也谈谈变频空调 点击：3756 | 回复：35
最近天气炎热， 家中的海尔1拖二空调罢工了（原先房东的， 生产日期98年）， 据我初步估计是启动电容挂掉了、或者压缩机over了，考虑到已经用了这么多年了， 我就决定让它彻底休息， 重新换新空调。
选择空调时，不可避免的就是定速还是变频的问题。在这个问题上，我谨慎的保守了一下，决定采用定速空调。
说来， 在电机控制这块， 我也算从事电机控制的设计有七八年的时间了，只不过不在家电这个领域。对变频空调这个领域， 市场上的有些厂商宣传的问题我实在很迷惑！什么全直流变频，也真敢说！只能说神人太多！
所以闲暇之余，闲聊一下， 不对之处欢迎指正！
在电机调速控制这块 ， 无论你应用于那些行业， 目前你的控制对象基本上最常用的就是三种：直流电机、交流异步电机、交流同步电机。当然还有直线电机、开关磁阻电机、超声波电机等，我们只关注最常用的！
直流电机的控制：
对直流电机的控制， 是调压调速。首先需要的是用控制设备将交流电（两相或三相）整流成直流，采用可控器件（如晶闸管、GTO等）的称之为可控整流，采用二极管整流的是不可控整流。可控整流可以通过调整触发角的方式调节整流后的直流电压， 直流电压的高低就决定电机的转速和带负载能力。对于不可控整流，需要采用高速的IGBT对直流电进行斩波控制，根据需要调节占空比输出不同的平均直流电压的方式驱动直流电机。
· 当然根据直流电机励磁的不同， 还需要决定励磁电路的设计和控制。 但是目前对于小容量的直流电机，都是采用永磁的， 不需要单独励磁。
做过直流调速的都清楚这些。
直流调速是调压调速， 跟变频控制不沾边！
交流异步电机的控制：
在变频没有出来之前， 交流异步电机都是采用转子串电阻或者机械设备等进行调速的，对于鼠笼电机， 转子串电阻也不能用了。顺便说一下， 转子串电阻效率很低，对大功率的异步电机（50 KW以上）， 转子上串的电阻要放在一个大箱子里，就跟电炉子的电阻丝一样，到冬天拿来烤火都够了， 并且调速只能实现有线的几个速度段调速，是有级调速！
那对于风机等设备， 用交流异步鼠笼电机就有个问题， 不管需要的风量大小，电机会在工频电源的作用下带动电机按照基本上固定的速度在运转。 如果生产设备根据工艺的要求只需要最大风量的一半，在电机速度不能调的情况下，只能采用挡风板等机械设备， 这样的话会有一半的风被挡风板挡掉， 会浪费掉一般的能量。因此在大量应用风机的发电、化工、冶金等行业， 能源的浪费是很严重的。
如果能够随便的调节交流异步电机的速度， 实现无级调速， 那么在风机这个应用上是可以简化机械设备， 并且节约能源的。
在这个时候， 变频控制逐步发展出来并应用到实际中去的，变频是节能的！同时由于变频控制时无级调速， 具有很好的调速性能，变频器控制的交流异步电机在各个行业得到了广泛应用。
但需要强调的一点是， 变频器只是一个调速设备， 并不是一个节能设备。 如果采用了变频器， 并且由于工艺上或者机械上得到了改善等的应用情况，跟原先的工艺及设备情况相比， 节约了电能， 你可以说这个项目采用变频控制实现了节能， 但变频的应用最直接的目的是实现调速的需要。
交流同步电机
目前我们在日常生活中能接触到的大都是两种电机：直流无刷电机(BLDC) 和永磁同步电机（PMSM）
两者的却别在于反电势的波形上， BLDC是梯形波， PMSM是正弦波。
其实交流同步电机还有好多种，即便PMSM也分永磁体表贴的、内嵌的等等。
永磁同步电机相对于交流异步电机来讲， 主要是功率密度大、惯量小、效率高。 但成本要比交流异步电机高。
至于变频控制， 从广义上来讲， 目前有三种 VF、VC和DTC控制， 如果进行细分， 各个下面又有很多的实现方式。对于这三种变频控制的背景及来由， 找度娘吧， 呵呵！
下面谈一下我对空调变频控制的疑惑：
1） 何为核心技术
经常看到某些企业， 什么掌握核心技术， 什么最先进的全直流变频之类的。 我不禁纳闷， 变频空调的核心技术是什么，全直流变频？ 抑或其他让人看不懂的新名词？您到底是采用哪种控制方式呢？什么120度控制、180度，直接说是BLDC还是PMSM不就行了吗？
首先你得压缩机需要电机带着才能转动， 有电机的话无非就是直流电机、交流异步电机、交流同步电机这三种的一种， 难道你用的是其他电机？
这三种电机的控制， 在工业自动化领域这么多年， 从来没有全直流变频这个概念！
再说了，对这三种电机的控制， 说的难点就是压缩机里没有测量电机速度或者位置的传感器， 要实现无位置或无速度传感控制， 在工业自动化设备上的变频器上， 好多厂商都有这样的变频器。
对一个中国公司来讲，也算核心技术吧！至于自己有多少核心技术自己最清楚，实在不行从日本买个变频空调过来， 换个壳子说自己掌握核心技术也行！
其实在我看来， 变频空调的核心技术是变频压缩机等设备， 至于变频控制， 相对于工业控制来讲， 只是最简单的应用而已， 根本没有必要去创造那么多新名词！
2）最低1Hz， 抑或0.1Hz问题
作为一个工业变频设计人员来讲， 我对这个1Hz很头晕， 仔细看了一下说明书是机械上1Hz， 也就是60转每分钟。
即便如此， 我还是觉得这个数据没意义，从控制角度来讲， 实现机械上的1Hz要比电气上的1Hz容易的多。电气上的1Hz， 基本上还算有个固定的指标可以来衡量，如果你对人讲， 我做到了电流波形的1Hz带动额定负载平稳转动， 我相信感兴趣的人很多。如果机械1Hz， 别人听到后没感觉， 你去看看现在的变频滚筒洗衣机， 洗涤速度很少有高于50转的，换算到机械上就是5/6Hz。
至于0.1Hz的， 夸大的成分居多， 吹吧， 反正也不上税！如果是做到电气上0.1Hz, 只能说一句：根本不是人养的！
3）节能的问题
我个人觉得，采用合适的压缩机和合理的冷凝器等暖通设计，变频空调会节能的！关键是节能能节多少的问题。
但是请注意一点：有的厂商同样品牌的变频空调， 有的标2级能耗， 有的3级能耗，有的标1级能耗。都是变频控制， 能耗差距在哪呢？
如果压缩机里的电机选择一样的话， 也就是输入的机械功率一样， 输出的制冷功率不同， 那差距就在压缩机的设计和制冷等的设计上， 变频器的影响很小！
如果压缩机里的电机不一样， 电机的效率也是不一样的，电机的效率对能效比会有影响。
单纯宣传节能， 有点误导的嫌疑， 像某些1晚只需1度电， 我觉得该洗洗睡了！ 变频的目的是为了调速， 调速的目的是为了温度控制的舒适性， 至于节能实在是应该在压缩机设计和制冷等优化后带来的另一个好处。
刻意宣传变频节能， 会不会是由于压缩机设计不了， 退而求其次呢？
4）故障率的问题
其实这个是我最关心的。
工业设计变频器时留有很大的裕量， 即便如此国内厂商的变频器还是故障率很高。家电行业的变频空调， 所选的器件MCU、IPM等都是民用级别的，虽然应用条件比工业环境差很多，但是经不住某些无良企业降成本的追求，会不会用个三四年挂掉呢？ 整机可是只保三年的！
说是掌握核心技术， 压缩机自己做不了，变频器上的MCU、IPM或者IGBT也做不了， 基本上就是组装了，再按照国内的设计思路， 很有可能实验没做完就上市卖给你了， 我不敢买， 呵呵！
如果能够按照工业变频器设计的标准去做，我就放心的去买。
此外， 有没有搞暖通的兄弟， 给讲讲空调制冷的设计和压缩机的原理？
请大家注意空调能效比的标法：
变频空调的季节能效比（SEER）和定速空调能效比（EER），，比如说一台变频空调的季节能效比是8.36和一台定速空调(能效比3.6)这2种能效比根本不是在同一测试条件下得出来的，根本没有可比性，拿它们来做比较说明不了任何问题。在特定条件下定速空调(能效比3.6)完全有可能比季节能效比8.36的空条来的更省电！
一般季节能效比是用在变频空调上的，定速空调只称能效比。2者之间没有任何关联，所以也不用去做比较
有些厂商拿这2种截然不同的东西做比较来糊弄消费者是很不道德的
以上摘自：
http://www.19lou.com/forum-1416-thread-39109390-1-1.html
什么是季节能效比？
季节能效比就是空调在整个制冷季节所产生的冷量与所消耗能量的比值。由于国家规定的标准工况是35度，所以在标准工况下能效比为3的空调，在超过35度的情况下，能效比肯定小于3，而低于35度，肯定大于3，由于在35度以上用空调的时间远远小于35度以下的时间（一般家庭都是晚上用空调的比较多，而晚上气温不会在35度以上），所以，平均来看，季节能效比肯定要大于标准工况的能效比。不要以为只是变频空调这样，定频空调的季节能效比肯定也比标准工况的能效比要高。如果一台能效比3。5的定频空调用季节能效比来标注的话，也能达到5或6以上。与之相反的是制热的能效比，由于标准工况是7度，而采暖的温度低于7度的时间要远远比高于7度的时间长，所以，空调取暖的季节能效比就远远低于标准工况的能效比。在我们国家，没有那个空调厂商敢告诉我们取暖的季节能效比，为什么？就是因为取暖的季节能效比比标准的能效比还要低得多，没法忽悠消费者。
论坛真是愈搞愈差，自己的回复无法查找，好不容易才找到昨天的贴。
正如你所述，两个数据不相关（能效比），无法对比。
"天津市家用电器行业协会秘书长武淦表示，一般来说，变频空调工作6小时以上才能显出节能优势，"
本人认同以上的观点，刚开始使用时，室内温度偏高，无论是变频，还是定频，都必须全速运行。根本无须降频运行，此时用变频，只能多消耗电能。
而当室内温度基本已接近要求时，如果用定频空调，将可能出现温度偏差较大，有可能出现温度超调，此时采用变频将会得到较接近要求的温度，能得到较舒适的空调效果，不会出现超调现象，由此将节约因超调所引起的电能浪费，同时也能避免频繁启动所产生的冲击电流，避免启动电耗。节能也就是那么一点点，并非如同广告所吹嘘的那样神奇。
回复内容：
对： yjig 如果你指望用变频空调来节电，指望节约的电费来抵消与定频... 内容的回复！
对变频空调， 我更担心的是变频板的质量问题。
由于设计缺陷、元器件的差异、IPM及直流电容等元器件的降成本及超额应用等一系列原因， 都会导致变频板的损坏！这种产品的故障率跟定频空调相比，根本就不是一个数量级的。
要是碰上个大夏天的坏了， 就算在保修期内让厂方给修，也遭了罪了！
希望国内的厂商把产品的可靠性做好， 不要把精力花在概念的炒作上！
在电机控制这块，现在成熟的产品用到的技术都是上个世纪八九十年以前的理论，没有什么本质的创新可言，过分的炒作概念只能说明极度的不自信！
引用 yjig 的回复内容： “对变频空调， 在输出制冷量为450w的时候， 耗能为...
“
“对变频空调， 在输出制冷量为450w的时候， 耗能为 90w， 能效比为5”以上数据水份太大！活塞机的能效比最多约为3.5，螺杆机的能效比最多约为4.7以上的数据已是国际最先进的水平，还没有任何国家能够突破。而楼主所提的（活塞机）变频能效比却达到了5，难道不值得怀疑？
”
的确如此， 我在一份学术期刊的论文上看到，室内27、室外35度的工况下， 理论上的极限----卡诺循环效率即能效比是37.5， 而利用当前的计技术，暂不考虑成本和经济效益， 目前能达到的最高水平是5.0
详见下面的链接:
http://wenku.baidu.com/view/4d7d9e00de80d4d8d15a4f2a.html
第三页上有这个数据
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