變頻空調(diào)的變頻調(diào)速系統(tǒng)、變頻調(diào)速器簡(jiǎn)介：變頻調(diào)速器也稱變頻器，全稱為變頻變壓調(diào)速器VVVFI(variablevoltage&variablefrequencyinverter).它采用大功率晶體管GTR作為功率元件，以單片機(jī)為核心進(jìn)行控制，采用SPWM正弦脈寬調(diào)制方式，是電力電子與計(jì)算機(jī)控制相(轉(zhuǎn)載自中國(guó)教育文摘http://www.edU,請(qǐng)保留此標(biāo)記。)結(jié)合的機(jī)電一體化產(chǎn)品.它將隨著功率元件和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，結(jié)構(gòu)上做到體積小，重量輕；性能上優(yōu)于以往的變極調(diào)速、串阻調(diào)速、串極調(diào)速、滑差電機(jī)調(diào)速等交流電機(jī)調(diào)速方式,并且將會(huì)逐步以這種嶄新的調(diào)速技術(shù)取代直流電機(jī)調(diào)速.用交流異步電機(jī)取代直流電機(jī),將使調(diào)速系統(tǒng)更加簡(jiǎn)單.二、變頻空調(diào)的工作原理：“變頻”采用了比較先進(jìn)的技術(shù)，啟動(dòng)時(shí)電壓較小，可在低電壓和低溫度條件下啟動(dòng)，這對(duì)于某些地區(qū)由于電壓不穩(wěn)定或冬天室內(nèi)溫度較低而空調(diào)難以啟動(dòng)的情況，有一定的改善作用。由于實(shí)現(xiàn)了壓縮機(jī)的無級(jí)變速，它也可以適應(yīng)更大面積的制冷制熱需求。所謂的“變頻空調(diào)”是與傳統(tǒng)的“定頻空調(diào)”相比較而產(chǎn)生的概念。眾所周知，我國(guó)的電網(wǎng)電壓為220伏、50赫茲，在這種條件下工作的空調(diào)稱之為“定頻空調(diào)”。由于供電頻率不能改變，傳統(tǒng)的定頻空調(diào)的壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速基本不變，依靠其不斷地“開、?！眽嚎s機(jī)來調(diào)整室內(nèi)溫度，其一開一停之間容易造成室溫忽冷忽熱，并消耗較多電能。而與之相比，“變頻空調(diào)”變頻器改變壓縮機(jī)供電頻率，調(diào)節(jié)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速。依靠壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速的快慢達(dá)到控制室溫的目的，室溫波動(dòng)小、電能消耗少，其舒適度大大提高。而運(yùn)用變頻控制技術(shù)的變頻空調(diào)，可根據(jù)環(huán)境溫度自動(dòng)選擇制熱、制冷和除濕運(yùn)轉(zhuǎn)方式，使居室在短時(shí)間內(nèi)迅速達(dá)到所需要的溫度并在低轉(zhuǎn)速、低能耗狀態(tài)下以較小的溫差波動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了快速、節(jié)能和舒適控溫效果?？照{(diào)的核心是它的變頻器，變頻器是20世紀(jì)80年代問世的一種高新技術(shù)，它通過對(duì)電流的轉(zhuǎn)換來實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)頻率的自動(dòng)調(diào)節(jié)，把50Hz的固定電網(wǎng)頻率改為30至130Hz的變化頻率，使空調(diào)完成了一個(gè)新革命。同時(shí)，還使電源電壓范圍達(dá)到142V至270V，徹底解決了由于電網(wǎng)電壓的不穩(wěn)定而造成空調(diào)器不能正常工作的難題。變頻空調(diào)每次開始使用時(shí)，通常是讓空調(diào)以最大功率、最大風(fēng)量進(jìn)行制熱或制冷，迅速接近所設(shè)定的溫度。由于變頻空調(diào)通過提高壓縮機(jī)工作頻率的方式，增大了在低溫時(shí)的制熱能力，最大制熱量可達(dá)到同級(jí)別空調(diào)器的1．5倍，低溫下仍能保持良好的制熱效果。此外，一般的分體機(jī)只有四檔風(fēng)速可供調(diào)節(jié)，而變頻空調(diào)器的室內(nèi)風(fēng)機(jī)自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)速會(huì)隨壓縮機(jī)的工作頻率在12檔風(fēng)速范圍內(nèi)變化，由于風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與空調(diào)器的能力配合較為合理，實(shí)現(xiàn)了低噪音的寧?kù)o運(yùn)行。當(dāng)空調(diào)高功率運(yùn)轉(zhuǎn)，迅速接近所設(shè)定的溫度后，壓縮機(jī)便在低轉(zhuǎn)速、低能耗狀態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)，僅以所需的功率維持設(shè)定的溫度。這樣不但溫度穩(wěn)定，還避免了壓縮機(jī)頻繁地開開停停所造成的對(duì)壽命的衰減，而且耗電量大大下降，實(shí)現(xiàn)了高效節(jié)能。三、變頻空調(diào)的優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：節(jié)能由于變頻空調(diào)通過內(nèi)裝變頻器，隨時(shí)調(diào)節(jié)空調(diào)機(jī)心臟——壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度，從而做到合理使用能源；由于它的壓縮機(jī)不會(huì)頻繁開啟，會(huì)使壓縮機(jī)保持穩(wěn)定的工作狀態(tài)，這可以使空調(diào)整體達(dá)到節(jié)能30%以上的效果。同時(shí)，這對(duì)噪音的減少和延長(zhǎng)空調(diào)使用壽命，有相當(dāng)明顯的作用。噪音低

由于變頻空調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)平衡，震動(dòng)減小，噪音也隨之降低溫控精度高它可以通過改變壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速來控制空調(diào)機(jī)的制冷（熱）量。其制冷（熱）量有一個(gè)變化幅度，如36GW變頻的制冷量變化為360-400W，制熱量變化為300-6800W，因此室內(nèi)溫度控制可精確到±1°C,使人體感到很舒適調(diào)溫速度快當(dāng)室溫和凋定溫度相差較大時(shí)，變頻空調(diào)一開機(jī)，即以最大的功率工作，使室溫迅速上升或下降到調(diào)定溫度，制冷（熱）效果明顯電壓要求低變頻空調(diào)對(duì)電壓的適應(yīng)性較強(qiáng)，有的變頻空調(diào)甚至可在 150-240V電壓下啟動(dòng)環(huán)境溫度要求低變頻空調(diào)對(duì)環(huán)境溫度的適應(yīng)性準(zhǔn)強(qiáng)，在的甚至可在一 15t的環(huán)境溫度下啟動(dòng)一拖二智能控溫它可智能地辨別房間大小并分配冷（熱）量，使大小不同的房間保持同樣的溫度。保持室溫恒定變頻空調(diào)采用了變頻壓縮機(jī)，變頻空調(diào)可根據(jù)房間冷（熱）負(fù)荷的變化自動(dòng)調(diào)整壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率。達(dá)到設(shè)定溫度后變頻空調(diào)以較低的頻率運(yùn)轉(zhuǎn)，避免了室溫劇烈變化所引起的不適感。當(dāng)負(fù)荷小時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)頻率低，此時(shí)壓縮機(jī)消耗的功率小，同時(shí)避免了頻繁開停，從而更加省電。缺點(diǎn)：對(duì)于歐美來說，大多數(shù)家庭習(xí)慣把空調(diào)開一整天，甚至一直不關(guān)機(jī)，因?yàn)樗麄兿Ｍ谝贿M(jìn)入房間就可以達(dá)到熱或冷的效果，還因?yàn)樗麄儑?guó)家的電價(jià)相對(duì)便宜。而對(duì)于我們國(guó)家而言，大多數(shù)家庭不會(huì)這樣一直開空調(diào)，那

么變頻空調(diào)的優(yōu)勢(shì)就體現(xiàn)不出來，因?yàn)樽冾l空調(diào)是要求空調(diào)一直持續(xù)運(yùn)行才能達(dá)到省電的目的。變頻空調(diào)的技術(shù)還不完善。雖然商家大肆宣傳變頻的優(yōu)點(diǎn)，但是誰都知道機(jī)器越是先進(jìn)，零件越復(fù)雜，有毛病的幾率也會(huì)相應(yīng)提高（當(dāng)然是對(duì)現(xiàn)在而言，因?yàn)槲覀儑?guó)內(nèi)各個(gè)廠家的變頻技術(shù)還沒有達(dá)到一個(gè)相對(duì)高的水平，而變頻的核心元件的技術(shù)仍然在日本人手里……）沒那么劃算先來算算空調(diào)使用費(fèi)用問題。舉個(gè)例子，如果空調(diào)按照每年使用時(shí)間三個(gè)月，每月30天，每天平均運(yùn)行8小時(shí)計(jì)算，制冷運(yùn)行時(shí)間為960小時(shí),按照空調(diào)功率平均為2000W算，制冷期間，使用定速5級(jí)空調(diào)（EER=2.6）總耗電量為1920度，如果使用目前上海標(biāo)準(zhǔn)5級(jí)的變頻空調(diào)（EER=3.3），總耗電量為1510度，省電為410度左右，每臺(tái)每年節(jié)省電費(fèi)只有150多元。但是目前變頻空調(diào)的價(jià)格要比普通空調(diào)價(jià)格超出千余元！另外，以北方城市為例，很多地區(qū)冬季都有供暖設(shè)施，每年使用空調(diào)的季節(jié)只有三個(gè)月左右，多數(shù)時(shí)間空調(diào)閑置，變頻空調(diào)的優(yōu)勢(shì)并不明顯。維修與壽命如果對(duì)比變頻空調(diào)與定速空調(diào)的室外機(jī)內(nèi)部構(gòu)造，可以看出變頻空調(diào)的內(nèi)部構(gòu)造要復(fù)雜的多，內(nèi)部零件幾乎要多出三倍以上，并多加了一塊PCB板。我們都知道，家蟲的結(jié)構(gòu)越是復(fù)雜，零件越多，整機(jī)的壽命相對(duì)來說也會(huì)縮短。曾經(jīng)有相關(guān)調(diào)查，變頻空調(diào)在使用三年左右會(huì)發(fā)生各種質(zhì)量問題。以海信空調(diào)為例，其變頻空調(diào)會(huì)提供三年的質(zhì)保期，壓縮機(jī)提供五年的質(zhì)保期。以之前電費(fèi)的計(jì)算，每年如果節(jié)約 150元，使用當(dāng)5年后電費(fèi)節(jié)約還不足1000元，但這時(shí)產(chǎn)品已過保。這樣算來，空調(diào)的維修成本會(huì)再度提升。出于經(jīng)濟(jì)方面考慮，變頻空調(diào)的優(yōu)勢(shì)大打折扣，因此現(xiàn)階段多花一兩千元買一款變頻空調(diào)并不值得。當(dāng)然，站在節(jié)約能源的角度上說，變頻空調(diào)確實(shí)有一定優(yōu)勢(shì)，但是這超出的千余元是不是要讓我們消費(fèi)者來埋單？另一方面，變頻空調(diào)的產(chǎn)品性質(zhì)，決定了它必須是高速啟動(dòng)，然后慢慢保持一個(gè)低速運(yùn)行的狀態(tài)持續(xù)運(yùn)行。所以，對(duì)于哪些習(xí)慣了定速空調(diào)的用戶來說，有時(shí)候會(huì)覺得空調(diào)制冷（制熱）不夠強(qiáng)勁，速度不夠快。出于使用習(xí)慣來講，變頻空調(diào)也許不太適合這類人使用。四、變頻調(diào)速的節(jié)能原理：在暖通空調(diào)系統(tǒng)中，風(fēng)機(jī)、水泵類機(jī)械的風(fēng)量、流量控制，過去很少有采用轉(zhuǎn)速控制方式的，多是由鼠籠式異步電機(jī)拖動(dòng)，進(jìn)行恒速運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)需要調(diào)節(jié)風(fēng)量、流量時(shí)，實(shí)際采用的辦法是調(diào)節(jié)擋板或節(jié)流閥，這種控制雖然

簡(jiǎn)單，但從節(jié)省能源的觀點(diǎn)來看，是很不經(jīng)濟(jì)的.采用變頻器對(duì)風(fēng)機(jī)、水泵類機(jī)械進(jìn)行轉(zhuǎn)速控制來調(diào)節(jié)風(fēng)量、流量的方法，對(duì)節(jié)約能源、提高經(jīng)濟(jì)效益具有重要意義.變頻調(diào)速器用于水泵、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)等的調(diào)速，比如近年出現(xiàn)的變頻調(diào)速的VRV(變冷劑)系統(tǒng)，它們的節(jié)能原理都是相同的.1.變頻調(diào)速節(jié)能的基本原理以水泵為例，水泵調(diào)速運(yùn)行節(jié)電的理論之一是水泵學(xué)比例律.由水泵學(xué)比例律可知，對(duì)于同一臺(tái)水泵，當(dāng)以不同轉(zhuǎn)速運(yùn)行時(shí)，水泵的流量Q,揚(yáng)程H,軸功率P與轉(zhuǎn)速n有如下關(guān)系Q1/Q2=n1/n2,(1)H1/H2=(n1/n2)2，(2)P1/P2=(n1/n2)3.(3)流量與轉(zhuǎn)速成正比，揚(yáng)程與轉(zhuǎn)速的平方成正比，軸功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比.由此可見，當(dāng)降低轉(zhuǎn)速時(shí)，功率的減少量遠(yuǎn)比流量的減少量大得多.風(fēng)機(jī)也遵循這個(gè)規(guī)律，即風(fēng)量與轉(zhuǎn)速成正比，風(fēng)壓與轉(zhuǎn)速的平方成正比，軸功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比.因此，降低水泵或風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，就有可能使單位供水量或風(fēng)量的電耗減少.由電工學(xué)可知，電機(jī)的轉(zhuǎn)速與輸入頻率有如下關(guān)系n=60f(1-s)/p,(4)式中：f為電源頻率;s為滑差率；p為極對(duì)數(shù)；n為電機(jī)的轉(zhuǎn)速.變頻器通過改變電機(jī)頻率而達(dá)到無級(jí)調(diào)速的目的.對(duì)于水泵來說，變頻調(diào)速供水，就是通過壓力變送器檢測(cè)管網(wǎng)水壓，并將水壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為電流信號(hào)，反饋給變頻器內(nèi)單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)水壓情況調(diào)整水泵電機(jī)輸入頻率，從而使水泵轉(zhuǎn)速改變.例如，在非高峰供水時(shí)，水泵減速運(yùn)行，從而使水泵輸入功率減少，達(dá)到節(jié)能的目的.這就是變頻調(diào)速供水節(jié)能的基本原理.2.變頻調(diào)速器的自動(dòng)控制變頻調(diào)速器可以手動(dòng)控制也可以自動(dòng)控制.自動(dòng)控制信號(hào)采用4?20mA電流信號(hào)或0?5V電壓信號(hào)；采用閉環(huán)控制的方法可以更好地滿足自動(dòng)控制的要求(如圖1).流量?jī)x表的氣動(dòng)信號(hào)經(jīng)氣電轉(zhuǎn)換器變換為4?20mA的電流信號(hào),由變頻調(diào)速器的控制端進(jìn)而來控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速以改變流量.如果采用的是電動(dòng)儀表，變頻調(diào)速器試用又證明是可靠的，那么圖中的氣電轉(zhuǎn)換器、三通氣開關(guān)以及氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥都可省去，從而控制系統(tǒng)大為簡(jiǎn)化.而且流量控制的精度比已往的氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥控制高.根據(jù)要求，變頻調(diào)速器也可采用溫度控制、壓力控制或各種信號(hào)的綜合控制.

(oc-j~「 - —(oc-j~「 - —+I丙丁圖1變頻調(diào)速器自動(dòng)控制示意圖與閥門調(diào)節(jié)相比變頻調(diào)速的節(jié)能分析采用變頻調(diào)速器后，將泵和管線的閥門全開，用改變電機(jī)電源頻率的方法來改變電機(jī)轉(zhuǎn)速，進(jìn)而改變流量.圖2為水泵以閥門控制或調(diào)速控制時(shí)流量Q與揚(yáng)程H的關(guān)系曲線（假設(shè)管路末端壓頭為零）.圖2變頻調(diào)速器的節(jié)能原理圖圖2中：曲線1為泵在轉(zhuǎn)速為n1時(shí)的Q-H性能曲線；曲線2為管路阻力特性曲線;曲線3為關(guān)小閥門，流量為Q2時(shí)的管路阻力特性曲線;曲線4為泵在轉(zhuǎn)速為n2時(shí)的Q-H性能曲線;A,B，C為水泵的工況點(diǎn).泵消耗的軸功率為P=YQH/n,(5)式中：y為流體容重；n為泵的效率.由式(5)可知，軸功率與Q,H的乘積成正比.因此在工況點(diǎn)A,軸功率與QI,H1的乘積面積AH10Q1成正比.根據(jù)工藝要求，當(dāng)流量從Q1減少到Q2時(shí)，如采用閥門調(diào)節(jié)方法相當(dāng)于增加管路阻力，使管路阻力特性變到曲線3，系統(tǒng)由原來的工況點(diǎn)A變到新的工況點(diǎn)B運(yùn)行.從圖2中可以看出，壓頭反而增加為H2,軸功率與面積BH2OQ2成正比，顯然減少不多.如果采用轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，轉(zhuǎn)速由n1降到n2.泵在轉(zhuǎn)速為n2時(shí)的Q-H性能曲線如曲線4所示，可見在同樣流量Q2時(shí)，壓頭H3大幅度降低，功率(與面積CH3OQ2成正比)明顯減少，節(jié)省的功率與面積BH2H3C成正比，很顯然節(jié)能效益顯著?即便考慮到因轉(zhuǎn)速的降低而引起效率的降低及附加控制裝置的效率的影響等，但節(jié)電效果仍十分明顯.此外，電機(jī)消耗的功率不僅決定于泵，還和調(diào)速的方法有關(guān).如果電動(dòng)機(jī)的滑差損耗很大，節(jié)電效果就大打折扣了.變頻調(diào)速器是一種高效調(diào)速裝置，它與滑差調(diào)速、液力偶合器調(diào)速不同，沒有滑差損耗，本身的固有損失僅為1%?2%，因此變頻器的輸入功率在任何速度下都近似等于泵的軸功率.對(duì)泵、風(fēng)機(jī)等流體機(jī)械，流量或風(fēng)量是與轉(zhuǎn)速成正比的，而軸功率是與轉(zhuǎn)速的立方成正比的，因此P=(n/ne)3Pe=(Q/Qe)3Pe，(6)式中：ne，Qe，Pe分別為泵的額定轉(zhuǎn)速、額定流量和額定軸功率.由式(3)可知，采用變頻調(diào)速時(shí)，變頻器消耗功率為P變頻=P=(Q/Qe)3Pe.(7)如果采用閥門調(diào)節(jié)，電動(dòng)機(jī)消耗功率近似為P電=(0.40.6Q/Qe)Pe.(8)從式(7)和式(8)可見，當(dāng)流量Q變?yōu)轭~定流量的50%時(shí)，采用變頻調(diào)速時(shí)消耗功率為0.125Pe.采用閥門調(diào)節(jié)流量時(shí)，電動(dòng)機(jī)消耗功率0.7Pe，節(jié)電率為82.1%，節(jié)電效果是很可觀的.在空調(diào)水系統(tǒng)中采用變頻器的節(jié)電效果在一大型商場(chǎng)的空調(diào)水系統(tǒng)中，采用一臺(tái)37kW的水泵及一臺(tái)變頻器，經(jīng)測(cè)試后，變頻調(diào)速消耗功率為9.42kW(f=28Hz)，閥門調(diào)節(jié)控制消耗功率為36.42kW,節(jié)電率為74.1%，年節(jié)電量為21.6萬kW.h，電價(jià)按0.5元/(kW.h)計(jì)，則年節(jié)約資金為10.8萬元；若選用價(jià)格為3.85萬元的VFA-050-3型變頻器，則靜態(tài)投資回收期為4.3個(gè)月五、結(jié)論：理論和實(shí)踐證明，在空調(diào)水系統(tǒng)中采用變頻器具有顯著的節(jié)能效果.在空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)中變頻器控制空調(diào)風(fēng)機(jī)的運(yùn)行節(jié)電率可以達(dá)到39%。除此以外，變頻器還可用于鍋爐補(bǔ)水系統(tǒng)、供熱外網(wǎng)以及制冷系統(tǒng)中，同樣都可以起到比較顯著的節(jié)能效果.事實(shí)上，變頻器除了可以節(jié)電以外，還有許多優(yōu)點(diǎn).由