變頻空調(diào)APFC電路設(shè)計文獻(xiàn)綜述

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1、文獻(xiàn)綜述變頻空調(diào)APFC電路設(shè)計前言：近幾十年來，由于大功率電力電子裝置的廣泛應(yīng)用，使公用電網(wǎng)受到諧波電流和諧波電壓的污染日益嚴(yán)重，功率因數(shù)低，電能利用率低。為了抑制電網(wǎng)的諧波，提高功率因數(shù)，人們通常采用無功補(bǔ)償、有源、無源濾波器等對電網(wǎng)環(huán)境進(jìn)行改善。近年來，功率因數(shù)校正技術(shù)作為抑制諧波電流，提高功率因數(shù)的行之有效的方法，備受人們的關(guān)注。在直流變頻空調(diào)中，其AC/DC變換大都采用二極管整流和大容量電容器組成的整流濾波單元與供電電網(wǎng)直接相連。其功率因數(shù)一般為0.7左右，同時輸入電流諧波大，特別是奇次諧波尤為突出。變頻空調(diào)的發(fā)展及其原理：1能源危機(jī)提出節(jié)能要求我國主

2、要工業(yè)產(chǎn)品的能耗比世界先進(jìn)水平高出30%-90%，每1萬美元國內(nèi)生產(chǎn)總值耗能量為18.5t標(biāo)煤，能源物資是有限的，所以節(jié)約能源勢在必行。如果在相關(guān)企業(yè)中應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)，可獲得巨大的綜合經(jīng)濟(jì)效益，減少能源的消耗，緩減能源危機(jī)。童杏文在論述變頻空調(diào)時提出了變頻節(jié)能理論：（1）首先是電機(jī)效率高，交流變頻采用三相電機(jī)，直流變頻采用直流電機(jī)，效率高過普通的單相異步電機(jī)，（2）其次是避免了反復(fù)啟動時的瞬間強(qiáng)電流。（3）再次是由于溫控比較精確，比設(shè)定溫度過冷（過熱）程度有所降低，所以減少了不必要的浪費(fèi)。（4）最后是在接近設(shè)定溫度時壓縮機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)，做到了小壓縮機(jī)與大熱交換器的

3、理想匹配，制冷（制熱）效率提高。2變頻空調(diào)的優(yōu)勢周乾綱等人闡述了變頻空調(diào)是空調(diào)發(fā)展的大趨勢，與普通空調(diào)相比，變頻空調(diào)在舒適性、靜音、恒溫以及高效運(yùn)轉(zhuǎn)、延遲壽命等方面有顯著優(yōu)勢。當(dāng)提高頻率時，壓縮機(jī)便高速旋轉(zhuǎn)，輸出功率增大。反之，降低頻率時，壓縮機(jī)的輸出功率小。因此，變頻空調(diào)可根據(jù)不同的室內(nèi)環(huán)境狀況，以最合適的輸出功率進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。而傳統(tǒng)的定速機(jī)種，則依靠其不斷地“開、?！眮碚{(diào)整室內(nèi)溫度，其一開一停之間容易造成室溫或冷或熱，并消耗較多能量。變頻空調(diào)則依靠壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速的快慢達(dá)到控制室溫的目的，因而室溫波動小，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

4、據(jù)環(huán)境溫度自動選擇制熱、制冷和除濕運(yùn)轉(zhuǎn)方式，使居室在短時間內(nèi)迅速達(dá)到所需的溫度并在低轉(zhuǎn)速、低能耗下以較小的溫差波動，實(shí)現(xiàn)快速、節(jié)能和舒適的控溫效果。3變頻空調(diào)技術(shù)在我國的發(fā)展歷程20世紀(jì)80年代的單轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)時代此類變頻空調(diào)器采用交流變頻，制冷劑流量調(diào)節(jié)方式采用毛細(xì)管，壓縮機(jī)采用單轉(zhuǎn)子交流變頻壓縮機(jī)。這種空調(diào)器基本能體現(xiàn)變頻空調(diào)器各種優(yōu)點(diǎn)，而且可靠性好。缺點(diǎn)是節(jié)能效果低，噪音和震動也比較大這是變頻技術(shù)應(yīng)用于空調(diào)器后的早期產(chǎn)品，壓縮機(jī)工作頻率在30HZ-60HZ，制冷（制熱）可控范圍不大，電控于普通分體機(jī)功能相當(dāng)，但性能卻優(yōu)于普通分體機(jī)，因而容易被市場接受而商品化

5、。當(dāng)時日本內(nèi)有30%的變頻產(chǎn)品屬于此種類型。由于那時是變頻空調(diào)的初級階段，存在耗能仍較高等缺陷。20世紀(jì)90年代的雙轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)時代變頻空調(diào)同樣也是采用交流變頻，不同的是壓縮機(jī)采用雙轉(zhuǎn)子交流變頻壓縮機(jī)，制冷劑流量調(diào)節(jié)方式采用電子膨脹閥。此類空調(diào)器變頻范圍更寬，噪聲和震動有所降低。節(jié)能效果明顯。工作頻率早20HZ-130HZ的雙轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)給變頻帶來了技術(shù)上的革命，制冷（制熱）性能較單轉(zhuǎn)子優(yōu)越，而且壓縮機(jī)和控制器成本較高，故整機(jī)成本較同類定速機(jī)高50%左右，故市場機(jī)會較少。直流變速時代直流變頻空調(diào)使用何種壓縮機(jī)（交流變頻壓縮機(jī)還是直流變頻壓縮機(jī)）以及因壓縮機(jī)的不同而來

6、控制器的變化，陳明，吳長菊等多位科學(xué)家提出變頻空調(diào)可以分為直流變頻空調(diào)與交流變頻空調(diào)，最初的變頻空調(diào)為交流變頻，當(dāng)交流變頻技術(shù)被廠商普通掌握后，更為高端的直流變頻開始走向市場。直流變頻空調(diào)的區(qū)別在于使用何種壓縮機(jī)以及因壓縮機(jī)的不同而帶來控制器的變化。直流變頻空調(diào)具有比交流變頻壓縮機(jī)效率高與噪音低特點(diǎn)，直流變頻壓縮機(jī)效率比交流變頻壓縮機(jī)高10%-30%，噪音低5分貝-10分貝。但是，直流變頻空調(diào)的成本要高于交流變頻空調(diào)。4交流變頻空調(diào)的基本原理異步電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩是由定子主磁通和轉(zhuǎn)子電流相互作用而產(chǎn)生的。定子繞組渡過電流時產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，在轉(zhuǎn)子繞組內(nèi)感應(yīng)出電動勢，因

7、而產(chǎn)生了感應(yīng)電流，該電流與定子旋轉(zhuǎn)磁場相互作用，便產(chǎn)生了磁場力。而實(shí)際上對于異步電動機(jī)，旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速（通常稱為同步轉(zhuǎn)速）n0與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n1是有差別的，兩者之差與同步轉(zhuǎn)速的比值，我們稱之為轉(zhuǎn)差率，用s來表示，即s=(n0-n1)/n0而同步轉(zhuǎn)速n0=60f/p（f-電流頻率，p-電機(jī)極對數(shù)，）由上式可知，只要改變異步電動機(jī)的供電頻率，電機(jī)的轉(zhuǎn)速便會發(fā)生改變，交流變頻空調(diào)就是根據(jù)這一基本原理來運(yùn)行的。異步電動機(jī)在運(yùn)行時，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E1為：E1=4.44kfN1Φ式中，k—電機(jī)繞組系數(shù)，N1—每相定子繞組匝數(shù)，Φ—每極磁通，由于定子阻抗上的壓降很小，可以忽略

8、，這樣，我們便可以得到：