变频空调原理优秀PPT.ppt

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1、变频空调限制系统原理变频空调限制系统原理1.变频空调器与定频空调器的区分压缩机不同定频空调器的压缩机运行频率不行变50Hz变频空调器的压缩机运行频率可以变更 25Hz120Hz。限制器不同变频空调器的限制器远比定频空调器困难。输出实力不同在一个工况下定频机只有一个实力输出变频机的输出实力可以随工况的变更而调整1.变频空调器与定频空调器的区分舒适性不同变频空调器的舒适性比定频空调器的好。可以快速制冷或制热温度波动小。1.变频空调器与定速空调器的区分对环境的适应性不同节能从整年运行来说，变频空调器会比一般空调器节约30%以上的电量。Note:常见的开/关变频空调器不能节约电量。2.变频空调器的原理

2、从能量的转换上可把变频限制分为沟通到沟通变频与沟通-直流-沟通变频。对家用电器的变频限制而言，不管是沟通变频还是直流变频都是通过沟通-直流-沟通的方式来实现变频运转的。要得到可调频率的沟通电，首先要把220V-240V的沟通市电整流为直流电，然后再由直流电变为可调频率的沟通电，从而完成变频的过程。2.变频空调器的原理VVVFPAMVVVFPWM2.变频空调器的原理变频限制器简洁原理框图3.变频空调器的分类沟通变频空调器直流变频空调器4.沟通变频空调器原理沟通变频依据原理：n=60f(1-s)/pn压缩机转速，f压缩机供电频率，p电机极对数，s转差率全部的沟通异步电动机都满足以上这个公式，沟通变

3、频压缩机也同样如此。简洁的来说，沟通变频是通过变更压缩机的供电频率f，这样，在p与s不变的状况下，压缩机运转速度就会跟随频率的变更而变更。4.沟通变频空调器原理异步电动机在运行时,产生的感应电动势为：E=4.44kfN（k电机绕组系数；N每相定子绕组匝数；每极磁通）。由 于 定 子 阻 抗 上 的 压 降 很 小，可 以 忽 视，可 以 认 为：U=E=4.44kfN。实际运行过程中，通常希望保持不变。因为的增加，将导致铁心的饱和，进而引起励磁电流的上升，使得铁损急剧增加。而减小，则铁心未得到充分的利用，使得输出转矩下降。要变更频率f的大小，电机定子电压U必需随之同时发生变更，即在 变 频 的

4、 同 时 也 要 变 压。这 种 调 整 转 速 的 方 法 称 为VVVF（Vairble Voltage Varibe Frequency），简称为V/F变频限制。4.沟通变频空调器原理a-压缩机厂给出的V-F曲线b-经过适当补偿的V-F曲线V-F曲线示意图：4.沟通变频空调器原理交直交变频器依据VVVF调制技术不同，分为PAM和PWM两种。PAM是把VV和VF分开完成的，称为脉冲幅值调制（Pulse Amplitude Modulation）方式，简称PAM方式。PWM是将VV与VF集中于逆变器一起来完成的，称为脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation）方式，简称PWM

5、方式。目前变频空调基本运用PWM方式。4、沟通变频空调器原理PWM示意图5.直流变频空调器原理从整机形式上看，直流变频可分为全直流变频与部分直流变频。全直流变频是指压缩机、室内外风机均运用直流无刷电机，部分直流指只有压缩机运用直流无刷电机。直流变频名称的由来 家用电器上，直流变频最常用（也是始终以来都在运用）的是无刷直流电机，为了把这种变频与沟通变频进行区分，人们习惯上把运用了无刷直流电机的变频家电称为直流变频家电。和电子膨胀阀、无氟空调一样，直流变频是一个约定俗成的词语，这种命名方法有确定的误导性。所以，直流变频并不是说压缩机是直流电供电，它的转化方式上与沟通变频一样，都是接受交-直-交的方

6、式。供应压缩机的电压还是沟通的信号。这种电机实际也是一种沟通电动机。5.直流变频空调器原理5.直流变频空调器原理无刷直流电机与有刷直流电机直流变频电动机的基本结构用装有永磁体的转子取代有刷直流电动机的定子磁极，用具有多相绕组的定子取代电枢，用位置传感器及限制器组成的电子换向器取代传统的机械换向器和电刷。这样，就得到了无刷直流电动机。由于无刷直流电动机与传统的直流电机无论是结构还是调速性能都有很多相像之处，所以人们习惯把这种电机称为无刷直流电机。UV永久磁铁转子线圈绕组定子位置传感器无刷直流电机在运行时，必需实时检测出转子的位置，从而进行相应的驱动限制，以驱动电机换相，保证电机平稳地运行。实现无

7、刷直流电机位置检测通常有两种方法，一是利用电机内部的位置传感器（通常为霍尔元件）供应的信号；二是检测出无刷直流电机相电压，利用相电压的采样信号进行运算后得出。由于压缩机电机无法安装位置传感器，所以直流变频空调的压缩机都接受后一种方法进行电机换相。5.直流变频空调器原理5.直流变频空调器原理直流变频所用电机学术上称为“自控式永磁同步电动机”属于沟通电动机范畴。自控式永磁同步电动机依据定子绕组的不同主要分为两大类，方波型永磁同步电动机与正弦波型永磁同步电动机；方波型永磁同步电动机也称为无刷直流电动机（Brushless DC Motor BLDCM），绕组一般为分布式，反电动势为梯形波，驱动方式为

8、120度方波；正弦波型永磁同步电动机也称为永磁同步电动机（Permanent Magnet Synchronous Motor PMSM），绕组一般为集中式，反电动势为正弦波，驱动方式为180度正弦波；5.直流变频空调器原理自控式永磁同步电机 绕组 电机反电动势波形 驱动方式 电机相电流波形 死区控制 特点 共同点 方波型永磁同步电机（BLDC）分布绕组 梯形波 120度方波120度方波 无 噪音小、中低速效率偏低 均需位置检测并进行换相控制，效率高、调速性能好、噪音低 正弦波永磁同步电机（PMSM）集中绕组 正弦波 180度正弦波 180度正弦波 有（与交流变频相同）中低速效率高、噪音偏大

9、方波型与正弦波型永磁同步电动机对比无刷直流电机反电动势和电流波形（一相）：5.直流变频空调器原理无刷直流电机实际电流波形（一相）：依据转子结构形式的不同，直流变频的电机可以分为IPM与SPM两种。SPM表面型磁极(Surface Permanent Magnetic)：将永久磁铁配置于转子表面；IPM表面型磁极(Interior Permanent Magnetic)：将永久磁铁嵌入于转子内部；从电机效率上看，压缩机接受IPM型比SPM型要高；这两种电机形式对电控驱动没有影响。5.直流变频空调器原理5.直流变频空调器的优点运行效率高调速性能好转速范围宽转矩大噪音低能效比高（与沟通相比较）变频模

10、块 变频模块是实现由直流电转变为沟通电从而驱动压缩机运转的关键器件，又称为IPM（Intelligent Power Module）模块。它是一种智能的功率模块，它将6个IGBT管连同其驱动电路和多种爱护电路封装在一起，从而简化了设计，提高了整个系统的牢靠性。从其驱动电路运用的电源数目又可分为单电源与四电源两种。主要厂家：日本三菱、三洋、东芝 6.变频空调主要元器件注：三菱PM系列模块内置爱护：过流、过压、欠压、短路、过热变频模块（IPM）内部简图：6.变频空调主要元器件室外主控芯片 变频空调的核心算法及室外限制均由室外芯片完成。我们目前在沟通上运用的是美国TI公司的DSP芯片，且已实现掩膜。

11、DSP即Digital Signal Processor，是数字信号处理器的简称，与一般的单片机相比，DSP在运算速度、信号的处理、电机限制方面具有更大的优势。直流变频目前在开发阶段，接受的是美国AD公司的DSP芯片。Note：对于广告宣扬的“运用DSP芯片速度大大可以提高、加快温度采样，使室内温度限制在0.5”的说法是不准确的，因为DSP的运算速度与温度限制没有干脆关系。6.变频空调主要元器件整流桥堆 完成电源由沟通到直流的转换（220V沟通变为310V直流）目前运用型号T25VB60（25A/600V）T15VB60（25A/600V）室外电控盒中另外一个整流桥堆不做整流用，而是用做一对二

12、极管，协作电抗器，用以提高整机功率因素。6.变频空调主要元器件+大电抗器 变频空调室外限制器一般都有大电抗器，目的是为了提高整机的功率因素及通过谐波电流测试。为了符合3C标准，通过谐波电流测试，我们在分体机上接受了两个电抗器的无源功率因素矫正方法。与日本厂家的有源方式相比，降低了成本，提高了牢靠性。滤波器 为了通过EMC测试的干扰功率及干扰电压测试而接受的一种一体化滤波器件。6.变频空调主要元器件6.变频空调主要元器件大直流滤波电容 电解电容，用做直流电源滤波，视功率不同，每套限制器运用3-6个（560uf/个）。放电管 用以防止室外造受雷击，而损坏电控。目前运用放电管参数为3600V。光耦

13、用于芯片到模块间驱动信号的传送及隔离，另外在室内外通讯上也运用。室外限制板一共运用了9个光耦器件。7.变频空调的各类阀变频空调的各类阀电子膨胀阀电子膨胀阀节流阀节流阀四通阀四通阀单向阀单向阀截止阀截止阀1.1.电子膨胀阀（电磁膨胀阀）电子膨胀阀（电磁膨胀阀）电子膨胀阀是目前国内各大制冷配件厂家关注的热点。电子膨胀阀是目前国内各大制冷配件厂家关注的热点。特殊是目前国内对空调进行了节能的能效等级划分，以及特殊是目前国内对空调进行了节能的能效等级划分，以及变频空调的相关节能标准的推出，推动了国内变频空调对变频空调的相关节能标准的推出，推动了国内变频空调对电子膨胀阀的设计进度。电子膨胀阀的设计进度。电

14、子膨胀阀作为变频空调中的节流器件，是制冷系统中电子膨胀阀作为变频空调中的节流器件，是制冷系统中最为关键的器件之一。由于变频空调的压缩机频率可以变最为关键的器件之一。由于变频空调的压缩机频率可以变更，使得系统中制冷剂的流量变更，加上工况的变更，假更，使得系统中制冷剂的流量变更，加上工况的变更，假如要使换热器发挥最大的换热效率，运用可以调整制冷剂如要使换热器发挥最大的换热效率，运用可以调整制冷剂流量的电子膨胀阀是特别好的设计。流量的电子膨胀阀是特别好的设计。目前，国内空调器的设计一般常用的毛细管节流，由于目前，国内空调器的设计一般常用的毛细管节流，由于其自身对流量的调整实力微小，是不适合变频空调的

15、，其其自身对流量的调整实力微小，是不适合变频空调的，其无法最大限度的发挥变频空调的相关性能优势。无法最大限度的发挥变频空调的相关性能优势。结构简介结构简介其主要组成如下：其主要组成如下：驱动线圈驱动线圈 阀体阀体 转子转子 （阀体如图所示）（阀体如图所示）阀针阀针 节流孔节流孔 管路管路其驱动工作原理：其驱动工作原理：是给驱动线圈以脉冲信号，类似步进是给驱动线圈以脉冲信号，类似步进电机限制，使其带动转子上的阀针旋电机限制，使其带动转子上的阀针旋转，这样将变更阀针和节流孔之间的转，这样将变更阀针和节流孔之间的开合大小，从而来调整节流口径，实开合大小，从而来调整节流口径，实现可变的节流限制。现可变

16、的节流限制。电子膨胀阀的流量曲线电子膨胀阀的流量曲线流流量量阀开度阀开度2502505005003.43.42.22.21.61.61、开环限制：、开环限制：其其主主要要是是在在设设计计时时依依据据不不同同的的工工况况和和频频率率，测测试试出出相相应应的的优优化化电电子子膨膨胀胀阀阀开开度度曲曲线线，在在实实际际限限制制时时可可依依据据阅阅历历曲曲线线进进行行限限制。制。目前具体的限制有：拟合曲线开环限制、模糊开环限制等。目前具体的限制有：拟合曲线开环限制、模糊开环限制等。开开环环限限制制的的优优点点就就是是限限制制比比较较简简洁洁，易易于于实实现现，但但缺缺点点精精度度差差，限制的鲁棒性较差

17、，前期确定开度曲线的工作量较大。限制的鲁棒性较差，前期确定开度曲线的工作量较大。2、闭环限制：、闭环限制：闭闭环环限限制制方方案案有有很很多多，但但从从总总的的限限制制参参数数方方面面来来看看，目目前前主主流流的的方方案案有有两两种种：过过热热度度限限制制和和排排气气温温度度限限制制。变变频频空空调调在在实实际际运运行行时时可可适适时时的的依依据据其其制制冷冷系系统统的的排排气气温温度度特特性性曲曲线线和和过过热热度度特性曲线进行自动调整，以满足系统运行的优化状态。特性曲线进行自动调整，以满足系统运行的优化状态。闭闭环环限限制制的的优优点点是是限限制制精精度度较较高高，限限制制的的鲁鲁棒棒性性

18、较较好好，前前期期设设计中工作量相对较小，但限制算法比较困难。计中工作量相对较小，但限制算法比较困难。电子膨胀阀的限制介绍电子膨胀阀的限制介绍压缩机运行频率压缩机运行频率室外温度室外温度排气目标温度排气目标温度实测排气温度实测排气温度电子膨胀阀开度电子膨胀阀开度调整调整空调制冷空调制冷系统运行系统运行电子膨胀阀限制原理介绍电子膨胀阀限制原理介绍电子膨胀阀系统特性电子膨胀阀系统特性电子膨胀阀系统特性电子膨胀阀系统特性电子膨胀阀故障修理电子膨胀阀故障修理 电子膨胀阀一般来讲在运用过程中出现问题最多的是：不动作。电子膨胀阀一般来讲在运用过程中出现问题最多的是：不动作。其主要导致的缘由有两方面：其主要

19、导致的缘由有两方面：1 1、电控驱动方面：、电控驱动方面：一般电子膨胀阀的驱动电压为一般电子膨胀阀的驱动电压为 12V10%12V10%。当一些特殊状况下如低。当一些特殊状况下如低电压、限制板故障等时，其驱动电压低于下限时，就有可能导致不动作。电压、限制板故障等时，其驱动电压低于下限时，就有可能导致不动作。因此因先查驱动电压是否正常。因此因先查驱动电压是否正常。2 2、机械故障：、机械故障：此方面主要是变形、协作不当、磨损、杂质异物进入、润滑不好等此方面主要是变形、协作不当、磨损、杂质异物进入、润滑不好等导致步进机构卡住不动作。可实行敲击、升温等方式摸索。导致步进机构卡住不动作。可实行敲击、升

20、温等方式摸索。2.2.节流阀节流阀 属一种孔板节流装置，通过微小的孔径进行节流降压。其相当于将属一种孔板节流装置，通过微小的孔径进行节流降压。其相当于将毛细管、单向阀、过滤器集成于一体。毛细管、单向阀、过滤器集成于一体。3.3.四通阀四通阀四通阀由三部分组成：四通阀由三部分组成：1 1、先导阀、先导阀 2 2、主阀、主阀 3 3、电磁线圈、电磁线圈不同状态下四通阀内部流程图不同状态下四通阀内部流程图电磁阀断电，先导滑阀电磁阀断电，先导滑阀2 2在弹簧在弹簧3 3的作用下左移，高压气体进入的作用下左移，高压气体进入毛细管毛细管1 1后进入活塞腔后进入活塞腔4 4，另一，另一方面，活塞腔方面，活塞

21、腔5 5 的气体排出，的气体排出，由于活塞两端的压差作用，活由于活塞两端的压差作用，活塞及主滑阀塞及主滑阀6 6左移，使左移，使E E、S S接管接管相通，相通，D D、C C接管相通接管相通,一般便一般便形成制冷循环。形成制冷循环。不同状态下四通阀内部流程图不同状态下四通阀内部流程图电磁阀通电，先导滑阀电磁阀通电，先导滑阀2 2在电在电磁线圈产生的磁力的作用下右磁线圈产生的磁力的作用下右移，高压气体进入毛细管移，高压气体进入毛细管1 1后后进入活塞腔进入活塞腔5 5，另一方面，活，另一方面，活塞腔塞腔4 4的气体排出，由于活塞的气体排出，由于活塞两端的压差作用，活塞及主滑两端的压差作用，活塞

22、及主滑阀阀6 6右移，使右移，使S S、C C接管相通，接管相通，D D、E E接管相通接管相通,一般便形成制一般便形成制热循环。热循环。常见四通阀故障常见四通阀故障故障现象直接原因解决措施1动作不良动作不良切换不良切换不良线圈故障线圈故障电压不足电压不足内部毛细管堵塞内部毛细管堵塞更换更换清理清理2内部泄漏内部泄漏制冷制热不良制冷制热不良排气温度高排气温度高回气温度高回气温度高磨损、，密封不良磨损、，密封不良主滑阀不到位主滑阀不到位更换阀体更换阀体敲击敲击用于空调器、冷冻机等制冷设备，使系用于空调器、冷冻机等制冷设备，使系统中压缩机停止时防止高压逆流和制热统中压缩机停止时防止高压逆流和制热时

23、限制冷媒量，达到制热的目的。时限制冷媒量，达到制热的目的。特性：接受不锈钢锥度或尼龙阀芯，密特性：接受不锈钢锥度或尼龙阀芯，密封性能好，导向稳定，阀芯在阀座内滑封性能好，导向稳定，阀芯在阀座内滑动敏捷，无卡死现象，工作时无噪声，动敏捷，无卡死现象，工作时无噪声，工作时间越长密封性能越好，泄漏量越工作时间越长密封性能越好，泄漏量越小，运用寿命长，在高温焊接时不需冷小，运用寿命长，在高温焊接时不需冷却爱护，不易变形。却爱护，不易变形。适用介质：适用介质：R22R22、R407CR407C、R410AR410A通径：通径：2.8-10mm2.8-10mm4.单向阀单向阀单向阀简介单向阀简介单向阀原理单向阀原理原理：原理：正向通流，反向截止正向通流，反向截止留意事项：留意事项：1 1、阀芯材料、阀芯材料2 2、焊接温度、焊接温度反向反向正向正向5.5.截止阀截止阀1 1、流量、流量2 2、压力损失、压力损失