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探讨变频空调技术

  来源:云顶娱乐游戏官网电器   [99-12-30]  浏览:1858

  电流控制模式提高空调能效比

  能效比是衡量空调性能的最重要指标之一,变频驱动采用压缩机电流控制模式能最大幅度地提高电机输出能力,提高空调能效。目前变频空调采用的直流压缩机,通过矢量控制,可以很容易地通过调节直轴电流id改变磁阻转矩,即可以通过对直轴电流id和交轴电流iq的协调控制来优化系统的控制性能,如最大功率输出、效率最优、最大转矩/电流比(MTPA)等。

  实验数据是压缩机带空调负载下的MTPA电流控制模式下的控制效果,比较是在相同的转速和功率下进行的,通过对比“id=0”控制方式与MTPA控制方式下的输出电流,可以明显看出,MTPA下的电流明显低。

  PPFC谐波电流控制技术成本低

  变频空调需符合国家对家电产品的EMC要求,谐波电流是EMC重要指标之一,目前谐波电流控制方式有无源功率因数校正(也称被动式PFC),有源功率因数校正(也称主动式PFC,简称AFPC)和部分斩波式功率因数校正(也称半主动式PFC,简称PPFC)

  被动式PFC,采用无源的电感、电容和二极管组成。优点是电路简单,缺点是校正谐波控制比较困难,输出电压随负载变化大,成本高,难推广。

  APFC由于功率较大,一般采用连续电流模式控制,优点是具有较宽输入电压波动下稳定直流电压的特点。缺点是电路在整个输入电压周期内都进行斩波控制,功率器件工作应力大,成本高,同时在大电流下,斩波会带来效率降低和可靠性下降的问题。

  PPFC这种控制方式只在输入电压过零后的一段低电压时间内进行斩波控制,在输入电压高的部分仍然是自然整流,功率器件的应力较小,一般只有APFC的三分之一左右。PPFC通过合适的控制,输入电流波形尽可能接近正弦波。

  PPFC方案成本低、性能优异,满足国标GB17625.6(IEC61000-3-4)要求,适合在1~3HP变频空调中应用。

  力矩补偿控制解决压机低频振动

  目前普通家用变频空调通常选用成本相对低的单转子压缩机。单转子压缩机在低频率运行的情况下,转子的不平衡性易导致连接压缩机的盘管大幅振动,周期性的低频振动在整机管路和系统间产生共振,不但会形成噪声,严重的还可能造成管路断裂。而变频空调长期低频运行,振动问题更加突出。现大家采用力矩补偿控制技术来解决单转子压缩机的低频振动问题。

  窗机有无振动控制的振动位移实测曲线,无振动控制的1.5HP压缩机在25Hz出现整个空调系统的共振,采用力矩补偿进行振动控制后,振动幅度大幅度降低。良好的振动控制效果甚至使一体机空调(窗机和移动空调)采用单转子压缩机成为可能。上海新源变频已有批量产品提供给窗式空调用于单转子压缩机的驱动控制。

  弱磁控制技术保证压缩机高频运行

  现变频空调压缩机通常选用高反电势电机来提高空调能效比,对驱动控制而言,确保压缩机的高频运行成为技术关键。原有的做法是采用通用的升压型功率因数校正(Boost-APFC)电路,以提高母线电压保证压缩机高频运行,但这种方式会使系统结构复杂,控制器成本高,空调效率低。大家认为可以采用弱磁控制方式,配合PPFC谐波控制提高压缩机运行频率。这样做有成本低、性能稳定的优点。通过实验,在超低温制热条件下,空调压缩机负载较轻,采用弱磁控制来提高频率可以完全能达到产品要求。总之变频空调的研发,需按整机的空调系统和变频电控一体化理念进行设计。综合分析各方案的技术特点,应用现有的成熟技术,可在提高产品性能和质量的同时,降低产品成本。

 

 

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