淺談變頻空調結構及工作原理

（廣東科龍空調器有限公司，廣東，佛山，528303）

【摘要】隨著經濟的發展，人們生活水平的提高，人們對居住環境的要求越來越高，特別是對空調的需求越來越高，不僅要求空調能滿足其基本功能需求，還要滿足節能需求。原有的定頻空調已不能更好的滿足人們的需求，所以在這種情況下，就需要開發一種能更好的滿足人們需求的空調系統。變頻空調的出現，改變了這一現狀。變頻空調不僅具有制冷制熱、舒適功能，還有節能功能。為了使變頻空調更好的發揮其作用，就應該對其結構及工作原理進行分析。本文主要從變頻空調特點、變頻空調結構、變頻空調原理等方面，對變頻空調進行相應探討。

【關鍵詞】變頻空調；結構；工作原理

對于傳統的定頻空調來說，空調的心臟——壓縮機的轉速時一定的，空調系統也是在一定的環境溫度下進行選配的，所以在該環境溫度下該空調的性能可能是最優的。然而實際環境中溫度及熱負荷是有一定變化的，在這種情況下，要想更好的實現空調制冷量或是制熱量與環境熱負荷相匹配，在一定程度上是需要調節壓縮機運轉速度的。只有這樣，才能更好的改變空調輸出的制冷/熱量，實現對溫度的精確調節。而變頻空調的出現，在一定程度上能滿足這一需求。如何使變頻空調更好的發揮作用，還需要對變頻空調的結構及工作原理進行相應研究。

1 變頻空調特點

變頻空調與傳統定頻空調相比較，其最大的優勢就是舒適性高、節能效果好、制冷制熱效果好。舒適性高就是當房間溫度與設定溫度差別較大的時候，變頻空調的壓縮機就會高速運行，在極短的時間內就能達到之前設定的溫度，在達到設定溫度后，壓縮機就會轉入到低速運行，來維持設定的溫度。這種溫度波動與定頻空調相比較是比較小的，與人體溫度相適應，能更好的滿足人們對溫度的需求。再加上變頻空調不像定頻空調那樣頻繁的啟動和關閉，其運行噪音也相對較小。特別是采用無刷直流機變頻空調時，其因沒有電刷使其噪音較小。之所以說變頻空調節能，是因為其交流變頻采用的是三相電機，其直流變頻采用的是直流電機，這些電機與普通單相電機相比較，其效率比較高。其系統匹配狀態也比較好。當系統某一部分出現負荷時，其也能擴大換熱器，來降低溫度和提供蒸發溫度。此外，其停機次數也比較少，其也能避免系統重建過程中所帶來的不必要的浪費，同時也能有效的避免因溫度較大而產生相應浪費；制熱效果好是因為變頻空調在低溫條件下仍能實現高速運轉，仍能產生較大的供熱量。如果選用合適的變頻壓縮機和電子膨脹閥時，即便是在零下十五攝氏度情況下，也能正常發熱。

2 變頻空調結構

2.1 變頻空調基本結構

變頻空調的基本結構和制冷原理與普通空調是幾乎是相同的。其主要是由壓縮機、室內換熱器、室外換熱器及膨脹閥等構成的。其不同之處是變頻空調在普通空調的基礎上選用了變頻專用壓縮機，增加了變頻控制系統。變頻空調主機在一定程度上能自動進行無級變速，其可以以房間的冷熱狀況自動提供所需冷熱量。如果室內溫度達到一定數值后，其空調主機就會自動進行調節，使空調連續運轉，進而使環境溫度能始終穩定。

3 變頻空調原理

3.1 變頻結構基本原理

變頻空調采用的是目前比較先進的技術，其啟動電壓相對較小，其可以在低電壓和低溫條件下啟動。不管是冬天室內溫度低難以啟動，還是夏季屋內濕潤，通過壓縮機的無級變速，其都能更好的適應大面積制冷、制熱需求，使室內溫度保持正常。空調室內的風機在運行中會在室內形成相應循環，使室內能始終保持一種送風速度。其空調室中的過濾器在一定程度上也能提高室內空氣潔凈度。對于傳統的定頻空調來說，其是以最大負荷為依據進行選配的，在設計工況下能更好的滿足其效能比，但是環境溫度、熱負荷則是變化的，當熱負荷比較大時，因空調輸出的能力基本不變，所以房間的溫度升高或者降低就會很慢，而當熱負荷較小時，房間的溫度很快又會被升高或降低，人們就會感覺很不舒服。而變頻空調是以熱負荷為依據自動調節壓縮機的運轉速度的，其不僅能對運輸制冷/熱量進行相應改變，同時也能對溫度進行精確調節。當實際溫度與設定溫度有較大的差距的時候，變頻空調就會實行強制冷或是強制熱，使空調始終保持高速運行。如果實際溫度與設定溫度接近時，制冷制熱功能也會隨之降低。而變頻壓縮機即使運轉速度較低的情況下，也能滿足室內溫度定值，且連續運轉，使室內溫度始終保持平衡。因此，變頻空調這樣不僅能避免溫度的大幅度波動，同時也能避免因不必要的電網沖擊而造成不必要的麻煩。

3.2 變頻調速原理

對于變頻空調來說，其核心部分是變頻壓縮機。變頻壓縮機可以以電機的類型為依據劃分為交流變頻和直流變頻，其空調則是交流變頻空調和直流變頻空調。對于交流變頻空調來說，其壓縮機利用三相異步電動機電磁轉矩進行調頻的，這種電磁轉矩在定子主磁通和轉子電流相互作用中形成的。具體來說當交流電經過整流濾波的時候，就會得到相應直流電，在變頻模塊的作用下，直流電逆轉成交流電，并成為驅動壓縮機旋轉的變頻電源，從而控制交流電機的轉速。而對變頻模塊的控制是通過傳感器將室內溫度信息傳遞給微電腦，輸出一定頻率變化的波形，控制變頻模塊的輸出頻率。當室內急速降溫或急速升溫時，室內空調負荷加大，壓縮機轉速加快，制冷量按比例增加，相反，當室內空調負荷減少時，壓縮機正常運轉或減速。直流變頻空調的壓縮機采用的是直流電機，直流變頻空調的工作原理是把50Hz的交流電源轉換為直流電源，并送至功率模塊主電路，功率模塊也同樣受微電腦控制，所不同的是模塊所輸出的是電壓可變的直流電源。微電腦根據室內溫度來控制功率模塊輸出的直流電的電壓，從而來控制壓縮機的轉速。電機成為直流電機時，可以取消電刷，此時的無刷直流電機就能有效的克服直流電機的電磁干擾、噪聲、可靠性及壽命短等不利因素。就目前來看，這種直流變頻電機在變頻空調中優勢是比較大，隨之科學不斷發展，直流變頻機將會取代交流變頻機。

結束語：

隨著空調技術不斷的發展，其已經被廣泛的應用在建筑中，不管是在企業還是在人們日常生活中，都可以看到空調。空調的廣泛應用在給人們的生活和工作帶來了方便。然而要想使空調更好的為人們生活和工作創造一個相對舒適的空間，就應該從實際需求出發，對空調進行不斷的研究。畢竟隨著人們生活水平的不斷的提高，其需求也在不斷的變化。就目前來看，原有的定頻空調就不能更好的滿足其需求，而變頻空調卻能更好的滿足其需求。在這種情況下，就應該對變頻空調的結構及原理進行分析，在滿足現實需求的同時，也能為以后空調的發展提供相應依據。

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