变频技术在家用空调中的应用

1、低压控制电器及变频器实训结业论文专 业： 电气工程及其自动化 班 级： 电气08-5 姓 名： 初晓宇 学 号： 20084073522 信息技术学院电气工程系2011年 11 月 12 日变频技术在家用空调中的应用摘要变频空调应用高新的变频技术,增强了空气调节功能,在家用空调当中占有较大的优势。着重介绍变频技术如何应用于家用空调中,并通过与普通家用空调相比较,总结出变频空调的特点。关键词:空调;变频技术;变频空调特点前言早在20世纪80年代初,日本各大公司如日立、松下、三菱、三洋、夏普、东芝等空调企业已相继将变频技术应用在家用空调器上,到了20世纪90年代,变频技术已从交流变频转向直流变频,

2、控制技术由PWM(脉冲宽度调制)发展为PAM(脉冲振幅调制),我国的上海日立公司已经直流技术应用在家用空调器上,并称完全直流变转速空调器1。变频空调与普通空调(或称定速空调)最主要的区别是前者增加了变频器,目前,变频空调器中的变频电路有交流变频和直流变频两种形式。1交流变频异步电动机的转子的速度n1可用下式表示n1=60fp(1-s)式中,f电流频率p电机极对数s转差率由上式可知,只要改变异步电动机的供电频率,电机的转速便会发生改变,家用交流变频空调就是根据这一基本原理来运行的。压缩机的定子电压U1可用下式表示U1式中,k电机绕组系数N1每相定子绕组匝数每极磁通由上式可知,在保持恒定的情况下,

3、改变频率f的大小时,电机定子电压U1必须随之同时发生变化,即在变频的同时也要变压。这种调节转速的方法简称为V/F变频控制。现在家用变频空调的控制方法基本上都是采用这种方法来实现变频调速的。图1为一家用变频空调的V-f曲线图,V-f曲线由变频压缩机性能决定。变频控制器的原理如图2所示,220V/50Hz的市电经桥式整流器整流和电容滤波后得到310V左右的直流电,此直流电被输送到功率模块(变频模块),功率模块内部是由三组(每组两支)大功率的开关晶体管组成,其作用是将输入模块的直流电压通过晶体管的开关作用(A+、A-不能同时导通,B+、B-不能同时导通,C+、C-不能同时导通),给压缩机三相线圈同时

4、通电,且三相间电流的相位各差120°,使压缩机获得运转所需的电源,压缩机为一三相交流电机。但功率驱动元件不能像类似音频功放的推挽电路输出正弦波,开关状态只能产生矩形波的电源,而电动机需要的是正弦波的电源,为了解决这一矛盾,变频电路又通过产生一串相互对称,脉冲宽度不同的矩形波来等效正弦波,这就是脉冲宽度调制(PWM)方法1。脉宽调制(PWM):在输出电压每半个周期内,把输出电压的波形分成若干个脉冲波,由于输出电压的平均值与脉冲的占空比(脉冲的宽度除以脉冲的周期称为占空比)成正比,在进行脉宽调制时,使脉冲序列的占空比按照正弦波的规律进行变化,即当正弦波幅值为最大值时,脉冲的宽度也最大,当

5、正弦波幅值为最小值时,脉冲的宽度也最小(如图3所示),用此办法来等效正弦波,在调节频率的同时,不改变脉冲电压幅度的大小,而是改变脉冲的占空比,可以实现变频也变压的效果。控制频率改变的信号主要由空调器的室温感应元件提供,室温感应元件将室内温度采集传送到主控板芯片,经过比例与积分运算后,将结果输出至功率模块,通过改变开关晶体管的导通时间,以及改变脉冲序列占空比变化的快慢来达到变频目的。家用变频空调的节流运用电子膨胀阀以控制流量,室外机微处理器可以根据设在膨胀阀进出口、压缩机吸气管等多处的温度传感器收集的信息,来控制阀门的开启度,随时改变制冷剂的流量,压缩机的转速与膨胀阀的开启度相对应,供压缩机的输

6、送量与通过阀的供液量相适应,使其过热度不致于太大,蒸发器的能力得到最大限度的发挥,从而实现制冷系统的最佳控制1。2直流变频人们把采用无刷直流电机作为压缩机电机的家用空调器称为“直流变频空调”,从概念上图4直流变频的控制原理图来说是不确切的,因为直流电是没有频率的,所以也就谈不上变频,但人们已经形成了习惯,对于采用无刷直流压缩机的家用空调器就称之为直流变频空调,严格地讲,这种家用空调应该称作“直流变转速空调器。”家用直流变频空调其关键在于采用了无刷直流电机作为压缩机电机,并且比交流变频多一位置检测电路,其控制电路与交流变频控制器相类似(如图4所示)。直流变频控制器的功率模块(变频模块)每次只导通

7、二个晶体管(A+、A-不能同时导通,B+、B-不能同时导通,C+、C-不能同时导通),所加在压缩机电机两相线圈上的电压波形不是交流电动机的正弦波,而是矩形波(即每个脉冲的占空比相等,如图5所示),通以直流电,驱动压缩机运转。家用直流变频空调所用的无刷压缩机电机,即线圈是定子,永久磁铁是转子,可以通过晶体管的开关作用改变线圈中电流的方向,实现无刷换向。电动机的转速是靠PWM来改变输出电压来实现控制的,输出电压与转速成正比。由于无刷直流电机在运行时,必须实时检测出永磁转子的位置,从而进行相应的驱动控制,以驱动电机换相,才能保证电机平稳地运行。在无刷直流电动机中总有两相线圈通电,一相不通电,通常用不

8、通电的一相作为转子位置检测信号用线,因为磁铁转动,线圈里产生感应电压,由于此电压的相位和磁铁的位置有一定关系,可测出转子的位置,通过专门设计的电子回路转换,反过来控制定子线圈的换相。但感应电压只在电动机运转时产生,在起动时处于停止状态,不能检测到转子的位置,这时需要强制性输出驱动波形,从电动机开始运转到某种程度,可以靠感应电压测出转子位置时,再切换为边输出波形边测出位置的驱动方式。3变频空调的特点普通家用空调的制冷能力随着室外温度的上升而下降,而家用变频空调通过压缩机转速的变化,可以实现制冷量随室外温度的上升而上升,下降而下降,这样就实现了制冷量与房间热荷的自动匹配,改善了舒适性,也节省了电力

9、2。以制冷状态为例,普通家用空调的温度调节方法:达到设定温度压机停,室内温度高于设定温度1,压缩机重新开启。家用变频空调的温度调节方法:室温每降低,运转频率就降低一档,相反,室温每升高,运转频率就升高一档,即室温越高,运转频率越大,以便空调快速制冷,室温越接近设定温度,运转频率就越小,提供的制冷量也越小,以维持室温在设定温度附近,温度波动小,人体没有忽冷忽热的感觉1。普通家用空调以定频启动,启动电流大于额定电流。家用变频空调低频启动,启动电流很小,减少对压缩机的启动冲击。普通家用空调开/关方法控制,压缩机开关频繁,耗电多,家用变频空调自动以低频维持室温基本恒定,避免压缩机频繁开启,比常规空调省

10、电30%左右3。但家用变频空调的节能不是绝对的,还涉及到制冷量与热负荷相匹配的问题,如果热负荷过大,压缩机长时间处于高频运转状态,家用变频空调比普通家用空调更耗电。所以,家用变频空调省电的前提是正确的选择容量。普通家用空调在电压低于180V左右时,压缩机就不能启动,而家用变频空调在电压很低时,降频启动,最低启动电压可达150V,运行电压在160250V的范围内1。普通家用空调压缩机转速恒定,在环境温度0时,实际上没有什么制热效果;家用变频空调低温下以高频运转,制热量是常规空调的3、4倍,在室外温度为-10-15时,仍能正常工作1。普通家用空调压缩机只有一种转速,不可能实现满负荷时的强劲运转;家

11、用变频空调在人多时、刚开机时或室内外温差较大时,可实现高频强劲运转,要使室内温度改变10,仅需常规空调的1/3时间,约为35min1。普通家用空调除湿时定时开/关室内风机,除湿时有冷感,家用变频空调低频运转,只除湿不降温,又不会改变除湿效果。普通家用空调的室内机一般只有3档风速调节,而家用变频空调的室内风扇电机,会随压缩机的工作频率在12档风速范围变化,因而实现了低噪声的运行2。空调在冬季制热时,室外换热器上由于温度较低造成结霜,影响吸热效果。普通家用空调一般采用逆循环办法来除霜,导致室温下降。而家用变频空调采用不间断供暖的方式来除霜,它一般采用电子膨胀阀作为节流元件,除霜时,电子膨胀阀全开,

12、压缩机为使供热量增加而以最大频率运转,排气的热量先向室内供热,室内风机间歇式运转,可向室内吹出近40的暖风,余下的热量输送到室外,这时室外风机完全停止运转,余热将换热器翅片上的霜融化3。4 结束语变频技术是20世纪80年代问世的一种高新技术,它应用在家用空调上,使家用空调在节能、舒适、工作适应范围等方面都得到了很大的改善,使家用空调完成了一次新的革命。但家用变频空调生产成本高,价格一般比同匹数普通空调高,目前在发达国家比较普及。但目前有些家用变频空调存在的问题是谐波达不到电磁兼容的标准(EMC)要求,谐波对人体的影响是很小的,甚至可以忽略不计。谐波的危害主要是指对电网产生的干扰作用。家用变频空

13、调的工作原理会产生谐波,从而引起电网的不纯净,当谐波严重时,就会导致局部电网的瘫痪。如果厂家引进抑制谐波技术,又会增加成本。所以这些家用变频空调的谐波问题,是其无法通过EMC认证的原因。现在国内外的家用变频空调技术都不够成熟,特别是功率模块的散热问题没有得到很好的解决。所以变频空调往往比普通空调更容易出现故障,而且维修成本高,这些不利因素也在某种程度上制约了家用变频空调的发展。参考文献1肖凤明,王清兰,朱长庚.变频空调器微电脑控制电路分析与速修技巧M.北京:机械工业出版社,2004,1.2刑振禧.高级制冷设备维修工M.北京:机械工业出版社,2001,5.3尹选模.电冰箱与空调器M.北京:中国商

14、业出版社,1997,8.附加公文一篇，不需要的朋友可以下载后编辑删除，谢谢(关于进一步加快精准扶贫工作意)为认真贯彻落实省委、市委扶贫工作文件精神，根据关于扎实推进扶贫攻坚工作的实施意见和关于进一步加快精准扶贫工作的意见文件精神，结合我乡实际情况，经乡党委、政府研究确定，特提出如下意见：一、工作目标总体目标：“立下愚公志，打好攻坚战”，从今年起决战三年，实现全乡基本消除农村绝对贫困现象，实现有劳动能力的扶贫对象全面脱贫、无劳动能力的扶贫对象全面保障，不让一个贫困群众在全面建成小康社会进程中掉队。总体要求:贫困村农村居民人均可支配收入年均增幅高于全县平均水平5个百分点以上，遏制收入差距扩大趋势和

15、贫困代际传递；贫困村基本公共服务主要指标接近全县平均水平；实现扶贫对象“两不愁三保障”（即：不愁吃、不愁穿，保障其义务教育、基本医疗和住房）。年度任务：20152017年全乡共减少农村贫困人口844人，贫困发生率降至3%以下。二、精准识别（一）核准对象。对已经建档立卡的贫困户，以收入为依据再一次进行核实，逐村逐户摸底排查和精确复核，核实后的名单要进行张榜公示，对不符合政策条件的坚决予以排除，确保扶贫对象的真实性、精准度。建立精准识别责任承诺制，上报立卡的贫困户登记表必须经村小组长、挂组村干部、挂点乡干部、乡领导签字确认，并作出承诺，如扶贫对象不符合政策条件愿承担行政和法律责任，确保贫困户识别精

16、准。（二）分类扶持。通过精准识别建档立卡的贫困户分为黄卡户、红卡户和蓝卡户三类，第一类为黄卡户，是指有劳动能力，家庭经济收入在贫困线边缘的贫困户；第二类为红卡户，是指有一定的劳动能力，家庭贫困程度比较深的贫困户；第三类为蓝卡户，是指年老体弱或因病因残丧失劳动能力的贫困户和五保户。优先扶持黄卡户，集中攻坚扶持红卡户脱贫，对蓝卡户则通过保障扶贫来保障其基本生活。（三）挂图作业。根据贫困户的实际情况，分三年制定脱贫规划。乡里将根据各村情况对每年精准脱贫任务落实到户到人，建立台账，并用图表标注清楚，挂图作业，脱贫一户销号一户，做到“贫困在库，脱贫出库”。三、精准施策针对贫困村和建档立卡贫困户的实际情况

17、，分清类别，分类施策，强化措施，扎实推进各项扶贫政策落实到实处。在抓好贫困村公共设施和服务方面的建设同时要抓好对贫困户的帮扶，做到精准施策。（一）推进基础设施扶贫1对“十三五”扶持贫困村25户以上的所有自然村，由规划所牵头负责进行村庄建设规划。2重点解决“最后一公里”的问题。着力解决贫困群众最需要、最期盼的交通、电力、水利、就医就学等方面“最后一公里”的问题，让贫困群众享受均等的基本公共服务。到2015年完成2个贫困村25户以上自然村水泥路建设，确保到2016年底新一轮贫困村中25户以上自然村全部通水泥路；在调查摸底和充分征求意见的基础上，确保到2016底全面完成农村贫困户土坯房和危旧住房的改

18、造任务；灌溉渠系建设和小山塘除险加固改造主要倾向贫困村，提高灌溉能力，到2017底基本解决贫困村农村居民饮水安全和生产用水困难问题；每年安排贫困村至少一个“一事一议”项目，以帮助解决路、桥、水等问题。（二）推进产业扶贫1培育壮大特色富民产业。大力发展高产油茶、白莲、等特色种植业和特色养殖业，鼓励支持贫困户依据当地资源禀赋发展“一村一品”富民特色产业。为贫困户发展种养业优先立项和优先提供苗木和种苗。每年通过产业扶持贫困户50户以上，到2020年有劳动能力的贫困户每户都有一个长效增收的主业。乡财政筹集资金，重点打造空坑XX扶贫产业带，带动全乡贫困群众发展扶贫产业。2筹集精准扶贫到户资金。县乡筹集精

19、准帮扶到户资金，对贫困户发展产业给予奖补，或提供小额贷款担保、贴息、补助农业保险，以及提供信息、技术、服务等。县财政每年从产业扶贫资金中，切出一半以上用于精准扶贫到户，发展了扶贫产业的贫困户，经验收合格后每户获得一次性扶持资金5000元，按规划分批实施，5年内全覆盖；另外切除部分资金，用于贫困户精准扶贫发展产业贷款贴息。3积极探索“四位一体”的产业扶贫新模式。指导贫困村选择一个适合当地发展的高效产业；组建一个支撑有力的合作组织；设立一个产业贷款风险补偿金，为条件成熟的贫困村安排20万元产业扶贫专项资金，作为贫困户产业发展贷款风险补偿金，由合作商业银行按1：8放贷；创建一个部门配合的帮扶机制，县

20、委农工部、县农业局、县林业局、县蔬菜局等相关部门在贫困村产业选择、合作社组建、技术培训推广、市场开发等方面会给予大力支持，共同推进。4创新产业发展服务体系。鼓励贫困农户以土（林）地经营权作价入股方式，参与家庭农场、农民专业合作社、合作农场和联户经营等新型农业经营体系。对贫困户创办的家庭农场和有贫困户参与的合作社，县财政将重点给予资金扶持。广泛推行“千村万户老乡工程”，力争23年覆盖黄卡、红卡贫困户，带动贫困户增收致富。（三）推进搬迁扶贫正确引导。对地处边远、生存和发展条件较差、就地扶贫难以奏效的贫困户，坚持群众自愿、规模适度、梯度安置的原则，稳步推进贫困人口向县城工业园、县城次中心、中心圩镇或

21、中心村有序搬迁转移。2整合资源。积极整合资源支持搬迁移民集中安置点的基础设施建设，完善搬迁移民集中安置点的道路、通水、通电、学校、幼儿园、卫生所、文化等公共设施。3扶持政策叠加。搬迁移民户可同时享受搬迁移民扶贫补助和农村危旧房、土坯房改造补助，对特别困难的搬迁户，进一步提高建房补助标准，动员和引导社会力量“一对一”帮扶；搬迁移民户除享受移民安置各项扶持政策外，迁出地的土地、山林、水面等承包经营权不变；帮助其解决后续发展问题，实现稳得住、奔小康能致富。（四）落实智力扶贫政策1优先支持贫困村发展教育。加强贫困村学校规划，优先立项解决贫困村薄弱学校改造，同步实现标准化和现代远程教育，新招聘的老师优先

22、安排到贫困村小学任教，每年安排优秀小学教师到贫困村小学轮流支教，让贫困村的小学生能就近享受优质教育资源。优先支持贫困村利用闲置校舍改建公办幼儿园、村小增设附属幼儿班、学前教育巡回支教点项目。2加大贫困生资助力度。落实好现有国家济困助学政策，逐步提高贫困生资助标准。公办幼儿园、村小附属幼儿班对建档立卡贫困户子女学前教育的保教费减半；对义务教育阶段建档立卡的贫困家庭寄宿生生活补助标准，在上级规定的基础上每人每年增加500元；择优录取建档立卡贫困户子女到县属中学上学，除享受国家规定的贫困家庭寄宿生生活补助和普通高中国家助学金外，每人每学年再给予1000元的生活补助，并免除学杂费、住宿费；对考取全日制

23、普通高等学校的建档立卡贫困户子女每人一次性补助8000元；为当年被全日制大专以上院校录取的贫困家庭大学生办理国家生源地信用助学贷款。3大力实施职业教育和就业培训。继续实施“雨露计划”，支持职业学历教育，对建档立卡贫困户子女参加中、高等职业学历教育的，在校期间每人每年给予2000元的补助；大力开展职业技能培训，对参加转移就业技能培训并取得有关部门颁发职业技能证书的扶贫对象，给予每人1000元培训补助；为贫困户免费开展农村实用技术培训，此项工作由县扶贫和移民办组织实施。面向农村贫困家庭定向培养人才，今年对建档立卡贫困户子女报考“三定向”的加20分录取；从2016年起，县里将切出20%的“三定向”招

24、生指标，专门用于招收建档立卡贫困户子女，并根据当年招生考试情况确定具体加分标准。（五）推进劳务扶贫1公益性岗位安置贫困户就业。2鼓励能人创业扶贫。凡通过创业带领贫困户家庭成员就业，经当地就业部门审核符合相关规定的，优先给予小额担保贷款政策扶持。3解决贫困户进企业务工。积极帮扶有劳动能力的贫困户农民工进企业务工，解决贫困家庭收入来源问题。（六）推进保障扶贫1落实完善最低生活保障制度。逐步提高低保、“五保”补助标准，扩大低保覆盖面，对符合农村低保条件的做到“应保尽保”。完善农村居民基本养老保险制度。全面推进农村居民基本养老保险，让其享受基本养老金保障。健全医疗保障制度。对所有建档立卡的贫困户县内住

25、院给予特殊政策倾斜。完善临时救助制度。对遭遇突发事件、意外伤害、重大疾病等特殊原因导致基本生活困难，其他社会救助制度暂时无法覆盖或救助之后基本生活暂时仍有严重困难的家庭或个人给予临时救助，帮助他们渡过难关。（七）推进社会扶贫县工业园管委会将牵头联合县工信委、县扶贫和移民办在企业界开展主题为“全民扶贫，邀您同行”结对帮扶活动，积极组织工业企业自愿参与到贫困村开展结对帮扶活动。激励和引导“爱心协会”等社会力量参与扶贫，争取社会各界参与结对帮扶等扶贫攻坚工作。四、精准帮扶进一步完善精准扶贫机制，搭好精准扶贫的平台，实现扶贫方式由过去大水“漫灌式”向精准“滴灌式”转变，真正扶到点上、扶到根上。突出抓好

26、“七个到村到户”：（一）产业到村到户。每个贫困村都要根据当地的资源禀赋围绕富民产业，选择一个符合当地实际的特色产业，引导贫困户通过参与产业发展，实现增收致富。（二）项目到村到户。根据建档立卡贫困户的实际情况，有针对性地选择脱贫项目，找准脱贫路子，做到能种则种，能养则养，能外出务工则外出务工。贫困村要根据当地产业特色，成立农民专业合作社，为贫困户发展产业提供服务。（三）柚苗到村到户。县委农工部将安排专项资金、县农业局负责购买调运柚苗，给每户贫困户免费发放20株以上柚苗，扶持贫困户种好“摇钱树”。（四）资金到村到户。对建档立卡的贫困户逐户制定发展目标、落实脱贫项目和帮扶资金，做到专项扶贫与行业扶贫

27、、社会扶贫并举，专项扶贫资金要全部落实到贫困村、贫困户，行业扶贫资金、涉农部门项目资金要向贫困村、贫困户倾斜，与扶贫资金捆绑使用，实现贫困户精准扶贫全覆盖。（五）干部帮扶到村到户。进一步加大干部挂点帮扶贫困村和结对帮扶贫困户工作力度。实施“四个一”组合式扶贫：每个贫困村都安排有一个以上县领导、一个以上县直单位、一个以上工业企业和一笔专项扶贫资金，实行挂点帮扶。要按照“交朋友、摸实情、找路子、扶资金、促增收”的思路，继续推行科级以上领导干部“1+2”结对帮扶工作，即每位副科级以上领导干部每年扶助3户黄卡、红卡贫困户，按“一户一策”发展一项扶贫产业，增加贫困户家庭经济“造血功能”，所帮扶的贫困户每户每年增收要达到2000元以上。通过三年扶贫攻坚，使全乡所有黄卡户、红卡户真正脱贫，对蓝卡户进行最低生活保障。（六）跟踪管理到村到户。加强扶贫信息监测工作，及时更新扶贫对象统计监测系统的数据信息，每年都要对贫困村、贫困户的收入变动状况、干部帮扶、项目帮扶、资金帮扶、扶贫项目实施等情况进行全面调查统计，并及时录入全国扶