淺談家用變頻空調(diào)器的工作原理

孟海濤

[摘 要] 傳統(tǒng)定頻空調(diào)的壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速不變，其工作原理是根據(jù)室內(nèi)溫度控制讓壓縮機(jī)不斷地“開(kāi)、停”來(lái)維持室內(nèi)的溫度范圍，溫差較大，而且比較費(fèi)電。而變頻空調(diào)由于可以根據(jù)室內(nèi)溫度控制指令，利用變頻器將50Hz市電電壓頻率轉(zhuǎn)變?yōu)?0～130Hz的可變頻率，并將室內(nèi)溫度迅速降至設(shè)定的溫度，維持室內(nèi)溫度趨于穩(wěn)定，避免空調(diào)器壓縮機(jī)的頻繁開(kāi)停。

[關(guān) 鍵 詞] 空調(diào)；電路；技術(shù)

隨著社會(huì)的發(fā)展和人們生活水平的提高，我國(guó)空調(diào)市場(chǎng)在近幾年得到飛速發(fā)展，人們?cè)谶x購(gòu)空調(diào)器時(shí)不只關(guān)心價(jià)格更加注重空調(diào)器的節(jié)能、效果、噪音等因素。變頻空調(diào)器因其具有節(jié)能、低噪音、精度高、調(diào)溫快等優(yōu)點(diǎn)，因此變頻空調(diào)器將是空調(diào)行業(yè)今后發(fā)展的方向。

一、變頻空調(diào)器與定頻空調(diào)器的區(qū)別

由于普通定頻空調(diào)的壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速和制冷劑的循環(huán)量基本不變，在調(diào)節(jié)房間溫度時(shí)主要靠壓縮機(jī)不斷地“啟、?！眮?lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)，因此在 “啟、停”狀態(tài)不同時(shí)，房間溫度與空調(diào)設(shè)定溫度變化幅度較大。而變頻空調(diào)與定頻空調(diào)的最大區(qū)別就是可以根據(jù)房間溫度信號(hào)和設(shè)定溫度信號(hào)及時(shí)調(diào)整壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速，使空調(diào)器壓縮機(jī)在不停機(jī)的狀態(tài)下，根據(jù)房間實(shí)際需求及時(shí)調(diào)整空調(diào)熱負(fù)荷。

二、變頻空調(diào)器的工作原理

目前，常見(jiàn)的變頻空調(diào)器的變頻方式主要有交流變頻和直流變頻兩種。

1.交流變頻空調(diào)工作原理

交流變頻空調(diào)電路主要由電源電路、控制電路、遙控接收電路、變頻電路、通信電路和交流變頻壓縮機(jī)等構(gòu)成。

圖1所示為交流變頻空調(diào)器的原理框圖，有整流濾波電路先把220V/50Hz的交流電轉(zhuǎn)換為+310V左右的直流電壓，提供給交流變頻模塊。交流變頻模塊收到驅(qū)動(dòng)單元和微處理器CPU輸出的PWM1～PWM6脈寬調(diào)制信號(hào)控制，把+310V直流電壓逆變成頻率和電壓（15～150Hz、30～180V）可調(diào)的U、V、W三相交流電壓，PWM電路輸出的PWM脈沖的占空比大小收到微處理器（CPU）的控制，最后通過(guò)微處理器（CPU）的控制，逆變器就可以給壓縮機(jī)的R、S、T接線端分別提供頻率可變的交流電壓，從而改變壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速使得空調(diào)器的制冷量/制熱量發(fā)生改變。

2.直流變頻空調(diào)的工作原理

直流變頻空調(diào)器采用了更加精準(zhǔn)穩(wěn)定的直流變頻控制系統(tǒng)，并且壓縮機(jī)采用了永久磁鐵和無(wú)刷電機(jī)，較變頻空調(diào)而言，其具有轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍寬、調(diào)速性能好、控溫更精確、靜音和節(jié)能效果好等優(yōu)點(diǎn)。

直流變空調(diào)器的控制電路主要有脈沖寬度調(diào)制方式（PWM）和脈沖幅度調(diào)制方式（PAM）兩種。

（1）脈沖寬度調(diào)制方式（PWM）。脈沖寬度調(diào)制方式（PWM）實(shí)際上就是將能量的大小用脈沖的寬度來(lái)表示，此種驅(qū)動(dòng)方式，交流電源經(jīng)交直流轉(zhuǎn)換器進(jìn)行整流濾波后輸出的直流電壓基本不變，輸送到變頻器功率模塊的后輸出的電壓波形成正弦波變化，功率模塊輸出的控制脈沖在整個(gè)半周內(nèi)脈沖寬度受微處理器控制成正弦波形規(guī)律變化，即脈沖寬度呈正弦波先增大后減小，其工作原理如圖2所示。

（2）脈沖幅度調(diào)制方式（PAM）。脈沖幅度調(diào)制方式（PAM）實(shí)際上就是能量的大小用脈沖的幅度來(lái)表示，整流輸出電路中增加了大功率三極管配合電感和振蕩電路將交流220V整流濾波輸出電壓波動(dòng)幅度為140V～390V之間變化的直流電壓，這樣變頻模塊輸出的脈沖電壓寬度和幅度可變，加大了功率模塊的輸出功率，提高空調(diào)器的功率因數(shù)，其工作原理如圖3所示。

由于采用PWM控制方式的壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速受到電機(jī)上限轉(zhuǎn)速的限制，因此現(xiàn)在空調(diào)器的控制技術(shù)由PWM（脈沖寬度調(diào)制）逐步發(fā)展為PAM（脈沖振幅調(diào)制），這樣采用PAM控制方式的壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速可提高1.5倍左右，從而提高空調(diào)的制冷/制熱能力。

在實(shí)際維修過(guò)程中，由于空調(diào)器品牌和種類(lèi)較多，因此電路構(gòu)造略有不同，但工作原理有一定的規(guī)律性，我們只要理解和掌握了變頻空調(diào)器的基本工作原理，多總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，就能在維修快速判斷出故障原因，并進(jìn)行維修。

參考文獻(xiàn)：

韓雪濤.變頻空調(diào)器故障維修全程指導(dǎo)[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2011.

[作者單位]安徽省阜陽(yáng)工業(yè)經(jīng)濟(jì)學(xué)校

（編輯：劉莉琴）