2024年1月8日发(作者:潘海桃)
什么是变频空调?
一般空调机由于电源频率50Hz是固定的,所以压缩机的转速是固定的,也就是被称为“空调机血液”的冷媒(氟利昂)的循环是恒量的,在一定时间内冷媒的循环量越大,空调机的输出功率就越高。也就是说,压缩机的转速决定了空调机的输出功率。
而变频空调是一种使用变频压缩机和模糊控制技术的空调器,能根据室内气温的变化,调节制冷速度。具有低噪音、耗能低等特点。一个15平方米的房间,变频空调比定频式调温速度快6?10分钟。达到设定温度后,变频空调又能以仅为定频空调10%的功率低速运转,以调节温度细微损耗,维持恒温状态。试验显示,较之定频空调,变频空调噪音低5?6分贝,寿命长5?8年,是空调市场未来的发展方向。
数字直流变频空调是采用数字直流压缩机的空调。高效数字直流变频压缩机的独特优点在于它摒弃了普通变频空调压缩机原有的“交流电压-直流电压-交流电压-变转速方式交流电机”的循环工作方式,采用先进的“交流电压-直流电压-变转速方式数字电机”控制技术,减少电流在工作中转变次数,使电能转化效率大大提高。
其次数字直流变频空调的风机要采用数字电机。数字电机是指采用数字脉冲信息控制的,转速非常精确的电机,在电机反向转动和改变转速期间能够实现减速加速的完全控制以保证风机以最佳方式进行平稳安静地运转。同时避免了交流电机引起的交流噪音,大大地降低了运转噪音。第三,要采用数字处理的传感器。传感器是环境温度与空调温控系统对话的窗口。也就是说,环境温度稍有变化,传感器就会准确无误地将这种变化传达给压缩机与风机系统,进行调温,使室内温度始终处于一种近似恒温状态。精确的调温,使室内舒适度更高。
数字压缩机的节能效果,就如同一只灯泡,在没有采用数字化处理之前,假使电能30%用来发光,70%用来发热,如果采用数字化之后,70%的电能转化成了光,30%的电能转化成了热能,其节能效果显而易见。
序言:
站在地球环保角度,人们都期盼降低能耗。从日本国内一般家用电器的耗电量来看,家用房间空调的耗电量最多,大约占总耗电量1/4左右。目前,家用房间空调的安装台数呈现出年年增长趋势,仅日本国内大约就有700万台,全世界每年大约增加3300万台新空调。因此,发展高效率家用房间空调,对于降低耗电量非常重要。
近几年,为了提高家用房间空调的COP值,人们要求提高压缩机的电机效率。转子由鼠笼型感应电机或转子表面配置永久磁铁、套上不锈钢等非磁性材料的SPM电机,正向图1所示采用转子中埋入永久磁铁的IPM电机转变。定子也从分布绕组电机转向了铜损低的集中绕组电机。
目前虽然电机本身正在向高效化方向发展,但是当我们把电机安装在空调中,对空调的效率进行评价时,往往会发现电机本身效率的提高并不完全能在空调整机效率上得到反映。本报告,不是为了追求空调压缩机用电机本身的高效化,而是证明作为房间空调的一个结构要素,提高电机的效率对空调评价和开发的必要性。此外,本报告还介绍了未来家用空调压缩机用高效IPM电机的研究趋势。
小结:
为了使家用房间空调具有比较高的能效指标,本文对围绕压缩机用电机开发方面研究课题其动向进行了介绍。电机本身效率的提高并不一定完全能在空调整机效率上得到反映。应将其可作为空调系统的一个要素来进行评价、设计。今后为了进一步提高整机能效,对构成整机系统的压缩机、功率转换器等其它要素的研究,将变得越来越重要。
变频技术将成为空调节能主流
2003-11-26 7:21:00 中国工业报
由中国标准化研究院主办,中国电子商务协办的“中国空调节能技术方向专家研讨会”日前在京召开。来自国家发改委、国家标准化管理委员会、中国家电协会、中国标准化研究院、清华大学、北京工业大学、天津大学、中国家用电器研究院等部门和单位的专家参加会议。海信、美的、上海日立等空调企业有关人士应邀参会并发言。
当前,能源问题正成为世界各国最棘手的问题,许多国家开始对能源消耗大户--家电产品实施严格的能耗指标控制。据统计,目前我国家用电器的年耗电量为400亿千瓦时以上,尤其是随着空调的进一步普及,最近几年的夏季,我国许多城市都出现了由于用电紧张,供电部门被迫实施强制性错峰用电的现象,影响了居民的正常生活和企业的生产经营。
出席本次会议的专家认为,节能刻不容缓,空调节能刻不容缓,积极开展节能技术的研发应该成为国家政策导向及空调企业倾力发展的技术方向。据介绍,空调节能技术共分三种:一是节能元件与节能技术的应用;二是改善空调设计,优化结构参数;三是运行中的节能控制,即变容量控制技术,特别是变频技术。由于变频技术通过改变频率调整压缩机功率,因此,应用了变频技术的空调机一方面降低了开关损耗,另一方面提高了低频运转时的能效。实验证明:无论压缩式定速空调系统几次提效,增加变频技术都要再实现节能超过30%以上。就此,专家认为,在空调行业多种节能技术的应用中,变频技术是当前最为有效、最先进和最成熟的技术,应该成为空调节能技术的主流发展方向。
据专家粗略估算,如果将空调的平均效率提高10%,每年就可节省3.7GW的发电量,为国家节约16亿元人民币;而如果将全国在用空调全部换成变频空调则空调的平均能效至少可提高30%,每年可为国家节约48亿元人民币。
资料显示,在能源稀缺的日本,变频空调已经达到95%以上的市场份额。我国自1996年由海信首家引进变频技术后,目前各企业已经掌握了变频空调的多项核心技术。据悉,为有效促进节能技术的应用,国家发改委、国家质检总局、中国标准化研究院正在开展我国能效标识制定及空调能效标准的研究制定工作。
空调产量扩大压缩机缺口600万台
2004-9-22 9:31:00 中国工业报
随着钢材价格的回落,钢材已不再是空调厂家的成本瓶颈。但从国内外各大空调压缩机厂家传来的消息,我国空调压缩机市场供不应求的情况更加严重,为此不少压缩机厂家都在扩产。而为了摆脱上游资源的制约,国内的空调厂家也开始掀起与压缩机巨头合资建厂的高潮。
当压缩机紧缺成为今夏的一大“亮点”后,许多人对此表示不解,为什么会缺?业内甚至有传言,压缩机厂家有意减产,保持适度短缺。
事实上,近年来国内空调生产规模大幅度扩张的趋势已经让业内人士有所担心---无限制的产能膨胀,接近“零”利润的恶性竞争,使空调产业走上了一条危险的道路。在今年压缩机大面积短缺的背后,正是空调整机产量进一步扩大的显现。
空调压缩机缺口600万台
据统计,2003年全国空调器的产量为4812.5万台(包括外销),空调压缩机产量为3570万台(包括外销),从这两个数据对比可以看出,去年,压缩机的供应缺口已经凸显。
据业内人士估计,即使今年三星压缩机等厂家大幅度增产,但由于空调产销量增长幅度很大,2004年空调压缩机仍然会有500万~700万台的缺口。
2003年才在中国建厂的苏州三星压缩机,产能已经从去年的100万台迅速上升到300万台,主要是保证三星空调的供应。以生产空调压缩机为主的上海日立电器,由于出口和内销市场两线畅旺,日立压缩机工厂正满负荷生产,但依然满足不了目前的订单需求。按目前的生产进度看,日立压缩机在2004年度的产销量有望突破800万台。
很显然,空调压缩机已经步入全线告急的卖方市场时期。上海日立电器、松下万宝、广东美芝、广州三菱、西安大金、西安庆安等企业出现了供货紧张的情况。业内人士分析,空调压缩机行业在未来两年内都会呈现供不应求的趋势。
大量出口导致供需失衡
专家分析认为,造成今年空调压缩机供应紧张的最主要原因是空调出口增加,同时,内销量也小幅度上涨。欧洲、美洲、东南亚等地开始大量地购买中国的空调。
近年来出口量的猛增,已经让许多空调厂家尝到海外市场的甜头,纷纷把目光瞄准这块“蛋糕”。而国内市场过分竞争的结果也客观上促使空调企业寻找新的突破口,因此,中国制造的空调在全球市场实现销售。
为了抓住海外市场,有些空调企业甚至不惜放弃一部分内销。以奥克斯为例,今年上半年空调出货量只安排了27万套的生产计划,其中用于内销的只有12万套。业内人士认为,压缩机投资周期较长、关键零部件的投入较大也是出现供需失衡的重要原因。据悉,一条产能100万台的空调压缩机生产线至少需投资2500万美元。高成本的风险导致压缩机产量不可能在短时间内得到很大提高。
上下游走向联合
在压缩机紧缺的情况下,国内空调生产厂家被迫作出调整,有的舍弃一些型号空调器的生产,有的则由于空调出口的利润大于内销,宁可保出口,这更使国内空调市场出现了局部失衡的状况。而格力、海尔、美的等有实力的企业则开始着手建立自己的压缩机生产基地。
在这方面起步最早的是美的。美的早在1999年就接手了生产空调压缩机的东芝-万家乐的合资方万家乐的40%股权和东芝持有的20%的股权,成立了产能为200万台的美芝空调压缩机公司,此后产能扩张到近500万台。而今年4月初,
美的公司更是宣布计划斥资3845万元,与东芝开利成立新的以高端压缩机为主营业务的合资公司,产能超过300万台,用自己的压缩机使美的空调的成本大大降低。
为改变这样的被动状况,海尔集团今年5月也宣布将与台湾声宝集团合资设立年产200万台的冷气压缩机厂。据声宝集团负责人介绍,地点将设在海尔总部的青岛,而海尔去年向声宝集团旗下的瑞智精密采购的压缩机为20万台,今年将跃增至100万台。由于海尔对制冷关键零部件压缩机的需求量巨大,双方已达成在海尔总部青岛设立压缩机厂的共识,主要以后段加工、组装为主。
格力也注意到上游供应紧张潜在的威胁,因此开始启动整合旗下压缩机企业,最大限度地保证格力空调的生产需求。
不过也有专家指出,现在中国的空调市场,虽然在一定时间内可能会出现一些型号的短缺,但总体来说,其产能是供过于求的。在这样的情况下,如果盲目地扩大压缩机的产能,可能会重蹈空调业的覆辙。
空调压缩机宣布告急
据保守估计,2004年空调压缩机至少有500万台到700万台的缺口。目前,松下万宝、西安大金等公司都出现了供货紧张。
近日,松下电器宣布,9月21日将与日本大金工业株式会社合资成立一家“大金电器机械(苏州)有限公司”。(日本大金工业株式会社与日本松下电器株式会社日前达成了有关联手生产空调电机的合作协议:将于本月在苏州共同投资成立“大金电器机械(苏州)有限公司”,并将于今年12月份起开始生产、销售用于空调压缩机中的电机。)
据了解,在即将成立的“大金电器机械(苏州)有限公司”的投资中,大金工业的出资比例占60%,松下电器的出资比例占40%。
缺货500万台
作为空调核心部件的压缩机市场,在我国目前正面临着供不应求的局面。
来自中国家用电器协会的资料,2003年全国空调压缩机产量为3570万台(包括外销),全国空调器的产量为4812.5万台(包括外销),两者存在一定缺口。
大金(中国)投资有限公司企画部宫藤部长西安大金庆安压缩机有限公司业务科一位先生告诉记者:“目前我们的年销量在70万台左右,还不能满足市场上的需求。”
为摆脱来自上游资源的制约,不少下游厂商纷纷联手行动。有些空调厂家选择了与压缩机巨头合作;有些则选择与生产压缩机的电机厂商进行合作,松下与大金的合资便是一例。
合资公司位于苏州工业园区,建筑面积3300平方米,总资产为2080万美元,松下和大金的出资比例为4:6。合资公司的总经理将由大金公司任命,预计2005年的员工将达到350人,销售额将实现3500万美元。
今年12月,合资公司将开始生产、销售用于空调用压缩机的全封闭式电机,其中包括大金公司压缩机用的自产的电机,以及松下电器电机公司提供给大金公司的电机。
之所以选择苏州,是为了让新公司和去年年底建立的大金机电设备(苏州)有限公司比邻而居。新公司将主要用来生产空调用的压缩机,预计初期产量为60万台,两三年后产能将扩充到200万台。生产的电机主要用于大金在国内的压缩机生产厂商,未来还将向日本本土和国外市场供应。
大金(中国)投资有限公司企画部宫藤部长说:“以前两家就有过很好的合作基础。我们的电机变频技术比较领先,而松下有着很好的生产工艺和成本优势。”
据悉,两家共有的合作一是共同开发节省能源的空调的生产协作,二是大金向松下提供商务用空调,三是委托松下生产小型室内空调。
3年图增300亿
木元哲说:“选择大金,因为它的电机马达技术非常精湛,我们的马达使用效果也很好。双方的合作将加大各自优势。”
他强调,而今已不是一家公司制定战略、单枪匹马闯天下的时代了。特别是在大规模投资以及关键元器件的合作上,需要几家大公司强强联手。
所以在很多家电产品上,松下选择了结交强势盟友,例如液晶电视产品,与东芝、日立有所合作,电话产品则与索尼爱立信牵手。
木元哲说:“过去松下海外市场销售额最多的是东南亚,未来将向中国转移。”
7月29日,松下电器产业株式会社公布了2004年度第一季度(4月1日-6月30日)决算报告。销售总额为21,020亿日元,来自海外市场的为10,492亿日元,比去年同期增长了112%,其中来自中国的销售额为1855亿日元(约合141亿元人民币)。
而2003年,松下电器在中国市场的销售额为400亿人民币。
而松下总部赋予木元哲的任务是实现两大目标———2005年中国国内生产700亿元人民币”,“2006年中国国内销售700亿元人民币”。
木元哲说:“如果实现了第二个700亿元,那么中国国内销售的增加额部分,将成为全松下电器连结决算上的‘增收’,其经营贡献将非常巨大。因此,我们要迅速进行改革,将所有经营活动的能量聚集在实现后一目标上。”
他认为,在剩余的两年里,“要在中国尽快创建一个坚强有力的事业集合体”,不是目前的小规模事业,而是要“创造巨大的事业核心”。
新型汽车空调压缩机高效环保
首款具有自主知识产权的新型环保汽车空调压缩机——旋叶式汽车空调压缩机,在浙江中宝实业(集团)股份有限公司试制成功后,现已通过各项检测与验证。
据了解,该型压缩机由浙江中宝实业(集团)股份有限公司与流体机械与压缩机国家研究所合作研制。与目前市场主流的斜盘式、活塞式压缩机比较,旋叶式汽车空调压缩机具有巨大的技术优势。
首先,该压缩机不设吸气阀片,无吸气损失,容积效率可达85%左右。其次,旋叶式压缩机属于回转式,五个叶片均匀分布在圆周上,平衡性相当好、输气连续、气压波动小、振动小,运行时对汽车的冲击小,而且适于高速运转,符合当今汽车速度“越来越快”的要求。第三,旋叶式压缩机设计有特殊的供油系统,采用喷油润滑,进一步降低了运行时的噪音,提高了机械性能,降低了功耗,保证了汽车的动力性能。第四,该型压缩机带有过热保护器和卸压阀,能在空调系统出现异常温度过高、排气压力偏高时启动自保护功能。第五,该压缩机结构简单紧凑,零部件少,重量轻,符合汽车零部件的小型轻量化要求,易损件少,维修方便。第六,为适应目前的环保要求,该型压缩机选用目前最合理的替代冷媒,并在结构上采用了针对性的设计。
变频空调压缩机及变频调速系统的技术现状(1)
作者: 佚名 发布时间: 2004-6-10
摘要 本文介绍了三种常见制冷用变频压缩机的发展和技术现状,并从逆变器,微控制器,PWM波的生成方法以及变频压缩机所用电机等4个方面对变频调速系统进行了探讨。
关键词 变频压缩机 变频调速系统 技术现状
1 引言
由于传统的制冷系统采用定速压缩机,因此人们对制冷系统及压缩机的研究重点一直是在名义工况和额定转速下稳态工作时的效率和其它工作特性上。传统的制冷系统采用定转速压缩机,实行开关控制,利用压缩机上附带的鼠笼式电动机驱动压缩机,从而调节蒸发温度。这种控制方式使蒸发温度波动较大,容易影响被冷却环境的温度。压缩机电机在工作过程中要不断克服转子从静止到额定转速变化过程中所产生的巨大转动惯量,尤其是带着负荷启动时,启动力矩要高出运行力矩许多倍,其结果不仅要额外耗费电能,而且会加剧压缩机运动部件的磨损。另外这种运行方式在启动过程中还会产生较大的振动、噪声以及冲击电流,引起电源电压的波动,因此应采用变频压缩机替代定转速压缩机,从而避免这种频繁的起停过程。
而变频调速技术主要由以下4个方面的关键技术组成:逆变器,微控制器,PWM波的生成以及变频压缩机的电机选择。
2 三种变频压缩机的研究状况
针对变频压缩机的研究,是从往复活塞机开始的,但由于其往复运动的特点,影响到变频特性的发挥;从而转到滚动转子式压缩机、涡旋压缩机等回转式压缩机上来,大大提高了压缩机的性能。总体说来,实验研究居多,而理论分析较少。
2.1 往复式活塞压缩机
日本东芝公司在1980年开发了往复式变频压缩机,又在1981年开发了转子式变频压缩机,文献[1]给出这两种机器的制冷量和总效率随频率变化的实验数据,从中可以看出往复式在频率为25~75Hz时,效率高;而转子式在30~90Hz时,效率高。并且两种机型均存在效率最高频率。在大于此频率时效率缓慢降低,小于此频率时,效率则下降很快。另外,Scalabrin测量一台可变速的开启式往复压缩机在不同转速下的制冷量和输入功率,他指出这台压缩机的容积效率在转速为1000rpm时最高,而等熵效率和制冷系数随转速的降低而增高[2]。Krueger讨论了BPM电机及变频器的设计,对转速在2000~5000rpm的冰箱和往复式压缩机进行了实验研究,得到压缩机的转速为3000~5000rpm时制冷系数最高;而文献[3]则给出了其对冰箱用往复式压缩机的性能试验和模拟计算结果,在其研究的转速范围内2000~4000rpm,制冷系数随转速的增加而降低。还有学者对往复式变频压缩机的热力性能进行了仿真研究,计算了压缩机内各部位的换热量和压力损失。
2.2 滚动转子式压缩机
在1984年,日本东芝公司的Sakurai和美国普渡大学的Hamilton建立了简单的滚动转子式压缩机的摩擦损失模型[4],并选取不同的边界摩擦系数和制冷剂在油中的溶解度计算了不同的转速下的摩擦功耗。其结果与实验值相比较,偏差较大。文献[5]叙述了日立公司1983年批量生产的变频转子压缩机在结构和材料上的改进。文献[6]研究了单缸和双缸转子压缩机的转速波动,讨论了电流频率减小时,压缩机性能降低的原因。文献[7]采用低密度和铝合金制作的滑片和转子以降低高转速时滑睡瑟转子间的接触力和转子轴承承载。文献[8]简单分析了适当降低滑片的质量和厚度可以提高变频转子压缩机的效率,并给出了气缸、转子和滑处的温度及应力分布的有限元分析结果。Liu和Soedel分析了变频转子压缩机的吸气和排气气流脉动[9,10]和吸气管气缸间的传热及压缩机的温度分布[11],讨论了影响变频转子压缩机容积效率和气缸压缩过程效率的因素,给出了他们用计算机模拟计算出的在不同转速下的容积效率和压缩过程效率,从实验数据和文献[1]的实验可以看出,其计算的容积效率随转速的增大而很快的增大。
2.3 涡旋式压缩机
涡旋式压缩机的原理早在1886年意大利的专利文献[12]论及到了,1905年法国工程师Creux正式提出涡旋式压缩机原理及结构,并申请美国专利[13]。涡旋式压缩机是一种新型的容积式压缩机,具有结构紧凑、效率高、可靠性强、噪声低等特点,尤其是用于变频控制运行。但由于没有数控加工技术和缺乏对轴向力平衡问题的妥善解决方法,因而长期未能完成其实用化。进入70年代,美国A.D.L公司完成富有成效的研究,首先解决了涡旋盘端部磨损补偿的密封技术。并在此基础上与瑞士合作开发了多种工质的涡旋式压缩机样机。涡旋式压缩机的真正规模生产始于日本。1981年日本三电(SANDEN)公司开始生产用于汽车空调的涡旋式压缩机,1983年日立公司开始生产2~5Hp用于房间空调的涡旋式压缩机。此外,在美国,自Copeland公司1987年建立涡旋式压缩机生产线推出其
产品后,Carrier、Trane、Tecumseh等公司也分别设厂生产高质量的涡旋式压缩机。而变频涡旋压缩机已应用于柜式空调器上,节能效果明显,制冷系数提高20%左右,成为目前涡旋压缩机的一个研究热点。
变频空调压缩机及变频调速系统的技术现状(2)
作者:杨过|aspking@ 转贴自:新华网
变频空调压缩机及变频调速系统的技术现状(2) 3 变频调速技术的发展及现状变频调速技术适应于节能降耗和舒适性的要求,目前已应用于新一代的空调器上,在90年代初进入国内空调市场,其核心是:逆变器、微控制器、PWM波的生成和变频压缩机的电机。
3.1 逆变器
变频空调的核心部件是变频器,其主要电路采用交-直-交电压型方式。交-直过程一般采用单相二级管不可控直接整流,直-交过程一般采用6管三相逆变器,另有一个辅助电源,一个逆变器控制器和相应的驱动电路。
早期的变频器采用分立元件构成,整流器采用单相倍压整流电路,逆变器由6只分立的功率晶体管(GTR)构成。这种电路复杂,可靠性差。目前大部分厂家采用的逆变桥由6个绝缘栅极晶体管(IGBT)组成,其综合了 MOSFET和GTR的优点,开关频率高、驱动功率小。随着智能功率模块(IPM)技术的发展应用,IPM正在逐步取代普通IGBT模块。由于IPM内部既有IGBT的棚极驱动和保护逻辑,又有过流、过(欠)压、短路和过热探测以及保护电路,提高了变频器的可靠性和可维护性。另外,IPM的体积与普通IGBT模块不相上下,价格也比较接近,因此目前应用较为广泛。比较成功的产品如:日本三菱电机公司所生产的PM20CSJ060型以及日本新电元公司生产的TM系列IPM模块等。
功率因素校正(PFC)环节和逆变桥集成是新一代的空调器逆变电源技术。PFC技术的应用不但可以极大改善电网的工作环境,减少输电线的损耗,而且在变频工作时可以减小输入端电感和输出端电容器,减小模块体积。因此PFC环节和IPM逆变桥集成一体化是家用空调器发展的必然。
3.2 微控制器
微电子技术的发展使变频调速的实现手段发生了根本的变化,从早期的模拟控制技术发展数字控制技术。目前国外一些跨国公司的微控制器产品占据着主要的市场,如:Motorola公司的MC68HC08MP16、Intel公司的80C196MC、三菱公司的M37705等。这些公司的产品性能价格比较高、功能强大,如带有A/D转换器、PWM波形发生器、LED/LCD驱动等,且一般都有OTP产品以及功耗低可长期稳定的工作。微控制器目前主要由单片机向DSP(信号处理器)过渡。以目前应用比较广泛的TI公司的TMS320C240为例,其具有:50Ns的指令周期,544字的RAM,16K的EEPROM,12个PWM通道,三个16位计数器,两个10位A/D转换,WATCHDOG,串行通讯口,串行外围接口等,采用 DSP,可使控制电路简单,而且控制功能强大。
3.3 PWM波的生成在家用空调器中,目前国内大部分厂家采用常规的SPWM方法,在国外,在部分厂家以采用磁通跟踪型SPWM生成方法,该方法以不同的开关模式在电机中产生的实际磁通去逼近定子磁链的给定轨迹—理想磁通圆,即用空间电压矢量的方法决定逆变器的开关状态,以形成PWM波形,该方法电压利用率高,低频谐波转矩小,频率变化范围宽、运行稳定,具有比较好的控制性能。近期出现的PAM控制(Pulse Amplitude Modulation)不采用载波频率进行整流,而直
接改变电压,减少了整流所需的能耗,提高了变频器的工作效率,满足了节电和降低高次谐波的要求,使供暖能力得到提高。
3.4 变频压缩机的电机
变频压缩机电机主要分为交流异步电动机和直流无刷电动机两种。目前国内一些大的压缩机生产厂家如:万宝、松下、上海日立、东芝万家乐等已有能力生产变频压缩机(包括交流机和直流机),交流电动机成本低,制造工艺简单,但其节能效果较差。直流无刷电机拖动由无刷电机本身,转子位置传感器和电子换向开关组成。转子磁极为永磁体,电枢绕组采用自控式换流,定子旋转磁场与转子磁极同步旋转,通常采用按转子磁场定向的定子电流矢量变换控制,既有普通直流电机良好的调速性能和启动性能,又从根本上消除了换向火花、无线电干扰的弊端,具有寿命长、可靠性高和噪声低,控制方便等优点。以1998年三菱电机公司开发的适用于空调压缩机的节能高效直流无刷电机为例,其具有:转子上安装了8块V字型永久磁体。磁体为埋入式,转子不会在不锈钢外壳中因涡流因而产生损耗;采用了新的压缩机电机驱动方式,效率比普通的无刷电机高,但是这种压缩机电机的价格较高。 开关磁阻电动机(SRM)是80年代新推出的变速传动系统,由磁阻电动机和控制器组成,是新一代机电一体化产品。该电机结构十分简单,但是比普通磁阻电动机多了转子位置检测器(一般为光电检测),总体上比较流异步电动机简单、坚固和便宜,又因为绕组电流是直流脉冲,只需整流,无需逆变,所以控制电路简单。目前有关SRM的理论尚不够完善,低速时,转矩有些脉动,噪声和震动较大,转速的稳态精度不够高等,有待今后进一步研究解决。
值得注意的是,国外针对变频空调器重新设计了压缩机,把电机从传统的单相电容电机改进为三相交流电机,以具有良好的调速性能。为了适应国内目前大量生产和使用的传统压缩机的变频调速。有必要开发出单相电容电机的变频器。
2024年1月8日发(作者:潘海桃)
什么是变频空调?
一般空调机由于电源频率50Hz是固定的,所以压缩机的转速是固定的,也就是被称为“空调机血液”的冷媒(氟利昂)的循环是恒量的,在一定时间内冷媒的循环量越大,空调机的输出功率就越高。也就是说,压缩机的转速决定了空调机的输出功率。
而变频空调是一种使用变频压缩机和模糊控制技术的空调器,能根据室内气温的变化,调节制冷速度。具有低噪音、耗能低等特点。一个15平方米的房间,变频空调比定频式调温速度快6?10分钟。达到设定温度后,变频空调又能以仅为定频空调10%的功率低速运转,以调节温度细微损耗,维持恒温状态。试验显示,较之定频空调,变频空调噪音低5?6分贝,寿命长5?8年,是空调市场未来的发展方向。
数字直流变频空调是采用数字直流压缩机的空调。高效数字直流变频压缩机的独特优点在于它摒弃了普通变频空调压缩机原有的“交流电压-直流电压-交流电压-变转速方式交流电机”的循环工作方式,采用先进的“交流电压-直流电压-变转速方式数字电机”控制技术,减少电流在工作中转变次数,使电能转化效率大大提高。
其次数字直流变频空调的风机要采用数字电机。数字电机是指采用数字脉冲信息控制的,转速非常精确的电机,在电机反向转动和改变转速期间能够实现减速加速的完全控制以保证风机以最佳方式进行平稳安静地运转。同时避免了交流电机引起的交流噪音,大大地降低了运转噪音。第三,要采用数字处理的传感器。传感器是环境温度与空调温控系统对话的窗口。也就是说,环境温度稍有变化,传感器就会准确无误地将这种变化传达给压缩机与风机系统,进行调温,使室内温度始终处于一种近似恒温状态。精确的调温,使室内舒适度更高。
数字压缩机的节能效果,就如同一只灯泡,在没有采用数字化处理之前,假使电能30%用来发光,70%用来发热,如果采用数字化之后,70%的电能转化成了光,30%的电能转化成了热能,其节能效果显而易见。
序言:
站在地球环保角度,人们都期盼降低能耗。从日本国内一般家用电器的耗电量来看,家用房间空调的耗电量最多,大约占总耗电量1/4左右。目前,家用房间空调的安装台数呈现出年年增长趋势,仅日本国内大约就有700万台,全世界每年大约增加3300万台新空调。因此,发展高效率家用房间空调,对于降低耗电量非常重要。
近几年,为了提高家用房间空调的COP值,人们要求提高压缩机的电机效率。转子由鼠笼型感应电机或转子表面配置永久磁铁、套上不锈钢等非磁性材料的SPM电机,正向图1所示采用转子中埋入永久磁铁的IPM电机转变。定子也从分布绕组电机转向了铜损低的集中绕组电机。
目前虽然电机本身正在向高效化方向发展,但是当我们把电机安装在空调中,对空调的效率进行评价时,往往会发现电机本身效率的提高并不完全能在空调整机效率上得到反映。本报告,不是为了追求空调压缩机用电机本身的高效化,而是证明作为房间空调的一个结构要素,提高电机的效率对空调评价和开发的必要性。此外,本报告还介绍了未来家用空调压缩机用高效IPM电机的研究趋势。
小结:
为了使家用房间空调具有比较高的能效指标,本文对围绕压缩机用电机开发方面研究课题其动向进行了介绍。电机本身效率的提高并不一定完全能在空调整机效率上得到反映。应将其可作为空调系统的一个要素来进行评价、设计。今后为了进一步提高整机能效,对构成整机系统的压缩机、功率转换器等其它要素的研究,将变得越来越重要。
变频技术将成为空调节能主流
2003-11-26 7:21:00 中国工业报
由中国标准化研究院主办,中国电子商务协办的“中国空调节能技术方向专家研讨会”日前在京召开。来自国家发改委、国家标准化管理委员会、中国家电协会、中国标准化研究院、清华大学、北京工业大学、天津大学、中国家用电器研究院等部门和单位的专家参加会议。海信、美的、上海日立等空调企业有关人士应邀参会并发言。
当前,能源问题正成为世界各国最棘手的问题,许多国家开始对能源消耗大户--家电产品实施严格的能耗指标控制。据统计,目前我国家用电器的年耗电量为400亿千瓦时以上,尤其是随着空调的进一步普及,最近几年的夏季,我国许多城市都出现了由于用电紧张,供电部门被迫实施强制性错峰用电的现象,影响了居民的正常生活和企业的生产经营。
出席本次会议的专家认为,节能刻不容缓,空调节能刻不容缓,积极开展节能技术的研发应该成为国家政策导向及空调企业倾力发展的技术方向。据介绍,空调节能技术共分三种:一是节能元件与节能技术的应用;二是改善空调设计,优化结构参数;三是运行中的节能控制,即变容量控制技术,特别是变频技术。由于变频技术通过改变频率调整压缩机功率,因此,应用了变频技术的空调机一方面降低了开关损耗,另一方面提高了低频运转时的能效。实验证明:无论压缩式定速空调系统几次提效,增加变频技术都要再实现节能超过30%以上。就此,专家认为,在空调行业多种节能技术的应用中,变频技术是当前最为有效、最先进和最成熟的技术,应该成为空调节能技术的主流发展方向。
据专家粗略估算,如果将空调的平均效率提高10%,每年就可节省3.7GW的发电量,为国家节约16亿元人民币;而如果将全国在用空调全部换成变频空调则空调的平均能效至少可提高30%,每年可为国家节约48亿元人民币。
资料显示,在能源稀缺的日本,变频空调已经达到95%以上的市场份额。我国自1996年由海信首家引进变频技术后,目前各企业已经掌握了变频空调的多项核心技术。据悉,为有效促进节能技术的应用,国家发改委、国家质检总局、中国标准化研究院正在开展我国能效标识制定及空调能效标准的研究制定工作。
空调产量扩大压缩机缺口600万台
2004-9-22 9:31:00 中国工业报
随着钢材价格的回落,钢材已不再是空调厂家的成本瓶颈。但从国内外各大空调压缩机厂家传来的消息,我国空调压缩机市场供不应求的情况更加严重,为此不少压缩机厂家都在扩产。而为了摆脱上游资源的制约,国内的空调厂家也开始掀起与压缩机巨头合资建厂的高潮。
当压缩机紧缺成为今夏的一大“亮点”后,许多人对此表示不解,为什么会缺?业内甚至有传言,压缩机厂家有意减产,保持适度短缺。
事实上,近年来国内空调生产规模大幅度扩张的趋势已经让业内人士有所担心---无限制的产能膨胀,接近“零”利润的恶性竞争,使空调产业走上了一条危险的道路。在今年压缩机大面积短缺的背后,正是空调整机产量进一步扩大的显现。
空调压缩机缺口600万台
据统计,2003年全国空调器的产量为4812.5万台(包括外销),空调压缩机产量为3570万台(包括外销),从这两个数据对比可以看出,去年,压缩机的供应缺口已经凸显。
据业内人士估计,即使今年三星压缩机等厂家大幅度增产,但由于空调产销量增长幅度很大,2004年空调压缩机仍然会有500万~700万台的缺口。
2003年才在中国建厂的苏州三星压缩机,产能已经从去年的100万台迅速上升到300万台,主要是保证三星空调的供应。以生产空调压缩机为主的上海日立电器,由于出口和内销市场两线畅旺,日立压缩机工厂正满负荷生产,但依然满足不了目前的订单需求。按目前的生产进度看,日立压缩机在2004年度的产销量有望突破800万台。
很显然,空调压缩机已经步入全线告急的卖方市场时期。上海日立电器、松下万宝、广东美芝、广州三菱、西安大金、西安庆安等企业出现了供货紧张的情况。业内人士分析,空调压缩机行业在未来两年内都会呈现供不应求的趋势。
大量出口导致供需失衡
专家分析认为,造成今年空调压缩机供应紧张的最主要原因是空调出口增加,同时,内销量也小幅度上涨。欧洲、美洲、东南亚等地开始大量地购买中国的空调。
近年来出口量的猛增,已经让许多空调厂家尝到海外市场的甜头,纷纷把目光瞄准这块“蛋糕”。而国内市场过分竞争的结果也客观上促使空调企业寻找新的突破口,因此,中国制造的空调在全球市场实现销售。
为了抓住海外市场,有些空调企业甚至不惜放弃一部分内销。以奥克斯为例,今年上半年空调出货量只安排了27万套的生产计划,其中用于内销的只有12万套。业内人士认为,压缩机投资周期较长、关键零部件的投入较大也是出现供需失衡的重要原因。据悉,一条产能100万台的空调压缩机生产线至少需投资2500万美元。高成本的风险导致压缩机产量不可能在短时间内得到很大提高。
上下游走向联合
在压缩机紧缺的情况下,国内空调生产厂家被迫作出调整,有的舍弃一些型号空调器的生产,有的则由于空调出口的利润大于内销,宁可保出口,这更使国内空调市场出现了局部失衡的状况。而格力、海尔、美的等有实力的企业则开始着手建立自己的压缩机生产基地。
在这方面起步最早的是美的。美的早在1999年就接手了生产空调压缩机的东芝-万家乐的合资方万家乐的40%股权和东芝持有的20%的股权,成立了产能为200万台的美芝空调压缩机公司,此后产能扩张到近500万台。而今年4月初,
美的公司更是宣布计划斥资3845万元,与东芝开利成立新的以高端压缩机为主营业务的合资公司,产能超过300万台,用自己的压缩机使美的空调的成本大大降低。
为改变这样的被动状况,海尔集团今年5月也宣布将与台湾声宝集团合资设立年产200万台的冷气压缩机厂。据声宝集团负责人介绍,地点将设在海尔总部的青岛,而海尔去年向声宝集团旗下的瑞智精密采购的压缩机为20万台,今年将跃增至100万台。由于海尔对制冷关键零部件压缩机的需求量巨大,双方已达成在海尔总部青岛设立压缩机厂的共识,主要以后段加工、组装为主。
格力也注意到上游供应紧张潜在的威胁,因此开始启动整合旗下压缩机企业,最大限度地保证格力空调的生产需求。
不过也有专家指出,现在中国的空调市场,虽然在一定时间内可能会出现一些型号的短缺,但总体来说,其产能是供过于求的。在这样的情况下,如果盲目地扩大压缩机的产能,可能会重蹈空调业的覆辙。
空调压缩机宣布告急
据保守估计,2004年空调压缩机至少有500万台到700万台的缺口。目前,松下万宝、西安大金等公司都出现了供货紧张。
近日,松下电器宣布,9月21日将与日本大金工业株式会社合资成立一家“大金电器机械(苏州)有限公司”。(日本大金工业株式会社与日本松下电器株式会社日前达成了有关联手生产空调电机的合作协议:将于本月在苏州共同投资成立“大金电器机械(苏州)有限公司”,并将于今年12月份起开始生产、销售用于空调压缩机中的电机。)
据了解,在即将成立的“大金电器机械(苏州)有限公司”的投资中,大金工业的出资比例占60%,松下电器的出资比例占40%。
缺货500万台
作为空调核心部件的压缩机市场,在我国目前正面临着供不应求的局面。
来自中国家用电器协会的资料,2003年全国空调压缩机产量为3570万台(包括外销),全国空调器的产量为4812.5万台(包括外销),两者存在一定缺口。
大金(中国)投资有限公司企画部宫藤部长西安大金庆安压缩机有限公司业务科一位先生告诉记者:“目前我们的年销量在70万台左右,还不能满足市场上的需求。”
为摆脱来自上游资源的制约,不少下游厂商纷纷联手行动。有些空调厂家选择了与压缩机巨头合作;有些则选择与生产压缩机的电机厂商进行合作,松下与大金的合资便是一例。
合资公司位于苏州工业园区,建筑面积3300平方米,总资产为2080万美元,松下和大金的出资比例为4:6。合资公司的总经理将由大金公司任命,预计2005年的员工将达到350人,销售额将实现3500万美元。
今年12月,合资公司将开始生产、销售用于空调用压缩机的全封闭式电机,其中包括大金公司压缩机用的自产的电机,以及松下电器电机公司提供给大金公司的电机。
之所以选择苏州,是为了让新公司和去年年底建立的大金机电设备(苏州)有限公司比邻而居。新公司将主要用来生产空调用的压缩机,预计初期产量为60万台,两三年后产能将扩充到200万台。生产的电机主要用于大金在国内的压缩机生产厂商,未来还将向日本本土和国外市场供应。
大金(中国)投资有限公司企画部宫藤部长说:“以前两家就有过很好的合作基础。我们的电机变频技术比较领先,而松下有着很好的生产工艺和成本优势。”
据悉,两家共有的合作一是共同开发节省能源的空调的生产协作,二是大金向松下提供商务用空调,三是委托松下生产小型室内空调。
3年图增300亿
木元哲说:“选择大金,因为它的电机马达技术非常精湛,我们的马达使用效果也很好。双方的合作将加大各自优势。”
他强调,而今已不是一家公司制定战略、单枪匹马闯天下的时代了。特别是在大规模投资以及关键元器件的合作上,需要几家大公司强强联手。
所以在很多家电产品上,松下选择了结交强势盟友,例如液晶电视产品,与东芝、日立有所合作,电话产品则与索尼爱立信牵手。
木元哲说:“过去松下海外市场销售额最多的是东南亚,未来将向中国转移。”
7月29日,松下电器产业株式会社公布了2004年度第一季度(4月1日-6月30日)决算报告。销售总额为21,020亿日元,来自海外市场的为10,492亿日元,比去年同期增长了112%,其中来自中国的销售额为1855亿日元(约合141亿元人民币)。
而2003年,松下电器在中国市场的销售额为400亿人民币。
而松下总部赋予木元哲的任务是实现两大目标———2005年中国国内生产700亿元人民币”,“2006年中国国内销售700亿元人民币”。
木元哲说:“如果实现了第二个700亿元,那么中国国内销售的增加额部分,将成为全松下电器连结决算上的‘增收’,其经营贡献将非常巨大。因此,我们要迅速进行改革,将所有经营活动的能量聚集在实现后一目标上。”
他认为,在剩余的两年里,“要在中国尽快创建一个坚强有力的事业集合体”,不是目前的小规模事业,而是要“创造巨大的事业核心”。
新型汽车空调压缩机高效环保
首款具有自主知识产权的新型环保汽车空调压缩机——旋叶式汽车空调压缩机,在浙江中宝实业(集团)股份有限公司试制成功后,现已通过各项检测与验证。
据了解,该型压缩机由浙江中宝实业(集团)股份有限公司与流体机械与压缩机国家研究所合作研制。与目前市场主流的斜盘式、活塞式压缩机比较,旋叶式汽车空调压缩机具有巨大的技术优势。
首先,该压缩机不设吸气阀片,无吸气损失,容积效率可达85%左右。其次,旋叶式压缩机属于回转式,五个叶片均匀分布在圆周上,平衡性相当好、输气连续、气压波动小、振动小,运行时对汽车的冲击小,而且适于高速运转,符合当今汽车速度“越来越快”的要求。第三,旋叶式压缩机设计有特殊的供油系统,采用喷油润滑,进一步降低了运行时的噪音,提高了机械性能,降低了功耗,保证了汽车的动力性能。第四,该型压缩机带有过热保护器和卸压阀,能在空调系统出现异常温度过高、排气压力偏高时启动自保护功能。第五,该压缩机结构简单紧凑,零部件少,重量轻,符合汽车零部件的小型轻量化要求,易损件少,维修方便。第六,为适应目前的环保要求,该型压缩机选用目前最合理的替代冷媒,并在结构上采用了针对性的设计。
变频空调压缩机及变频调速系统的技术现状(1)
作者: 佚名 发布时间: 2004-6-10
摘要 本文介绍了三种常见制冷用变频压缩机的发展和技术现状,并从逆变器,微控制器,PWM波的生成方法以及变频压缩机所用电机等4个方面对变频调速系统进行了探讨。
关键词 变频压缩机 变频调速系统 技术现状
1 引言
由于传统的制冷系统采用定速压缩机,因此人们对制冷系统及压缩机的研究重点一直是在名义工况和额定转速下稳态工作时的效率和其它工作特性上。传统的制冷系统采用定转速压缩机,实行开关控制,利用压缩机上附带的鼠笼式电动机驱动压缩机,从而调节蒸发温度。这种控制方式使蒸发温度波动较大,容易影响被冷却环境的温度。压缩机电机在工作过程中要不断克服转子从静止到额定转速变化过程中所产生的巨大转动惯量,尤其是带着负荷启动时,启动力矩要高出运行力矩许多倍,其结果不仅要额外耗费电能,而且会加剧压缩机运动部件的磨损。另外这种运行方式在启动过程中还会产生较大的振动、噪声以及冲击电流,引起电源电压的波动,因此应采用变频压缩机替代定转速压缩机,从而避免这种频繁的起停过程。
而变频调速技术主要由以下4个方面的关键技术组成:逆变器,微控制器,PWM波的生成以及变频压缩机的电机选择。
2 三种变频压缩机的研究状况
针对变频压缩机的研究,是从往复活塞机开始的,但由于其往复运动的特点,影响到变频特性的发挥;从而转到滚动转子式压缩机、涡旋压缩机等回转式压缩机上来,大大提高了压缩机的性能。总体说来,实验研究居多,而理论分析较少。
2.1 往复式活塞压缩机
日本东芝公司在1980年开发了往复式变频压缩机,又在1981年开发了转子式变频压缩机,文献[1]给出这两种机器的制冷量和总效率随频率变化的实验数据,从中可以看出往复式在频率为25~75Hz时,效率高;而转子式在30~90Hz时,效率高。并且两种机型均存在效率最高频率。在大于此频率时效率缓慢降低,小于此频率时,效率则下降很快。另外,Scalabrin测量一台可变速的开启式往复压缩机在不同转速下的制冷量和输入功率,他指出这台压缩机的容积效率在转速为1000rpm时最高,而等熵效率和制冷系数随转速的降低而增高[2]。Krueger讨论了BPM电机及变频器的设计,对转速在2000~5000rpm的冰箱和往复式压缩机进行了实验研究,得到压缩机的转速为3000~5000rpm时制冷系数最高;而文献[3]则给出了其对冰箱用往复式压缩机的性能试验和模拟计算结果,在其研究的转速范围内2000~4000rpm,制冷系数随转速的增加而降低。还有学者对往复式变频压缩机的热力性能进行了仿真研究,计算了压缩机内各部位的换热量和压力损失。
2.2 滚动转子式压缩机
在1984年,日本东芝公司的Sakurai和美国普渡大学的Hamilton建立了简单的滚动转子式压缩机的摩擦损失模型[4],并选取不同的边界摩擦系数和制冷剂在油中的溶解度计算了不同的转速下的摩擦功耗。其结果与实验值相比较,偏差较大。文献[5]叙述了日立公司1983年批量生产的变频转子压缩机在结构和材料上的改进。文献[6]研究了单缸和双缸转子压缩机的转速波动,讨论了电流频率减小时,压缩机性能降低的原因。文献[7]采用低密度和铝合金制作的滑片和转子以降低高转速时滑睡瑟转子间的接触力和转子轴承承载。文献[8]简单分析了适当降低滑片的质量和厚度可以提高变频转子压缩机的效率,并给出了气缸、转子和滑处的温度及应力分布的有限元分析结果。Liu和Soedel分析了变频转子压缩机的吸气和排气气流脉动[9,10]和吸气管气缸间的传热及压缩机的温度分布[11],讨论了影响变频转子压缩机容积效率和气缸压缩过程效率的因素,给出了他们用计算机模拟计算出的在不同转速下的容积效率和压缩过程效率,从实验数据和文献[1]的实验可以看出,其计算的容积效率随转速的增大而很快的增大。
2.3 涡旋式压缩机
涡旋式压缩机的原理早在1886年意大利的专利文献[12]论及到了,1905年法国工程师Creux正式提出涡旋式压缩机原理及结构,并申请美国专利[13]。涡旋式压缩机是一种新型的容积式压缩机,具有结构紧凑、效率高、可靠性强、噪声低等特点,尤其是用于变频控制运行。但由于没有数控加工技术和缺乏对轴向力平衡问题的妥善解决方法,因而长期未能完成其实用化。进入70年代,美国A.D.L公司完成富有成效的研究,首先解决了涡旋盘端部磨损补偿的密封技术。并在此基础上与瑞士合作开发了多种工质的涡旋式压缩机样机。涡旋式压缩机的真正规模生产始于日本。1981年日本三电(SANDEN)公司开始生产用于汽车空调的涡旋式压缩机,1983年日立公司开始生产2~5Hp用于房间空调的涡旋式压缩机。此外,在美国,自Copeland公司1987年建立涡旋式压缩机生产线推出其
产品后,Carrier、Trane、Tecumseh等公司也分别设厂生产高质量的涡旋式压缩机。而变频涡旋压缩机已应用于柜式空调器上,节能效果明显,制冷系数提高20%左右,成为目前涡旋压缩机的一个研究热点。
变频空调压缩机及变频调速系统的技术现状(2)
作者:杨过|aspking@ 转贴自:新华网
变频空调压缩机及变频调速系统的技术现状(2) 3 变频调速技术的发展及现状变频调速技术适应于节能降耗和舒适性的要求,目前已应用于新一代的空调器上,在90年代初进入国内空调市场,其核心是:逆变器、微控制器、PWM波的生成和变频压缩机的电机。
3.1 逆变器
变频空调的核心部件是变频器,其主要电路采用交-直-交电压型方式。交-直过程一般采用单相二级管不可控直接整流,直-交过程一般采用6管三相逆变器,另有一个辅助电源,一个逆变器控制器和相应的驱动电路。
早期的变频器采用分立元件构成,整流器采用单相倍压整流电路,逆变器由6只分立的功率晶体管(GTR)构成。这种电路复杂,可靠性差。目前大部分厂家采用的逆变桥由6个绝缘栅极晶体管(IGBT)组成,其综合了 MOSFET和GTR的优点,开关频率高、驱动功率小。随着智能功率模块(IPM)技术的发展应用,IPM正在逐步取代普通IGBT模块。由于IPM内部既有IGBT的棚极驱动和保护逻辑,又有过流、过(欠)压、短路和过热探测以及保护电路,提高了变频器的可靠性和可维护性。另外,IPM的体积与普通IGBT模块不相上下,价格也比较接近,因此目前应用较为广泛。比较成功的产品如:日本三菱电机公司所生产的PM20CSJ060型以及日本新电元公司生产的TM系列IPM模块等。
功率因素校正(PFC)环节和逆变桥集成是新一代的空调器逆变电源技术。PFC技术的应用不但可以极大改善电网的工作环境,减少输电线的损耗,而且在变频工作时可以减小输入端电感和输出端电容器,减小模块体积。因此PFC环节和IPM逆变桥集成一体化是家用空调器发展的必然。
3.2 微控制器
微电子技术的发展使变频调速的实现手段发生了根本的变化,从早期的模拟控制技术发展数字控制技术。目前国外一些跨国公司的微控制器产品占据着主要的市场,如:Motorola公司的MC68HC08MP16、Intel公司的80C196MC、三菱公司的M37705等。这些公司的产品性能价格比较高、功能强大,如带有A/D转换器、PWM波形发生器、LED/LCD驱动等,且一般都有OTP产品以及功耗低可长期稳定的工作。微控制器目前主要由单片机向DSP(信号处理器)过渡。以目前应用比较广泛的TI公司的TMS320C240为例,其具有:50Ns的指令周期,544字的RAM,16K的EEPROM,12个PWM通道,三个16位计数器,两个10位A/D转换,WATCHDOG,串行通讯口,串行外围接口等,采用 DSP,可使控制电路简单,而且控制功能强大。
3.3 PWM波的生成在家用空调器中,目前国内大部分厂家采用常规的SPWM方法,在国外,在部分厂家以采用磁通跟踪型SPWM生成方法,该方法以不同的开关模式在电机中产生的实际磁通去逼近定子磁链的给定轨迹—理想磁通圆,即用空间电压矢量的方法决定逆变器的开关状态,以形成PWM波形,该方法电压利用率高,低频谐波转矩小,频率变化范围宽、运行稳定,具有比较好的控制性能。近期出现的PAM控制(Pulse Amplitude Modulation)不采用载波频率进行整流,而直
接改变电压,减少了整流所需的能耗,提高了变频器的工作效率,满足了节电和降低高次谐波的要求,使供暖能力得到提高。
3.4 变频压缩机的电机
变频压缩机电机主要分为交流异步电动机和直流无刷电动机两种。目前国内一些大的压缩机生产厂家如:万宝、松下、上海日立、东芝万家乐等已有能力生产变频压缩机(包括交流机和直流机),交流电动机成本低,制造工艺简单,但其节能效果较差。直流无刷电机拖动由无刷电机本身,转子位置传感器和电子换向开关组成。转子磁极为永磁体,电枢绕组采用自控式换流,定子旋转磁场与转子磁极同步旋转,通常采用按转子磁场定向的定子电流矢量变换控制,既有普通直流电机良好的调速性能和启动性能,又从根本上消除了换向火花、无线电干扰的弊端,具有寿命长、可靠性高和噪声低,控制方便等优点。以1998年三菱电机公司开发的适用于空调压缩机的节能高效直流无刷电机为例,其具有:转子上安装了8块V字型永久磁体。磁体为埋入式,转子不会在不锈钢外壳中因涡流因而产生损耗;采用了新的压缩机电机驱动方式,效率比普通的无刷电机高,但是这种压缩机电机的价格较高。 开关磁阻电动机(SRM)是80年代新推出的变速传动系统,由磁阻电动机和控制器组成,是新一代机电一体化产品。该电机结构十分简单,但是比普通磁阻电动机多了转子位置检测器(一般为光电检测),总体上比较流异步电动机简单、坚固和便宜,又因为绕组电流是直流脉冲,只需整流,无需逆变,所以控制电路简单。目前有关SRM的理论尚不够完善,低速时,转矩有些脉动,噪声和震动较大,转速的稳态精度不够高等,有待今后进一步研究解决。
值得注意的是,国外针对变频空调器重新设计了压缩机,把电机从传统的单相电容电机改进为三相交流电机,以具有良好的调速性能。为了适应国内目前大量生产和使用的传统压缩机的变频调速。有必要开发出单相电容电机的变频器。