理：

交流變頻依據原理：n=60f(1-s)/p

n—壓縮機轉速，f—壓縮機供電頻率， p—電機極對數，s—轉差率；

所有的交流非同步電動機都滿足以上這個公式，交流變頻壓縮機也同樣如此。簡單的來說，交流變頻是透過改變壓縮機的供電頻率f，這樣，在p與s不變的情況下，壓縮機運轉速度就會跟隨頻率的變化而變化。

非同步電動機在執行時,產生的感應電動勢為：E=4.44kfNФ（k—電機繞組係數；N—每相定子繞組匝數；Ф—每極磁通）。

由於定子阻抗上的壓降很小，可以忽略，可以認為：U=E=4.44kfNФ。

實際執行過程中，通常希望保持Ф不變。因為Ф的增加，將導致鐵心的飽和，進而引起勵磁電流的上升，使得鐵損急劇增加。而Ф減小，則鐵心未得到充分的利用，使得輸出轉矩下降。

要改變頻率f的大小，電機定子電壓U必須隨之同時發生變化，即在變頻的同時也要變壓。這種調節轉速的方法稱為VVVF（Vairble Voltage Varibe Frequency），簡稱為V/F變頻控制。

V-F曲線示意圖：

a-壓縮機廠給出的V-F曲線

b-經過適當補償的V-F曲線

交－直－交變頻器根據VVVF調製技術不同，分為PAM和PWM兩種。

PAM是把VV和VF分開完成的，稱為脈衝幅值調製（Pulse Amplitude Modulation）方式，簡稱PAM方式。

PWM是將VV與VF集中於逆變器一起來完成的，稱為脈衝寬度調製（Pulse Width Modulation）方式，簡稱PWM方式。

目前變頻空調基本使用PWM方式。

PWM示意圖

直流變頻空調器原理：

從整機形式上看，直流變頻可分為全直流變頻與部分直流變頻。

全直流變頻是指壓縮機、室內外風機均使用直流無刷電機，部分直流指只有壓縮機使用直流無刷電機。

直流變頻名稱的由來：

家用電器上，直流變頻最常用（也是一直以來都在使用）的是無刷直流電機，為了把這種變頻與交流變頻進行區別，人們習慣上把使用了無刷直流電機的變頻家電稱為直流變頻家電。

和電子膨脹閥、無氟空調一樣，直流變頻是一個約定俗成的詞語，這種命名方法有一定的誤導性。

所以，直流變頻並不是說壓縮機是直流電供電，它的轉化方式上與交流變頻一樣，都是採用交-直-交的方式。供給壓縮機的電壓還是交流的訊號。這種電機實際也是一種交流電動機。

直流變頻電動機的基本結構：

用裝有永磁體的轉子取代有刷直流電動機的定子磁極，用具有多相繞組的定子取代電樞，用位置感測器及控制器組成的電子換向器取代傳統的機械換向器和電刷。這樣，就得到了無刷直流電動機。

由於無刷直流電動機與傳統的直流電機。

無論是結構還是調速效能都有很多。

相似之處，所以人們習慣把這種；電機稱為無刷直流電機。

無刷直流電機在執行時，必須實時檢測出轉子的位置，從而進行相應的驅動控制，以驅動電機換相，保證電機平穩地執行。

實現無刷直流電機位置檢測通常有兩種方法，一是利用電機內部的位置感測器（通常為霍爾元件）提供的訊號；二是檢測出無刷直流電機相電壓，利用相電壓的取樣訊號進行運算後得出。

由於壓縮機電機無法安裝位置感測器，所以直流變頻空調的壓縮機都採用後一種方法進行電機換相。

直流變頻所用電機學術上稱為“自控式永磁同步電動機”屬於交流電動機範疇。

自控式永磁同步電動機根據定子繞組的不同主要分為兩大類，方波型永磁同步電動機與正弦波型永磁同步電動機；

方波型永磁同步電動機也稱為無刷直流電動機（Brushless DC Motor—BLDCM ），繞組一般為分散式，反電動勢為梯形波，驅動方式為120度方波；

正弦波型永磁同步電動機也稱為永磁同步電動機（Permanent Magnet Synchronous Motor—PMSM），繞組一般為集中式，反電動勢為正弦波，驅動方式為180度正弦波；

方波型與正弦波型永磁同步電動機對比：

無刷直流電機反電動勢和電流波形（一相）：

無刷直流電機實際電流波形（一相）：

根據轉子結構形式的不同，直流變頻的電機可以分為IPM與SPM兩種。

SPM表面型磁極(Surface Permanent Magnetic)：將永久磁鐵配置於轉子表面；

IPM表面型磁極(Interior Permanent Magnetic)：將永久磁鐵嵌入於轉子內部；

從電機效率上看，壓縮機採用IPM型比SPM型要高；

這兩種電機形式對電控驅動沒有影響。

變頻空調主要元器件：

變頻模組：變頻模組是實現由直流電轉變為交流電從而驅動壓縮機運轉的關鍵器件，又稱為IPM（Intelligent Power Module）模組。它是一種智慧的功率模組，它將6個IGBT管連同其驅動電路和多種保護電路封裝在一起，從而簡化了設計，提高了整個系統的可靠性。從其驅動電路使用的電源數目又可分為單電源與四電源兩種。

變頻模組（IPM）內部簡圖：

注：三菱PM系列模組內建保護：過流、過壓、欠壓、短路、過熱。

室外主控晶片：變頻空調的核心演算法及室外控制均由室外晶片完成。

整流橋堆：完成電源由交流到直流的轉換（220V交流變為310V直流）， 目前使用型號T25VB60（25A/600V），T15VB60（25A/600V）；

室外電控盒中另外一個整流橋堆不做整流用，而是用做一對二極體，配合電抗器，用以提高整機功率因素。

大電抗器：變頻空調室外控制器一般都有大電抗器，目的是為了提高整機的功率因素及透過諧波電流測試。為了符合3C標準，透過諧波電流測試，我們在分體機上採用了兩個電抗器的無源功率因素矯正方法。與日本廠家的有源方式相比，降低了成本，提高了可靠性。

濾波器：為了透過EMC測試的干擾功率及干擾電壓測試而採用的一種一體化濾波器件。

大直流濾波電容：電解電容，用做直流電源濾波，視功率不同，每套控制器使用3-6個（560uf/個）。

放電管：用以防止室外造受雷擊，而損壞電控。目前使用放電管引數為3600V。

光耦：用於晶片到模組間驅動訊號的傳送及隔離，另外在室內外通訊上也使用。室外控制板一共使用了9個光耦器件。

變頻是相對於定頻而言，定頻就是空調壓縮機電機的頻率不變化，在220V，50HZ下，或者380V,50HZ下一直執行，室內負荷變化，壓縮機的頻率不發生任何變化，只有停機或者開啟來調節室內的負荷。

變頻，就是透過調節壓縮機電機的頻率，有交流變頻和直流變頻之說。可以隨著室內的負荷變化，而進行頻率的變化。變頻一般情況下比定頻節能。