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中央空调里的变频技术解析!

在中央空调系统中,不论是商用中央空调还是家用中央空调系统,为达到节能环保的目的,基本上都采用了变频技术,具体体系那在中央空调系统中的压缩机的驱动电动机或风机的电动机的驱动电路上,且在中央空调的室外机中,压缩机采用变频式压缩机。下面就介绍一下变频电路的基础知识。云南中央空调,云南空调通风,云南空调净化,就选维尔利机电,我们专业供应优质的中央空调、防火阀、消防排烟等,欢迎咨询维尔利。

 

☆变频控制方式

为了提高效率、减低故障率,我们采用一种控制方式——控制压缩机电动机的转速。所谓变频空调是通过改变压缩机电动机的供电频率达到速度控制的目的。这种方式从供电方式上分为两种,即交流变频方式和直流变频方式。从控制速度方式上来分,变频空调有以下控制方式:

1.PWM方式,即脉冲宽度调制方式,简称脉宽调制,控制能量的大小用脉冲的宽度来表示。

2.PAM方式,即脉冲幅度调制的方式,控制能量的大小用脉冲的幅度来表示。

3.PWM+PAM的控制方式,即将上述两种方式结合起来对压缩机的电动机进行控制,既改变驱动脉冲的宽度,又改变脉冲的幅度。

 

上图所示是PWM方式的信号波形,每个脉冲的周期相等,但脉冲的宽度不等。这种信号脉冲的宽度越宽,平均电压则越高。

 

如上图所示的电路采用直流电源供电。当晶体管VT1、VT4导通时,电动机的供电电流从上往下流动;当VT2、VT3导通时,电动机的供电电流从下往上流动。输入的是直流电,输出的是交流电。通过逻辑控制可以使输出实现三值控制,即正电压、零电压和负电压,如下图所示。

 

上图所示的三值电压控制波形可以采用PWM方式变成正弦波的形状,如下图所示,利用这种正弦波形对交流感应电动机进行控制。

 

交流感应电动机的控制方式如下图所示,它可以转换成电压的控制方式,也可以转换成频率的控制方式。脉冲信号的宽度变化会引起平均电压幅度的变化,脉冲组周期变化可以引起出书频率的变化。

 

☆变频控制电路的基本结构

下图所示为变频控制电路简图,交流供电电压经整流电路先变成直流电压,再经过晶体管电路变成三相频率可变的交流电压去控制压缩机的驱动电动机。该电动机通常有两种类型,即直流无刷电动机和交流感应电动机。逻辑控制电路通常由微处理器组成。

 



☆变频驱动电路的工作过程

变频空调中的变频压缩机通常采用直流无刷电动机,该变频方式称为直流变频方式,但变频电路及驱动电动机定子的信号频率仍然是可变的交流信号。

 

变频空调的变频电路是将电源电路整流滤波后得到的约300V左右的直流电压送给6个IGBT功率晶体管,由这6个IGBT控制流过三相电动机绕组的电流方向和顺序,行程旋转磁场,驱动转子旋转。如下图所示,在变频驱动信号的一个周期(电动机转动的0°~60°),控制信号同时加到IGBT管U+和V-的控制极,使之导通,于是电流从U+流出经绕组线圈U、线圈V、IGBT管V-到地形成回路。

 

在市电(AC220V)的60°~120°周期,电路发生转换,IGBT管V+和IGBT管W-控制极为高电平而导通,电流从IGBT管V+流出经绕组V流入,从绕组W流出,流过IGBT管W-到地形成回路。

 

在市电(AC220V)的120°~180°周期,电路再次发生转换,IGBT管W+和IGBT管U-控制极为高电平导通,于是电流从IGBT的W+流出经绕组W流入,从绕组U流出,经IGBT的U-流到地形成回路,又完成一个流程,并按照上述规律循环,使电动机旋转。

 

☆交流变频方式

交流变频的原理是把交流220V市电转换为直流电源,为变频器提供工作电压,然后再将直流电“逆变”成脉动的交流电,并把它送到脉冲功率放大器中进行放大,再去驱动压缩机的电动机。脉冲功率放大器是由多个大功率晶体管组成的,常称为功率???。同时,功率??槭芪⒋砥魉屠吹闹噶羁刂?,输出频率可变的交流电压,使压缩机的转速随电压频率的变化而相应改变,这样就实现了微处理器对压缩机转速的控制和调节,如下图所示。

 

采用交流变频方式的空调压缩机必须使用三相感应电动机才能通过改变压缩机供电的频率来控制它的转速。变频压缩机的电动机必须与控制驱动电路相对应。典型的变频电路如下图所示。

 

☆直流变频方式

直流变频空调同样是把交流市电转换为直流电,并送至功率???,功率??橥芪⒋砥髦噶畹目刂?,所不同的是功率??槭涑龅氖堑缪箍杀涞闹绷鞯?,以驱动压缩机运行,控制压缩机的排量。

 

由于压缩机的转速受电压高低的控制,所以要采用直流电动机。直流电动机的定子上绕有电磁线圈,采用永久磁铁作为转子。当施加在电动机上的电压增高时,转速加快;当电压降低时,转速下降。利用这种原理来实现压缩机转速变化的方式,通常称为直流变频。由于压缩机采用了直流电动机,空调更节电,噪声更小,但这种压缩机的价格要高一些。

 

直流变频空调的控制电路也有两种控制方式——PWM方式和PAM方式。

 

在上图中,整流电路输出的直流电压基本不变,变频器功率??榈氖涑龅缪狗群愣?,控制脉冲的宽度受微处理器控制。

 

在上图中,整理输出路中增加了一个开关晶体管,通过对该开关晶体管的控制可以改变整流电路输出的直流电压幅度,直流输出电压可以在140~390V之间变化。这样变频器输出的脉冲电压不但宽度可变,而且幅度可变。

 

☆变频电路的基本构成

1.由门控管(IGBT)构成的变频驱动电路

6个IGBT构成的变频电路结构。

 

2.由功率驱动??楣钩傻谋淦登缏?/span>

该电路是将6个IGBT集成为一个功率驱动???,简化了电路。

 

3.由智能变频??楣钩傻谋淦登缏?/span>

该电路是将控制电路、电流检测、逻辑控制和功能输出电路集成在一起的变频控制驱动???,在家用变频空调中得到了广泛的应用。

 

不论变频电路构成形式有什么不同,其功率??椴糠侄加?个接线端子,其中P、N端为逆变器电路直流电流电源的输入端,而U、V、W三端为变频压缩机的电动机连接端。

 

☆常用功率驱动??榈慕峁?/span>

功率驱动??橥ǔS糜诠β室蠼洗蟮谋淦悼盏髦?,常见的型号及参数见下表。

 

智能变频功率??榈慕峁?/span>

智能变频功率??槭墙呒刂频缏酚牍β适涑龅缏芳稍谝黄?,封装工艺比较特殊,工作电流比较大,因此对散热性能要求较高,需要装上散热片。常见变频功率??樾秃偶安问卤?。

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