发表时间：2018-12-20T10:42:14.037Z 来源：《防护工程》2018年第26期作者：王世平[导读] 从而调节压缩机转速、负载和所释放冷热气之间的关系，提高空调的工作性能。
黑龙江省牡丹江市富通汽车空调有限公司黑龙江省牡丹江市 157000 摘要：压缩机是空调的核心部件，空调的使用效率受压缩机转速的影响较大，因此，在实际的运行过程中，需要适当地调节压缩机的转速，使得空调能够发挥最大的功能。本文通过对关东转子压缩机的工作特性、无刷直流电机调速系统的工作原理、转矩优化控制、电流优化控制和仿真等方面进行研究，从而调节压缩机转速、负载和所释放冷热气之间的关系，提高空调的工作性能。 脉动测速中心关键词：空调压缩机；变速控制；转矩控制
一、前言
空气调节设备一般运行的环境是热负荷时常会发生变化的区域中。例如：在冬季的时候，室外环境的温度较低，室外热交换器与室内环境之间交换热量的总量较少，而且室内热交换器所释放出的热量也相对较少，从而达不到提高室内温度的目的。此时，如果适当增加压缩机运转的速度，会给室内提供充足的热量。能效比EER是指机组所产生的冷气量与机组输入功率之间的比值，机组负荷降低，EER的值会相
对降低。在实际的工作过程中，机组产生的冷气量与机组负荷的大小之间达成匹配的关系，这种情况是不会发生的。实际工作中重点考虑的应该是机组在不同负荷下所消耗的能源，季节能效比SEER的概念因此提出来了，通过季节能效比能够清楚地知道机组的耗能量。调节压缩机的转速，协调冷气量与负荷之间的关系，到SEER的最大值，此时是机组能耗最小的时期，从而达到节能的目的。
二、滚动转子压缩机的工作特性分析研究
滚动转子压缩机是属于回转压缩机其中的一种。滚动转子压缩机的零件主要有圆柱形的滚动转子、滑片、气缸和电动机的转子和定子。压缩机和主机是共用同一条主轴。滚动转子一般是装置在气缸的内部，靠近曲轴的地方，当滚动转子运动的时候，它的外表面、气缸的内表面和滑片三者所形成的基元的体积在不断改变，从大小转换间完成吸气、压缩和排气的工作。全封闭压缩机的输入功率一般在700-2000W，工作人员在运行压缩机的时候需要注意输入的功率。
全封闭压缩机的转矩会随着时间的变化而变化，如图1所示。TL随主轴转角θ而变化，TL的最大值一般出现在排气过程开始。设电动机转子上的驱动力矩为Te，压缩机滚动转子上的阻力矩为- TL；作用在定子上的反力矩为- Te，作用在气缸上的反力矩为TL。压缩气体的力矩TL随转角而变化，而电机力矩Te为常数。当Te< TL 时，转子系统减速；Te> TL 时，转子系统加速，引起压缩机振动，特别是低速时接近其自然频率。因此要控制电机转矩，使每一时刻T e= T L，消除振动。
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三、无刷直流电机调速系统工作原理分析研究
安全监控无刷直流电机转子采用永磁体产生旋转磁场，定子三相绕组经电子开关控制轮换通电，具有无刷、工作可靠、体积小、效率高等显著优点。此外，根据“瞬时功率法”提出的电流优化控制方式，使无刷直流电机定子三相电流与电机输出转矩直接联系起来，可以通过控制三相电流很准确地控制电机输出转矩，这对于转矩控制有严格要求的滚动转子压缩机有特别的意义。
本文以家用空调器的无刷直流电机调速系统的工作原理为例。单相交流220V电源经单相桥式整流器后提供电子开关直流恒压源。无刷直流电机的电子开关采用智能化IGBT 模块，该模块内含6个IGBT 功率器件构成的电子开关，正好控制定子三相正、负半波电流。模块本身含有驱动电路和保护电路，可以大大简化调速系统硬件电路，降低成本，提高系统工作可靠性。无刷直流电机转子位置检测采用反电势位置检测器，省略了机械位置检测装置，使系统工作更可靠。位置检测信号θ经速度变换器，获得相应的转子旋转速度信号ω，该信号与速度给定信号ωg，同时经速度调节器后输出转矩给定信号Teg，Teg 经电流控制器变换成电流指令值后，再与电机实际电流i 比较后，输出脉冲到控制电子开关的通断。控制环节均可用单片微机实现，因此硬件电路十分简单。速度调节器和电流控制器是两个关键环节，它们分别决定无刷直流电机应输出什么样的转矩和用什么样的电流来获得所需的输出转矩，下面分别分析它们的工作原理。
四、转矩优化控制机问题分析研究
常用的调速系统（如异步电机的变频调速或调压调速等），在较短的周期中输出恒转矩，但滚动转子压缩机是一个转矩呈周期性变化的负载。用恒转矩驱动变转矩负载，会造成转速脉动，加大空调器的振动与噪声。为了输出滚动转子压缩机所需的相同转矩，最好能实测出压缩机的负载转矩，但瞬时转矩一般不易直接测量，转速调节器即根据转速指令值与瞬时速度反馈值之差，间接求出电机应输出的转矩。例如，当瞬时速度反馈值小于转速指令值，则说明电机输出转矩小于压缩机负载转矩，应该增大电机输出转矩，反之则应减小电机输出转矩。但是，压缩机负载变化很快，采用微机计算出的电机输出转矩，总是会滞后负载需要的转矩，这种滞后也会影响压缩机运行的平稳性。如果利用压缩机每转负载转矩周期性变化规律，则可用第k 转获得的转矩信息，去控制第（k+ 1）转时电机的输出转矩，其效果也是十分满意的。速度调节器所需的电机转子瞬时速度，可用反电势位置检测信号微分后获得，利用反电势获得转子位置信号的原理，例如UA、UB、UC取自于电子开关输出三相电压，这些电压波形是脉宽调制波，必须用阻容滤波器滤去高频调制波，剩下的是与电机转子位置、速度相关的低频交流信号ua、ub、uc，再经三个比较器即可得到每隔30°机械角度一个阶跃变化的方波信号（四极电机）。这些方波信号既可以作为电流控制器中的位置信号，又可经数字微分后得电机转速信号。
五、电流优化控制问题和仿真研究
与交流电机一样，无刷直流电机定子三相电流与电机转矩有复杂的关系，能否到并简化其关系是能否准确控制电机转矩的关键。采用恒转矩输出和变转矩输出时，仿真研究表明：变转矩输出的转速波
动明显减小，因此空调器的振动和噪声也会显著下降
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六、小结
目前，市面上所销售的空调器一般都是采取开关的形式来控制，如果通过转速来控制空调器，一方面，可以按照当前环境来调节空调器的工作效率，协调室内热量与空调制冷量之间的平衡关系。另一方面，可以改善热泵运转时的低温特性。空调压缩机作为空调的核心部件，其质量将直接影响到空调所发挥的性能，因此，设计人员需要加强对空调压缩机的重视，根据具体的环境需求，对空调压缩机的转速进行调整，协调空调各部件间的关系，从而最大程度发挥空调的性能。
参考文献：
[1]崔盼，王松.基于空調压缩机的变速控制问题的分析与研究[J].城市建设理论研究：电子版，2012（25）.
[2]黄声华，刘扬娟.空调压缩机的变速控制[J].压缩机技术，2017（11）：88-89.电子围栏技术
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