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？
"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，每天开空调时间并不长的用户则不必跟风购买。据了解，目前的变频技术分为交流变频、直流变频和全直流变频。因变频技术不同，实际节能效果相差甚远。武淦指出，全直流是目前业内最先进的变频控制技术，但不能简单地将全直流变频空调理解为把原来交流电机全部换成直流电机，就是全直流了。全直流需要空调的硬件和软件相互匹配，整合调节优化变频空调整体系统才可以实现，消费者不要盲目轻信尤其是交流变频、直流变频空调的节能宣传，应理性购买。"
目前的变频技术分为交流变频、直流变频和全直流变频
在说什么呢？
变频技术升级换代经历交流变频、直流变频和全直流变频三大阶段，全直流是变频空调最高技术配置的象征，在中国乃至全球都是空调产业升级换代的必经之路。
采用转速可调的交流变频压缩机，以及风扇电机也是交流的，虽然初步实现压缩机可变速，但还是使用交流电机，节能效果一般。
在发达国家，交流变频空调于1986年切入空调市场，在中国，2000年交流变频空调开始切入空调市场。
第二代： 压缩机电机采用无刷直流电动机，其中风扇电机是交流的，由于压缩机由交流电机改为直流电机，减少了交直电流转换的损耗，节能效果及整机性能有显著提高，但其风扇电机还是使用交流电机，整机节能水平还有较大的提升空间。
在发达国家，直流变频空调于1996年就已主导空调市场，在中国，随着美的于2008年9月1日发动变频空调普及风暴，并一举推出5大系列10多款180度正弦波直流变频空调，将直流变频技术确立为变频空调的基础配置。
第三代： 压缩机电机采用无刷直流电动机，以及风扇电机也是直流的，由于三大核心电机全部采用直流电机，借助直流电机的先天优势，及匹配先进的控制系统，全直流变频空调不管是节能水平还是整机性能都达到了几乎完美的境界。
发达国家早于2002年就实现全直流变频空调占据市场销量绝对主体地位，在中国，由美的于2011年11月9日宣布启动全直流战略，拉开了变频空调全直流升级大幕。
借助直流电机的先天优势及匹配先进的控制系统，全直流变频空调相对普通直流变频空调具备显著的技术优势：
硬件配置更高。相对于直流变频空调只是压缩机采用直流电机，室内外风扇电机均采用交流电机，全直流变频空调的压缩机、室内外风扇电机全部采用直流电机，并采用全直流控制模块；节能效果明显提高。直流变频空调的交流电机转子是用线圈，要通电才能产生磁场，电能损耗一直存在，而全直流变频空调的直流电机由于转子使用永磁材料，基本没用转子损耗，节能效果非常明显；运行噪音明显降低。直流变频空调的交流电机是通过电流产生磁场来驱动，空调运行静音效果较差，全直流变频空调的直流电机转子通过永磁场来驱动，能够实现空调低至20分贝的超静音运行；空调运行更加可靠。直流变频空调的交流电机调速时，是一个相对不稳定的过程，运行的可靠性、稳定性较差，全直流变频空调的直流电机采用无刷运行技术，可通过改变电压或电流来调节转速，运行更可靠；运行调节更加精准。直流变频空调的交流电机急速启动及有档调速的特性，空调运行过程中调节精准度较差，全直流变频空调的直流电机具有平滑而经济的启动及调速性能，可以实现更加精准的空调运行调节。
全直流升级，是中国乃至全球空调产业升级换代的必经之路。在发达国家早已实现全直流变频主导空调市场的背景下，中国空调产业需要面向全直流升级转型，实现与全球最高端变频技术的接轨乃至超越。
美的是中国变频空调全直流升级的先行者。2011年11月9日，美的在北京举行“领先一步与未来同步”美的变频空调“全直流”战略发布暨新品同步上市发布会，宣布计划两年内完成所有变频空调产品的“全直流升级”，并在2012冷年确保全直流变频空调销售占比达到50%。会上，美的同步推出了9大系列21款全直流变频空调，以产品力卓越的全线产品，将全直流变频空调与同类型直流变频空调的差价缩小到100至300元，全面拉开变频空调全直流升级大幕。
在整体性能上，美的全直流变频空调最低运行功率可达30W，相比普通直流变频空调的省电效果最高可达59%。其中，D+型挂机的季节能效比高达7.36（按GB/T 7725-2004标准计算能效比为8.45，数据源于国家权威机构检测结果，以26型为例），堪称“能效比之王”。同时，美的全直流变频空调还能实现室内低至20分贝、室外低至35分贝的超静音运行，真正实现长时间的室内外双静音运行。此外，通过独创的柔性制冷保湿技术以及更加精准的运行调节，避免空调环境下的过度干燥，全直流变频空调的舒适性得以淋漓尽致地发挥。
某品牌定频空调参数如下：
制冷量(W) 3650
制冷功率(W) 1050
制热量(W) 4300
制热功率(W) 1130
内机噪音(dB(A) 27
外机噪音(dB(A) 48
定频机能效比 3.48
循环风量(m3/h) 567
外机重量（kg） 40
某变频空调参数如下：
制冷量(W) 3500（450-4100）
制冷功率(W) 1030（90-1650）
制热量(W) 4400（400-5250）+1050
制热功率(W) 1450（90-1870）+1050
电辅加热功率(W) 1050
外机重量（kg） 33
- 实拍一款注塑机的自动化生产...
[3489] - 智慧停车都用了哪些技术?[906]
- 智能之美—公共陀螺单轨车。[931]
- elecworks 使用技巧：如何使用...[1018]
- PCB/FPC高速高精度全自动平面...[816]
- 机器视觉检测有哪些优点？[2530]
- 分享~模糊边界：PLC和PAC越走...[979]
- 求真…智能化时代更需要“工匠...[1854]
- 高端行业的智能制造该考虑什...[1036]
- 服务是一个金矿[4315]
官方公众号
智造工程师
-
客服
-
小程序
-
公众号
工控网智造工程师好文精选
