空调变频技术.pptx

电力电子技术与关键科技 能源。环保：在能源的环保中储能的问题、能量转换的问题、能量输配的问题、避免污染的装置等都与电力电子有很大关系。信息与通讯：这是过去10年发展最快的产业，这些设备使用时，通讯电源、手机电源、充电器、计算机电源都不可缺乏。生命科学：在生命医学方面，很多医学工程都用到电力电子，如人工心脏关键部分就有一个开关电源。生产：生产自动化主要靠电力电子工作。材料：材料的制造需要高温电炉。交通：航天、航空、地铁、电动汽车等电力拖动第1页/共18页电能的变换形式ACDC：把交流电能转换为直流电能，实现上述转换的装置统称为整流器。如用于充电、电镀、电解和直流电动机速度调节等。DCAC：把直流电能转换为交流电能。实现上述转换的装置统称为逆变器。逆变器输出可以是恒频，如用于恒压恒频(CVCF)电源或不间断供电设备(UPS)；也可以变频，如用于各种变频电源、高频感应加热、电焊机电源、有功功率电源调节器和交流电动机的变频调速等。第2页/共18页电能的变换形式ACAC：将交流电能的任一参数（幅值、频率和相位）加以转换，实现这类转换的装置统称为交流变换器。其中，对交流电压幅值进行转换的电路称为交流调压器，如用于调温、调光、交流电动机的变频调速等。DCDC：将直流电能的任一参数（幅值和极性）加以转换。实现这一转换的装置称为直流变换器或称直流斩波器，主要用于直流电压变换器、开关电源和电车、地铁、矿车、搬运车等的直流电动机的牵引传动。第3页/共18页电能的转换第4页/共18页变频与励磁 用正弦波对铁芯励磁所需要的有效值励磁伏安数正比于励磁频率、铁芯体积及磁通密度峰值与磁场强度有效值的乘积。E：感应电势，f：电源频率；B：磁通密度；A：磁芯面积；N：线圈匝数。第5页/共18页电力电子元件电力半导体器件从工作方式上可分为两类：一类是传统的双极型器件，它是电流控制型器件，包括晶闸管、GTO、GTR、SITH等，其特点是由门极电流来驱动器件。另一类是1980以后兴起的新型电力半导体器件，它是电压控制型器件，其中包括 MOSFET、IGBT、MCT等，其特点是栅极为电绝缘，只需很小的栅极电流（充电电流）便可驱动器件。第6页/共18页电力电子元件发展1958年第一个晶闸管（SCR）诞生，电能的变换和控制从旋转变流机组、离子变流器而进入以电力半导体器件为组成的固态变换器时代，标志着电力电子技术的新纪元；第二代电力半导体器件：功率晶体管GTR、门极可关断的晶闸管GTO、功率场效应晶体管MOSFET。第三代电力半导体器件：绝缘栅双极性晶体管IGBT和MOS栅控晶闸管MCT。第7页/共18页电动汽车及混合双动力汽车电动汽车在节能和环保方面的巨大优越性，它将成为2 1世纪主要的城市地面交通工具。电气驱动系统是电动汽车的心脏，它涉及电机、电力电子及控制技术。发展电动汽车，要解决电动机的控制和高能蓄电池的充电装置问题，它们对电力半导体器件，特别是GTR、MOSFET、IGBT等“理想”的开关器件的需要量很大。电力半导体器件是汽车实现电子化、智能化过程中必不可少的主要元件，其使用程度已成为衡量汽车先进程度的重要标志之一。第8页/共18页第9页/共18页IGBT和MOS功率元件第10页/共18页第11页/共18页电力电子元件工艺外延式：目前制造PT型IGBT的主导工艺，它先在重掺杂的后P型衬底上（N沟道型1.2kV的器件，P厚度约为300m，以下提及的尺寸均为该电压等级的器件）外延生长一层N缓冲层（约10m），再外延生长厚的N层（约80m），然后再依次扩散P型层和N型层（源区）以形成PNPN4层结构。扩散注入工艺 该工艺先在掺杂N型单晶硅片上通过扩散完成MOS结构部份制作，集电区处在减薄后的硅片背面，通过离子注入形成P薄层（约为5m），构成PNPN4层结构，由于无需很厚的衬底，器件芯片比PT型薄很多（1.2kV约为180m）但是N漂移层比PT型厚，由于它大于空间电荷的扩展速度，无穿通现象而称为NPT型器件。第12页/共18页控制技术及发展趋势广泛采用脉冲密度调制(PWM)控制技术（维持开关周期恒定并通过功率器件的占空比控制输出量）。电力电子元件开关频率高频化。PWM多电平电路在大功率领域中的应用，高压变频技术发展前景广阔。第13页/共18页空调器变频技术 变频空调是空调发展的大趋势，与普通空调相比，变频空调在舒适性、静音、恒温以及高效运转、延长使用寿命等方面有显著优势。当提高频率时，压缩机便高速旋转，输出功率增大。反之，降低频率时，压缩机的输出功率减小。因此，变频空调可根据不同的室内环境状况，以最合适的输出功率进行运转。变频空调依靠压缩机转速的快慢达到控制室温的目的，室温波动小，电能消耗少，其舒适度大大提高。第14页/共18页变频空调器节能效果 变频调速空调器的节能主要表现在以下方面：（1）采用变频技术可使压缩机启停次数减少，使得因压缩机启停（属于不稳定工况）而引起的较高能耗得到一定的降低，因此有一定的节能效果。（2）在室温达到设定值后，变频空调器以较低的转速运行，制冷剂流速较低从而使得各种流动损失有较大的减少，因而比普通空调器节能。多数压缩机在使用变频调速控制方式后，节电率在20%左右。变频调速空调器与普通空调器相比，在控制系统上采用了更先进的技术，而对空调器的制冷系统并没有提高其性能系数（EEREER），比普通空调器节电40%40%没有理论依据。第15页/共18页变频空调器性价比 仅仅依靠较先进的自控技术而使空调器达到节能空调器的技术指标是不现实。因为调器节能不仅要依靠自控技术，更重要的是制冷系统的节能技术，包括对压缩机性能、换热设备性能、工质的热工性能和循环方式等方面的技术进行改善。在目前的市场价格和国内普通消费者平均使用情况来看，变频空调器的经济性不明显，价格仍然偏高。1.5匹每小时耗电1.2度，10年使用寿命，每年使用500小时，总共5000小时，耗电6000度，电价0.48元/每度，总共2880元，节电20%，节约576元。第16页/共18页开关磁阻电机 第17页/共18页感谢您的观看！第18页/共18页