分析DSP技術的變頻空調節能性

謝孟喆（鄭州大學物理工程學院，河南鄭州，450000）

分析DSP技術的變頻空調節能性

謝孟喆
（鄭州大學物理工程學院，河南鄭州，450000）

使用DSP產品，作為核心控制器件，發揮此芯片的作用，即超強的實時計算能力與集成器件等，使得變頻空調系統結構更為簡單，具有較強的可靠性，能夠提高15%左右的電壓利用率，降低器件開關損耗，提升空調的節能水平。

DSP技術；變頻空調；電壓利用率；開關損耗

0 引言

現階段，變頻空調市場的發展，使得DSP數字電源軟件算法平臺技術以及正弦波永磁同步變頻空調技術等的水平不斷提升，各大制造商將掌握此類技術，作為企業研發的主要內容，力求提高變頻空調節能性，提升產品的性能，降低生產成本，獲得更多的市場份額，以更好的促進企業發展。

1 DSP技術在變頻空調中的應用優勢

將DSP技術，應用在變頻空調中，通過內裝變頻器，實現實時調節壓縮機運行速度，實現合理利用能源，使得空調整體節能能夠達到30%以上，減少運行噪音，延長空調使用的效率?；贒SP的變頻空調，其溫度調節速度快，溫度控制精準性較高。在實際運行時，通過改變壓縮機轉速，實現空調機制冷制熱控制，通過設置變頻制冷與制熱量變化范圍，比如36GW變頻制冷量控制在360-400W范圍內，將制熱量控制在300-6800W范圍內，能夠將室內溫度控制精確至-1～1℃。利用DSP智能芯片，能夠基于室內外溫度與人體需要的溫度，能夠實現冷熱流量智能控制，提供舒適恒溫的環境。

2 基于DSP的變頻空調空間電壓矢量控制實現分析

基于DSP的SVPWM逆變器，其發揮V/F開環控制特點，能夠提升逆變器輸出線電壓幅值，至少能夠提高20%，啟動性能好，諧波分量較少，能夠減少空調頻繁操作?，F對其控制的實現，做以下論述：

2.1 選擇壓縮機變頻調制方式

在壓縮機變頻調速的過程中，主要采取的變頻調制方式為SVPWM控制算法，此算法簡單，具有電流諧波小與轉矩脈動小等優勢。在具體操作的過程中，主要是將相鄰近的2個非零電壓矢量各自開關相同的時間，按照角平分線方向，進行合成，獲得新幅值相等等效電壓矢量?；谑噶亢铣稍恚軌颢@得輸出瞬時空間電壓矢量，即Vout，預設Vout為V1（100）與V2（110）合成其角平分上的工作電壓矢量，作用時間為T，將開關周期設為Tp，基于平均值等效原理，計算作用時間[1]。

2.2 選擇硬件

為能夠滿足變頻控制的設計需求，需要合理選擇數字信號處理器，選擇高性能的DSP芯片，比如TMS320LF2407系列，將內核與微控制器外設，集成在單片中，采用4級流水線操作，能夠實現實時運算，減少硬件的限制。此芯片擁有6套16位內部總線、32KB片內Flash程序存儲器等，在實際應用的過程中，各事件管理器具有可編程功能的單元以及功率保護中斷引腳，能夠產生PWM波，便于控制各類電機，便于進行變頻調速。

2.3 設計軟件

變頻空調運行對時間精度的要求不高，在CCS集成開發環境下，進行程序編寫，進行軟件設計，能夠滿足空調運行的需求。綜上所述，基于DSP的變頻空調，其系統組成主要包括永磁空調壓縮機、定子電流檢測環節等，利用控制器軟件，實現控制調節，能夠直接輸出PMW信號，經過光耦隔離后，接入壓縮機，便于對壓縮機，進行變頻調速。此設計中，壓縮機控制系統使用DSP，作為系統核心控制器件，利用芯片實時計算能力優勢，使得系統結構更加的簡單，提升變頻空調的運行節能性。

3 基于DSP的變頻空調節能性能分析

空調冷系統主要組成包括冷凝器、節流器、蒸發器、壓縮機，通過銅管，依據設計順序，形成空調運行系統，在系統中，加入制冷劑，能夠實現制冷。目前，空調系統主要采取的是環保型制冷劑，以減少空調對環境的影響?，F對基于DSP的變頻空調節能性能的實現，做以下分析。

3.1 壓縮機的節能

以中央空調調制系統為例，制冷壓縮機作為主要組成部分，在空調系統制冷工況中的電量消耗，占據整體系統運行的40%作業。實際運行期間，每年平均負荷能夠占據峰值負荷的60%，占據壓縮機容量的一般，如此會使得壓縮機處于低負荷載運行狀態下。將制冷壓縮機，給應用到中央空調制冷系統中，可采用螺桿式或者離心式等，來滿足設計需求，通過設置調節功能，能夠按照運行工況，精準調節壓縮機變化，提高空調系統運行效率，便于系統運行實現節能。以離心式為例，此壓縮機運行通過改變進氣口導向葉片，實現進氣量調節，實現制冷量調節。從空調系統運行實際來說，扇門調節具有節能作用，降低電機負載電流，確保電機運行電壓與轉速處于穩定狀態，難以達到節能。而利用變頻器，進行調速，能夠降低電機損耗，當電機電壓與電流等下降，能夠降低電機功耗，提升參數控制精度。

3.2 變頻控制器的應用

基于變頻空調運行原理，利用變頻技術，通過安裝變頻控制器，來改變空調壓縮機轉速，采取連續調節制冷或者制熱量的形式，實現空調溫度與頻率的控制，使得室內溫度可以隨著空調設定溫度曲線，實現系統節能，營造健康舒適的環境。變頻中央空調制冷系統的應用，具有以下優勢：1）在低溫運行工況下，具有較強的制熱能力。在此過程中，通過增加壓縮機運行頻率，實現熱量控制，制熱量為傳統空調的1.7倍。2）具備自啟動功能。在斷電的運行狀況下，變頻空調制冷系統能夠自動啟動，迅速恢復正常，而傳統的空調系統，其需要通過手動調節，來恢復運行。3）制冷速度快。因為中央空調制冷系統運行的過程中，對制冷或者制熱的速度較快，將變頻技術應用于中央空調上，可有效解決此問題，可以短時間內達到最大風量，快速達到設定溫度。

3.3 風系統的應用

基于DSP技術的變頻空調系統，其節能目標的實現，離不開風系統。傳統的空調中，多采取固定風量控制系統，難以有效的調節新風量，空調能源消耗較高。而基于GSP技術的變頻空調系統，其利用變頻技術，可以節約將近30%的空負荷，使得空調運行能源節約可以達到50%左右。此技術的應用，不再采取控制送風靜壓以及溫度的方式，采取變靜壓與變溫度的方式，實現空調節能目標，為人們提供健康舒適的環境。

3.4 循環水泵的應用

在變頻空調調制系統中，循環水泵也是主要的組成部分，在空調運行的過程中，發揮著重要的作用，其耗電量占據系統運行耗電總量的25%左右，因此實現變頻空調節能目標，必須要重視循環水泵的節能設計?，F階段，制冷空調系統較為常用的是VM系統，在實際工作中，主要是依靠系統負荷，來實現自動調節。

3.5 冷卻水循環系統的節能

依據冷卻水循環系統中的回水溫度進行判斷：假如回水溫度高，則表明空調房中的溫度比較高，需要對冷凍泵的流速提升，促進冷凍水的循環速度；如果水溫比較低，則需要降低冷凍泵的流速，減慢冷卻水循環系統流速，以此達到恒溫控制，實現節電的目的。

4 結束語

基于DSP的變頻空調，其實現節能，是依托DSP技術，實現空間電壓矢量控制。利用變頻技術，實現智能溫度調節，降低系統運行能源消耗，通過提升系統各組成部分，來實現節能。

[1]羅曉輝.變頻節能技術在中央空調中的應用探討[J].科技與創新,2017（06）:152+155.

To analyze the energy efficiency of variable frequency air conditioning of DSP technology

Xie Mengzhe
(Zhengzhou university of physics and engineering,Zhengzhou Henan,450000)

Products, using DSP as the core control device, give play to the role of the chip, the super real-time computing power and integrated device, etc., the frequency conversion air conditioning system has simple structure, strong reliability, can raise the voltage utilization ratio of about 15%, reduce the loss of switch device, raising the level of energy saving in air conditioning.

DSP technology; Variable frequency air conditioning; Voltage utilization; Switching loss