交流变频空调中使用异步电机。
异步电机是由定子绕组产生旋转磁场，带动转子运行，转速高低由电机构造与电源频率决定。改变电动机的供电频率f，就可以改变电机的转速。 同时，为了提高电机效率，要求在改变频率f的同时，电机定子工作电压U必须随之变化，即在变频的同时也要变压。这种调节转速的方法简称为V/F变频控制。现在变频空调基本上都是采用这种方法来实现变频调速。 交流电动机不论三相异步电动机还是三相同步电动机，它们的转速N公式为：
N0=60F/P （同步电动机）
N=N0(1-S)=60F/P(1-S) （异步电动机）
式中：F-频率；P-极对数；S-转差率（0～3%或0～6%）。
由转速公式可见，只要设法改变三相交流电动机的供电率F，就十分方便地改变了电动机的转速N。比改变极对数P和转差率S两个参数简单得多，特别是近二十多年来，静态电力变频调速器突飞猛进的发展，使得三相交流电动机变频调速成为当前电气调速的主流。
实际上仅仅改变电动机的频率并不能获得良好的变频特性。例如：标准设计的三相异步电动机，380V，50Hzb型钢。如果电压不变，只改变频率，会产生什么问题？380V不变，频率下调(<50Hz)，会使电机气隙磁通耐腐蚀热电偶φ(约等于V/F)新型避孕套饱和；反之，380V不变，频率向上调(>50Hz)，则使磁通减弱。所以，真正应用变频调速时，一般需要同时改变电压和频率，以保持磁通基本恒定。因此，变频调速器又称为VVVF(Variable Voltage Variable Frequency)装置。
1.交流变频电路结构
为了实现V/F变频控制，变频空调在逆变器中广泛采用的PWM（脉宽调制）技术，来驱动电机。这种驱动电路结构如图1所示。
图中，整流器将交流变为直流，经平滑回路处理后，由逆变器将它变换为频率可调的交流电。
逆变器可由恒定的直流电源供电，而输出一系列脉冲波形，脉冲序列的占空比按照正弦波的规律进行变化。这样，输出到电机的脉冲序列（称为SPWM波形简单，见图2）可以形象地描述为“等幅不等宽，两头窄中间宽”。
2.交流变频控制
变频空调的控制电路主要由整流器、滤波器、功率逆变器组成，如图3所示。变频器中的电脑控制系统，对各取样点传来的信号进行分析处理，发出相应控制信号，再经驱动放大去控制变频开关，产生相应频率的模拟三相交流电压，供给压缩机。 （1）整流滤波
整流电路采用桥式硅整流元件，将交流电源变成直流电。
一般变频空调器电控率在2kW以下多采用单相电源输入，当电控率在2kW以上时，多采用
三相电源输入。两者的不同之处只是在电路中多增加了2个整流二极管。
滤波电路的作用是使输出直流电压平滑且得到提高，常采用1500～3000μF的容量电容。由于电容器量大，放电时间长，在检修变频器时需先将电容放电，如不放电会造成人员伤亡事故。放电时用二根导线通过一个500Ω的大功率电阻连接电容二端。
（2）变频模块
变频模块（又称功率逆变器）是将直流电转换为频率与电压可调的三相交流电的重要元件，变频空调上通常采用6个大功率开关管构成上下桥式驱动电路。以功率晶体管为开关元件的交—直—交电路中，控制线路使每只功率晶体管在每个周期中导通180°，且同一桥臂上两只晶体管一只导通时，另一只必须关断。相邻两相的元件导通相位差120°，这样在任意一个周期内都有三只功率管导通，接通三相负载。当控制信号输入时，A＋、A－、B＋、B－、C＋、C－各功率管分别导通，从而输出频率变化的三相交流电使压缩机运转。在实际应用中，电路可采用IPM模块加上周围元件（如开关电源）组成。IPM是一种智能的功率模块，它将大功率管与其驱动电路和多种保护电路封装在同一模块内，从而简化了设计，提高了整个系统的可靠性。现在日本的三菱和三洋IPM系列变频空调常用IPM模块。
二、直流变频空调的基本原理
1.直流变频电路原理
直流变频空调的特点在于压缩机采用了无刷直流电机，其控制电路与交流变频基本一样。从概念上严格来说，把采用直流电机压缩机的空调称为“直流变频空调”是不确切的，因为直流电是没有频率的，也就谈不上变频，但人们还是约定俗成，将采用无刷直流压缩机的空调称为直流变频空调。
直流变频空调电路结构如图4所示。220V交流市电整流变成直流电，经平滑滤波后驱动变频模块。控制电路使变频模块每次导通2个三极管（A＋、A－不能同时导通，B＋、B－不能同时导通，C＋、C－不能同时导通），给电机中两相线圈通以直流电，使电机转动。同时模块受电脑芯片的控制，输出电压可变的直流电源（这里没有逆变过程），送至压缩机的直流电机，即可以改变电机转速。
2.直流变频空调的特点
（1）无刷直流电机
无刷直流电机转子是由稀土材料的永久磁钢制成，定子采用整距集中绕组。简单地说，就是把普通直流电机由永久磁铁制成的定子变成转子，把普通直流电机需要换向器和电刷供电的线圈转子变成定子。这样，就可以省掉普通直流电机所必须的电刷，而且其调速性能与普通的直流电机相似，所以称为无刷直流电机。无刷直流电机克服了传统的直流电机的一些缺陷，如电磁干扰、噪声、火花、可靠性差、寿命短，又具有交流电机所不具有的一些优点，如运行效率高、调速性能好、无涡流损失。所以，直流变频空调相对与交流变频空调而言，具有更大的节能优势。
（2）转子位置检测
无刷直流电机运行时，必须实时检测出永磁转子的位置，从而进行相应的驱动控制，以驱动电机换相，才能保证电机平稳地运行。实现无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）提供的信号；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。在无刷直流电动机中总有两相线圈通电，一相不通电。一般无法对通电线圈测出感应电压，因此通常以剩余的一相作为转子位置检测信号用于捕捉感应电压，通过专门设计的电子回路转换，反过来给定子线圈施加方波电压控制。后一种方法省掉了位置传感器，所以多被直流变频空调压缩机采用。
3.直流变频空调与交流变频空调的区别
交流变频空调的是将220V市电转换为310V直流电源，并把它送到功率模块（晶体管开关等组合）；同时模块受电脑芯片送来的控制信号控制，输出频率可变的电源（合成波形近似正弦波），使压缩机电机的转速随电源的频率变化而变化，从而可控制压缩机的排量，快速的调节制冷和制热量。
直流变频空调器同样是把220V市电转换为直流电源，并送至功率模块，驱动压缩机直流电机，控制压缩机的排量。直流变频相比交流变频多一个位置检测电路，使得直流变频的控制更精确。
三、变频空调的优点
由于变频空调实现了对压缩机的转速控制，机内变频模块输出电源频率范围为15Hz～150Hz时，压缩机的转速在1500～9000转/分范围内变化。这样当室内空调负荷加大时，压缩机转速在电脑芯片控制下加快运转，制冷量（或制热量）也相应增加；当室内空调负荷减小时，压缩机转速在电脑控制下则按比例减小，这可以节省电能20～30%。变频式空调器具有高效、节能、启动运转灵活、故障判断自动化等特点。
变频空调较定速空调的优点如表1所示：
序 号 | 项 目 | 常规 定速空调 | 变 频 空 调 |
1 油田加药装置 | 适应负荷的能力 | 不能自动适应负荷变化 | 自动适应负荷的变化 |
2 | 温控精度 | 开/关控制,温度波动范围达2℃ | 降频控制，温度波动范围1℃ |
3 | 启动性能 | 启动电流大于额定电流 | 软启动，启动电流很小 |
4 | 节能性 | 开/关控制，不省电 | 自动以低频维持，省电30% |
5 | 低电压运转性能 | 市电电压在180V以下很难运转 金丝雀定位 | 市电低至150V也可正常运转 |
6 | 制冷、制热速度 | 慢 | 加雷沙星快 |
7 | 热冷比 | 小于120% | 大于140% |
8 | 低温制热效果 | 0°C以下效果差 | －10℃时效果仍好 |
9 | 化霜性能 | 差 | 准确而快速，只需常规空调一半的时间 |
10 | 除湿性能 | 定时开/关控制，除湿时有冷感 | 低频运转，只除湿不降温，健康除湿 |
11 | 满负荷运转 | 无此功能 | 自动以高频强劲运转 |
12 | 保护功能 | 简单 | 全面 |
13 | 自动控制性能 | 简单 | 智能模糊变频控制 |
| | | |
1、适应负荷的能力
常规空调的制冷能力随着室外温度的上升而下降，而房间热负荷随室外温度上升而上升。这样，在室外温度较高，需要空调向房间输出更大冷量时，常规空调往往制冷量不足，影响舒适性；而在室外温度较低时，本需要空调向房间输出较小冷量，常规空调却又冷量过盛，不但白白浪费电力，使用者也不舒服。而变频空调通过压缩机转速的变化，可以实现制冷量随室外温度变化，环境温度上升，制冷量加大；环境温度下降，制冷量也下降。这样就实现了制冷量与房间热负荷的自动匹配，改善了舒适性，也节省了电力。
2、控温精确
由于变频空调采用不停机控制温度方式，避免了压缩机“时开时停”造成房间温度的频繁波动，控制温度精度可达到±0.5℃，避免了房间忽冷忽热对人的不舒适。 例如，在制冷状态下，常规空调在室内达到设定温度时停机，室内温度高于设定温度1℃，压缩机重新开启。变频空调对温度的调节方法是室温每降低0.5℃，压缩机运转频率就降低一档；相反，室温每升高0.5℃，运转频率就升高一档，即室温越高，运转频率越大，使空调快速制冷，室温越接近设定温度，运转频率就越小，提供的制冷量也越小，这样能使室温维持在设定温度
附近，温度波动很小。
3、软启动
这是变频空调器所独有的优点。定速空调在启动期间，启动电流往往是工作电流的3～5倍，极易引起开关保护、烧保险、跳闸等现象，变频空调则可以很好地解决这一问题。变频空调采用超低频启动，此时启动电流尚不及正常的运转电流，且一开始压缩机运转功率比较低，使之可以顺利启动，这对电网的冲击小，能保证用户电表和电网上其他电器不受影响，能正常运转。图5是两种空调器启动器件转速变化情况，可以对比分析。
4.低电压运转功能
常规空调在电压低于180V左右时，压缩机就不能启动，而变频空调在电压很低时，因为是
降频启动，能自动降低启动时的负荷，所以最低启动电压可达150V。
5.节电
定频空调每次启动后，均有5～10分钟的不稳定阶段，此阶段制冷量远未达到设计要求，而功耗却丝毫未减。进入保温阶段后，往往是空调刚刚运行稳定，就因房间温度已经达到设定值而停机，这样就会造成空调经常在未达到设计要求的情况下运转，频繁地启停，经常在未达到额定制冷量的情况下运行，这就无谓地消耗许多电能。
而变频空调是以低频运转来代替停机，此时功耗很低，不存在每次开启阶段的无谓功耗，节省了电能。开机阶段，压缩机以很高的频率运转，可以使房间快速达到设定温度，此过程需要的时间很短。在随后的长时间保温阶段，压缩机是以低频运转的，运转功率仅300W左右。
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议