內外機連接線對分體空調通訊的影響分析

岳元龍 龐偉

（珠海格力電器股份有限公司 廣東珠海 519070）

內外機連接線對分體空調通訊的影響分析

岳元龍 龐偉

（珠海格力電器股份有限公司 廣東珠海 519070）

本文主要介紹了共零線通訊原理，分析了分體空調內外機連接線對通訊的影響，對比說明了不同屬性的連接線對通訊的影響效果。關鍵詞：共零線通訊；內外機連接線；分體空調

1 引言

隨著電力電子技術、控制科學、電機技術、微電子技術的迅速發展，人們追求的低成本、高性能家電產品逐漸進入普通家庭用戶。變頻空調器就是其中一例，相對于傳統定頻空調器，其壓縮機、風機等能夠隨著設定溫度和周圍環境溫度的變化而變化，這就避免了反復“啟/停”空調帶來的設備損壞和電能損耗。而且，變頻空調器的控制器能夠智能的修正空調運行狀態，以避免過載、過流、過壓、溫度過高等現象的發生。變頻空調器的合理配置保證了它能以最高的效率、最低的能耗達到控制室溫的目的，并且溫度波動小，大大提高了舒適度。

變頻空調器優良性能的獲得離不開正常的內外機通訊。空調控制系統是一個閉環的結構，所有的狀態信息都要反饋到控制器才能完成決策的制定、執行。這些狀態信息既包括外機傳感器信息、檢測電路檢測到的信息，也包括內機接收到的遙控指令、傳感器信息等。目前，空調器多采用共零線電流環通訊實現變頻空調室內外機遠距離信息傳輸，室內外機通訊電路參數以及內外機連接線都會影響室內外機的通訊質量。

2 共零線通訊原理

共零線通訊采用串行通訊標準，串行口直接發送、接收的數據所能傳輸的最大距離取決于傳輸速率和傳輸的電氣性能。根據RS232C標準，在碼元畸變≤4%的情況下，最大傳輸距離為50英尺（15.24米）。接口標準的電氣特性中規定，接口驅動器的負載電容（傳輸介質電容與接

收器輸入電容之和）應小于2500pf，如果按普通非屏蔽多芯電纜每英尺的電容值40～50pf來計算，傳輸電纜長度應為：

圖1 室內外機共零線通訊電路簡圖

圖2 室內外機共零線通訊電路等效模型

圖3 線間寄生電容模型

圖4 不同空間排布的室內外機連接線

但在實際中，傳輸距離遠大于此。圖1為室內外機共零線通訊電路簡圖，當通訊處于室外機發送、室內機接收時，室內機IN-TXD置高電平，室內發送光耦U4始終導通，若室外OUT-TXD發送高電平“1”，室外發送光耦U2導通，電流環閉合，室外接收光耦U1、室內接收光耦U3導通，室內IN-RXD接收高電平“1”；若室外OUT-TXD發送低電平“0”，室外發送光耦U2截止，電流環斷開，接收光耦U1、U3截止，室內IN-RXD接收低電平“0”。同理可分析室內機發送、室外機接收信號的信號傳輸過程。根據以上信號傳輸過程分析可知，共零線通訊電路采用光耦進行光信號—電信號、電信號—光信號轉換，隔離電壓在5000Vrms以上。由于線路本身的分布電容和電磁干擾主要影響電平信號，而對線路的電流信號影響較小，所以電流環具有較高的抗干擾性，使得通訊距離能夠延長。

3 內外機連接線對通訊的影響分析

進一步分析室內外機通訊電路，其等效電路如圖2所示，則通訊線COM相對于零線N的耦合電壓為：

其中，UR為COM-N間的耦合電壓；C為L-COM間的寄生電容；R為通訊電路的R1和R2電阻。

由上式可知，COM-N間的耦合電壓UR與L-COM間的寄生電容成正比關系。

室內外機連接線一般選擇四芯電纜（火線、零線、通訊線、地線），其線間寄生電容模型如圖3所示。于是存在以下關系式：

其中，C為連接線間的寄生電容；S為單根連接線的極板面積；d為兩根連接線的距離。

由公式（3）可知，L-COM間的寄生電容C與極板面積S成正比，與連接線間距離d成反比。所以，線的長度越長，極板面積越大，兩根線間的空間排布距離越近，線間寄生電容就越大，線間的耦合電壓也就越大。

結合公式（1）（2）（3）分析可知，室內外機連接線的通訊質量與接口驅動器的負載電容相關，單位長度連接線的寄生電容越大，則通訊質量越差；而連接線間的寄生電容正比于連接線的極板面積和線間距離，并且線間的耦合電壓與寄生電容成正比，故單位長度連接線的寄生電容不僅受連接線本身線徑、空間排布的影響，同時受到輸入電壓的影響。綜上所述，室內外機連接線

的通訊質量與連接線的長度和線徑成反比，與連接線空間距離成正比，與輸入電壓成反比。

圖5 不同空間排布的室內外機連接線的通訊波形

圖6 采用B型式空間排布且增大寄生電容時的通訊波形

4 實驗驗證

以上分析從理論上說明了連接線對通訊的影響，接下來用實驗的方法證明所述理論分析的正確性與合理性。通過理論分析知，連接線的長度、空間排布和輸入電壓都會影響通訊質量，下面將設計實驗依次驗證。

4.1 連接線長度對通訊的影響

選取參數為表1所示的內外機連接線，固定其空間排布和輸入電壓，改變連接線的長度，測試不同長度時室內外機通訊狀況。

通過觀察室外機通訊燈的閃爍狀態和示波器顯示的通訊波形，總結得到結果，如表2所示。由實驗結果可知，當連接線的長度小于13m時，通訊正常；當連接線長度大于14.5m時，通訊開始出現異常，通訊燈閃爍出現異常，通訊波形中干擾尖峰逐漸變大，但是不會出現通訊故障（與軟件設置有關）。

4.2 空間排布對通訊的影響

選取長度為30m，空間排布如圖4所示的連接線，在輸入電壓為220Vac的情況下，測試室內外機通訊狀況。

圖5為采用A、B兩種空間排布型式的室內外機連接線測試得到的通訊波形。A型式空間排布的連接線，其通訊波形時正常的；而B型式空間排布的連接線，其通訊波形中出現了較大的畸變，影響通訊質量。對于B型式空間排布的連接線，若繼續增大L-COM線間的寄生電容，則會出現丟包的情況，電平有效寬度變窄，甚至出現通訊故障，如圖6所示。

4.3 輸入電壓對通訊的影響

選取B型式空間排布的室內外機連接線，長度分別為14m和20m，分別測試這兩種長度的連接線在110V、220V、280V電壓下的通訊情況，測試結果如表3所示。對于兩種長度的連接線，其在電壓110V時，通訊均是正常的；當電壓大于220V時，開始出現通訊異常，通訊波形會有畸變，影響通訊質量。

表1 內外機連接線參數

表2 連接線長度不同時的通訊情況

表3 輸入電壓不同時的通訊情況

5 總結

本文分別從理論分析和實驗結果兩個層次說明了內外機連接線對變頻分體空調通訊的影響，從連接線的長度、空間排布以及輸入電壓三個方面進行了實驗驗證。實驗結果表明連接線長度越長、空間排布距離越近、輸入電壓越高，通訊效果就越差。這一結果對變頻分體空調的研發、調試、安裝及故障排查具有較高的實際使用價值。

[1] 江虹，王冬梅，崔麗娜，黃艷秋，曲磊. 20mA電流環通訊的分析與應用.《氣象水文海洋儀器》,2003,2:35-39.

[2] 劉學鵬，趙冬梅，歐陽波. 變頻空調室內外機的通訊設計，《工業控制計算機》,2009,22(6):73-75.

[3] 張松春，竺子芳，趙秀芬，蔣寶春. 電子控制設備抗干擾技術及應用. 北京:機械工業出版社,1995.

Analysis of the influence of internal and external connection line on split type air conditioning communication

YUE Yuanlong PANG Wei
（Gree Electric Appliances inc. Zhuhai 519070）

In this paper, we mainly introduced the communication principle based on the common naught wire. Further, the influence of internal and external connection line on split type air conditioning communication was analyzed. At last, we did some experiments to show the different impacts on communication by using different connection line.

Communication principle based on common naught wire; Internal and external connection line; Split type air conditioning