節(jié)能空調(diào)之變頻技術(shù)

空調(diào)作為普通家電，如今已經(jīng)走進千家萬戶，對大多數(shù)消費者而言，至少要用一季，有的甚至冬季也要使用，其耗電量不容忽視，因此廣大消費者在購買時，也將節(jié)能放在首位。如何使空調(diào)做到節(jié)能、舒適呢？空調(diào)變頻技術(shù)給我們做了回答，下面就簡單介紹一下。

變頻空調(diào)的初衷

眾所周知，早期空調(diào)主要是定速空調(diào)，壓縮機以固定的功率工作，通過控制其起動和暫停，來達到調(diào)節(jié)室內(nèi)空氣溫度的目的。這種方式的優(yōu)點是簡單易行，工作穩(wěn)定可靠，缺點就是室內(nèi)溫度波動比較大，人的舒適度大打折扣。由于工作原理的限制，在制冷過程中壓縮機必須頻繁起停，即使氣溫不太高時，這種壓縮機起停仍然不可避免。

不難看出這種工作方式存在很大缺陷，首先，壓縮機電機頻繁起動使得空調(diào)機耗電量加大（一般起動電流至少是正常運行電流的4~5倍）；其次，壓縮機轉(zhuǎn)子反復加速和減速使其壽命縮短；另外，調(diào)節(jié)精度有限，溫度波動大。

為了改變定速空調(diào)的缺陷，空調(diào)變頻技術(shù)隨之誕生了。

變頻空調(diào)的原理

通過以上介紹，我們知道要改變定定速空調(diào)的不足，就是要使空調(diào)機根據(jù)不同的外界環(huán)境溫度，改變壓縮機的轉(zhuǎn)速，從而改變空調(diào)制冷量，這樣就能使室內(nèi)溫度波動盡可能小。

要了解空調(diào)變頻技術(shù)，首先要了解變頻調(diào)速電機。我們知道要改變壓縮機電機轉(zhuǎn)速，就要實現(xiàn)電機調(diào)速，通常直流電機具有很好的調(diào)速性（可實現(xiàn)真正的無級調(diào)速），而且體積小，結(jié)構(gòu)簡單，但其效率較低，而且其電樞與炭刷摩擦產(chǎn)生換向火花，容易磨損炭刷，需要經(jīng)常維護，對家用空調(diào)密閉式壓縮機而言，采用直流電機難度較高，因此，家用空調(diào)壓縮機目前大多采用的還是交流電機。下面就讓我們看看它的工作原理。

在各種調(diào)速電機中，最為典型的是三相交流感應異步電機，這種電機定子繞組中會產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場，該磁場的轉(zhuǎn)速為n=60f/p，式中：為n為交變磁場轉(zhuǎn)速，f為交流電頻率，我國民用電為50Hz，p為繞組磁極對數(shù)。三相交流感應異步電機的轉(zhuǎn)子就是在這種交變磁場力的推動下工作的，并且其轉(zhuǎn)速與磁場轉(zhuǎn)速存在一定的轉(zhuǎn)差率，因此，改變頻率f就可改變磁場轉(zhuǎn)速n，也就可以改變電機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度，變頻空調(diào)就是基于這種理論而設計的。

雖然，原理比較簡單，但是真正要在民用空調(diào)中實現(xiàn)電機調(diào)速功能還是存在一定難度的，因為民用住宅使用的不是三相電而是單相電，而單相交流電機又沒有旋轉(zhuǎn)磁場，也就無法使用變頻率調(diào)速。因此，在空調(diào)變頻技術(shù)中產(chǎn)生了逆變器，簡單來說，它是一種利用半導體和電子控制技術(shù)，在電器線路中實現(xiàn)“交流—直流—交流”的控制器件。那么，利用逆變器，我們可以先將單相民用電整流成直流電，再經(jīng)過濾波，然后通過六個功率開關器件組成的雙極性三相逆變橋電路將直流電逆變?yōu)槿嘟涣麟姡源藖眚?qū)動壓縮機電機。

明白了變頻原理，我們再來看一下裝上逆變器的空調(diào)器是如何工作的。

首先，變頻空調(diào)器的室內(nèi)溫度傳感器檢測出室內(nèi)環(huán)境溫度，然后與設定溫度進行比較，發(fā)出一個溫差電信號，控制器根據(jù)反饋的溫差信號（溫差大小）調(diào)制出導通或關閉逆變器功率開關的指令，該指令是具有一定頻率和導通時間的脈沖電壓，溫差大，脈沖頻率就高，壓 縮機電機的旋轉(zhuǎn)磁場的頻率也就隨之增大，電機轉(zhuǎn)速就加快；反之，如果溫差小，脈沖頻率就低，壓縮機電機旋轉(zhuǎn)磁場的頻率就隨之減小，電機轉(zhuǎn)速就變慢。這樣，就實現(xiàn)了壓縮機電機的變頻調(diào)速，使得空調(diào)器制冷量大小可調(diào)。

對上述變頻空調(diào)中實現(xiàn)變頻驅(qū)動的格元器件我們稱之為變頻器，其基本工作原理可用圖1表示。

變頻空調(diào)節(jié)能探討

通過以上介紹，我們了解了變頻空調(diào)器的基本工作原理，但是究竟選購變頻空調(diào)器是否劃算，我們可以仔細分析一下。

過去曾經(jīng)有人認為變頻壓縮機電機的效率比普通壓縮機電機效率高，所以比較省電，其實這是一個誤區(qū)。電動機本身效率并不一定得到提高，筆者通過一定的電機檢測實踐，發(fā)現(xiàn)1kW以上電機效率差異不大，況且空調(diào)器逆變器在交直交轉(zhuǎn)換時還有一定的轉(zhuǎn)換損耗，所以，變頻空調(diào)真正省電的地方不在于此，而是在于它的壓縮機電機的連續(xù)運轉(zhuǎn)。前面我們講了，壓縮機起動電流至少是正常運行電流的4~5倍，普通空調(diào)壓縮機難免頻繁起動，對于像我國這樣的空調(diào)器使用大國，其電能損耗是相當可觀的，因此，我認為變頻空調(diào)作為一種節(jié)能家電，在大面積全天候24小時工作的領域（如中央空調(diào)）還是有廣泛的應用前景，值得推廣。

另外，變頻空調(diào)的工作方式還使得壓縮機壽命大大延長，連續(xù)變速運轉(zhuǎn)使室內(nèi)溫度均勻，在節(jié)能的同時也使我們居室的舒適度大大提高，那么我們又何樂而不為呢？