直流变频空调工作原理

文章摘要：Ed=4.44fdNdΦzEd：定子每相线圈气隙磁通感应电压的均方根值V；fd：电源频率Hz；Nd：定子每相绕组的有效匝数；Φz：每极气隙磁通量Wb。为了保证电动机负载能力， 应保证Φz不变，这就要求Ed/fd为常数，这种保持Ed/fd为常数的控制方式又称恒磁通变频调速，属于恒转矩调速方式。由于Ed难于直接检测、控制，当Ed与fd较高时，定子漏阻抗压降小到可忽略不计，则可以以定子每相电压Ud代替Ed,保持Ud/fd为常数，即可称为恒压频比控制方式。因此，欲实现压缩机稳定调速，除了要控制逆变器的换向频率外，还必须同时按比例提高或降低对压缩机施加的方波电压值。在电子控制方面采用大功率模块三极管，其

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　　E_d=4.44f_dN_dΦ_z
　　E_d：定子每相线圈气隙磁通感应电压的均方根值V；
　　f_d：电源频率Hz；
　　N_d：定子每相绕组的有效匝数；
　　Φ_z：每极气隙磁通量Wb。
　　为了保证电动机负载能力， 应保证Φ_z不变，这就要求E_d/f_d为常数，这种保持E_d/f_d为常数的控制方式又称恒磁通变频调速，属于恒转矩调速方式。
　　由于E_d难于直接检测、控制，当E_d与f_d较高时，定子漏阻抗压降小到可忽略不计，则可以以定子每相电压U_d代替E_d,保持U_d/f_d为常数，即可称为恒压频比控制方式。
　　因此，欲实现压缩机稳定调速，除了要控制逆变器的换向频率外，还必须同时按比例提高或降低对压缩机施加的方波电压值。在电子控制方面采用大功率模块三极管，其基极电压信号是比换向频率还高的(例如上支路三极管是数千赫兹的高频开关)，从而向电动机施加的电压被段切开来(参考图4)，而电动机的平均直流电压与三极管的ON(开通)时间/(ON时间+OFF时间)成正比，以此便轻而易举地达到变频调速的目的。
　　7　直流变频与交流变频的比较
　　笼统地讲，交流变频空调器与直流变频空调器中采用的压缩机电机原理上部是定子产生一个不断旋转的圆形旋转磁场，其转速为n=60f_d/p，利用定、 转子磁场间电磁力相互作用产生的转矩不断推动转子转动。
　　由于直流变频中采用了无刷直流电动机，其转子为永久磁铁，不需要外部供给电流，减少了损耗，因此效率较高。一般情况下较交流变频省电约12%，如果转子的磁体排列更科学，磁力线集中度更高，再加上采用含稀土钕的磁体，则可较交流变频省电高达18%～20％。
　　另外，因为直流变频可以随外界负荷的大小调节转速，在原理上比负荷变化时压缩机开停的交流变频要节能。因此，综上所述，直流变频要比交流变频省电。
　　8　PAM调制方式在空调器上的应用
　　如上所述， 直流变频压缩机为保持电机转矩不变， 必须使U_d/f_d为常数，转速提高时， 压缩机输入电压应按比例上升。采用的等宽度PWM变频器，虽然具有扭矩大、灵敏度高的特点，但输出电压能力不足，制约了压缩机的最高转速。
　　PAM调制方式能在相同电网输入电压的情况下，获得较高的逆变器输出电压，因此如果在压缩机低速范围内沿用等宽度PWM调制方式，而在高速范围内采用PAM高效、低噪的混合调制方式，无疑是一个比较两全其美的办法。
　　PAM逆变器采用只负责频率的调节，转换器(一般为相控整流器或直流斩波器)则负责控制直流电压。不象PWM转换器负责产生一定的直流电压，而逆变器在控制频率的同时也进行电压的调节。PAM转换器具有网侧功率因素较大的特点，更利于空调器节电。如日立最新推出的全PAM直流变频空调，其功率因素可高达99.5%。