空调变频控制器的研究

空调变频控制器的研究

宋飞

珠海格力电器股份有限公司广东珠海519070

摘要：目前全球气候在日益变暖，在这种趋势下，空调的使用也越来越频繁，人们对空调的要求也越来越高，不仅仅局限在制冷和制热，在其他方面也提出了更高的要求。本文对空调的变频控制器进行分析，从传统的空调控制器出发，来研究空调变频控制器的组成结构，总结空调变频控制器的优点。

关键词：空调；变频控制器；研究

传统的空调控制器局限性较大，所以要使用变频控制器，在制冷制热且舒适性良好的同时还很好的达成了节能的目的，减少能源的耗损。

一、传统的空调控制器

随着气候的变化，空调已经成为每家每户的必备电器，现在市场上的空调大多是开关控制方式，这种传统的空调控制器有很多的不足，主要有以下几点：第一，传统的空调控制器给人们带来的舒适性不够好，在开关的过程中，室内的温湿度都会有所变化，有很大的不舒适性。第二，室外的温度会对空调的能力产生很大的影响，因为传统的空调压缩机的转速的一定的，当室外的温度发生变化的时候，就会让空调的制冷和制热能力发生变化，比如在冬天暖气通行的时候，室外气候变冷会让空调的制热效果严重降低。第三，空调的压缩机在启动的时候所产生的冲击电流是比较大的，这个时候的电源容量也就会增加，所以耗电比较多。

二、空调变频控制器的基本组成与特点

空调变频器的系统结构主要包括主回路、开关电源、控制系统、保护电路、驱动、键盘显示板。键盘显示板一般是在调试的时候用到，和SLE4520复用数据线，但是片选信号电平却是正好相反的，这样可以让显示板少占用CPU，当室内机控制的时候，直接将键盘显示板拔掉就可以了，与普通的空调控制器基本差不多。它的主要特殊之处体现在以下几个方面：

1、主回路

变频控制器的主回路是用了交-直-交的电压方式，整流侧则是用单相二极管不可控整流，更适合家用电源，这种方法一方面简单方便，易于控制，另一方面可以让系统的功率因数比较高。逆变器功率元件则是采用了IGBT模块，它的开关频率相对比较高，而且能很大程度上减小装置的体积，谐波也会减少，让电流波形质量提高。为了可以让电磁噪音不对电网产生干扰，在直流与交流的两侧都设置了噪声滤波器。直流侧是LC结构，这个噪声滤波器可以让逆变过程中所产生的一些电磁噪音都进行消除；交流侧的是C-L-C结构，这个噪声滤波器可以让店员进线处的一些高频干扰消除[1]。

2、控制系统的设计

对于变频控制器的设计要根据压缩机进行，压缩机是恒转矩负载，所以空调变频控制器采用恒压频比开环控制。控制系统还要有I/O口，因为变频控制器的控制板一方面要控制变频，另一方面还要对空调室外机的各种保护信号和工作方式也进行控制，所以对空调变频控制器的控制板的尺寸要求是特别严格的。在控制系统的设计中一定要尽可能的将元件减少，让系统的资源可以得到更好的发挥。在控制系统的设计中可以选择SPWM发生器SLE4520和具有EEPROM程序存储空间的一种单片机8951来构成最小的控制系统。用这种设计方案的优点有以下几点：第一，元件较少，结构简单，在8951的内部是由EEPROM的，可以节省锁存器和一篇EPROM，利用SLE4520发生器SPWM来控制信号，则可以直接将三角波和正弦波的比较电路和发生电路省掉。第二，可以用的I/O口比较多，可以让8951充分发挥它的作用。第三，控制程序比较简单，SLE4520发生器SPWM可以利用等面积法将正弦波进行拟合，CPU也可以节省出更多的时间来控制通讯和进行保护，让控制程序简化。

3、驱动电路的保护

市场上有很多的驱动电路，但是都普遍的体积较大、价格较高，所以设计制作出了厚膜驱动电路，这个电路的工作比较可靠、性能较好、体积小、结构简单，可以和过流保护电路结合，从而让过流实现“慢关断”，可以很好的满足IGBT的驱动以及保护的需求。变频控制器的过流保护有低值过流保护和高值过流保护，里面的高值过流保护就是采用了“慢关断”的原理，而且直流侧还增加了电抗器，来讲短路电流中的上升率进行延缓，以防IGBT在关断之前所承受的电流过大、电压过高，可以让IGBT更好的安全工作。而且还设有欠压保护、过压保护、压缩机过热保护、限流保护、模块过热保护以及过载保护等。

4、电源

为了满足空调变频控制器的损耗低、电源的体积小、成本小等需求，开关电源是采用了单端反激式开关电源，这种电源不但元件少，线路更为简单，而且还有以下几点特点：第一，可以允许的输入电压的变化范围比较大。第二，纹波相对比较小。第三，可以对输出国的电压进行抑制。

5、指令输入的方式

空调变频控制器的指令输入方式主要是室内机和室外机之间通讯传输指令以及键盘输入这两种。其中键盘输入的指令输入方式和其他的变频器差不多，包括启动、停止、加减速等功能。

三、空调变频控制器的优点

1、可以不断的制冷制热，舒适性好

与普通空调控制器不同，空调变频控制器可以按照室内外的温度变化进行自动改变压缩机的转速，在室外温度较低的情况下，提高压缩机的运转频率，来提高制热能力，同样，在室外温度较低的情况下，则可以降低压缩机的运转频率，来提高制冷能力。空调变频控制器可以不断的进行制冷制热，而且会根据室外的温度变化进行自动调节，来提高制冷制热能力，让制冷制热效果更好，提高了室内的舒适性。

2、节能效果更好，电压的适应性比较强

空调变频控制器是利用模糊控制技术来调节制冷和制热能力的，压缩机在整个过程中都不会停机，这样可以减少压缩机不断的开机停机的过程中的电能耗损，而且压缩机在启动的时候是低频启动，降低了启动电流，功率消耗也很大程度上减少，压缩机在启动后快速达到高频状态，短时间就达到室内所设定的温度，然后就长时间处于低频状态，这样压缩机的功率消耗也较小，从而达到节能效果。空调变频控制器的电压适应性也比较强，工作电压处于187V和242V之间。

3、低噪音运行，具有除湿功能

空调变频控制器是用变频直流电机和变频双转子压缩机，保证压缩机在低速和高速中都可以稳定的运行，压缩机是长期处于低频状态，所以室外机的运转比较稳定，再加上室内机没有频繁的开启、关闭过程，所以整体的运行过程中都是低噪音运行。空调变频控制器还可以很好的将房间内空气中多余的水分除去，达到除湿效果，同时还不会降低温度，可以按照房间的湿度要求进行调整，而且除湿的时候空调变频控制器的运转频率和制冷时的三分之一差不多，用较小的功率来除湿，可以让经济实用性提高。

结束语

综上所述，空调变频控制器在具备高效、节能以及舒适等这些优点的同时还能效比更高，控制也更加简单。空调变频控制器也更适合现在社会的需求，可以在满足人们制冷制热以及舒适的需求的同时达到节能效果，减少资源的耗损。

参考文献：

[1]刘永，干练.基于MC68HC908MR16单片机的变频空调控制器的研究[J].流体机械，2012，40（12）：80-84.