隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的不斷發(fā)展，全球變暖應(yīng)該成為每個(gè)國(guó)家都需要面對(duì)的環(huán)境問題，這導(dǎo)致對(duì)空氣的需求越來越大。在能源日益短缺的今天，如何降低空調(diào)系統(tǒng)在使用中的能耗已經(jīng)成為空調(diào)設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要問題。近年來，流行的空調(diào)變頻技術(shù)在空調(diào)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用是空調(diào)節(jié)能減排的重要手段。主要研究了變頻調(diào)速技術(shù)及相關(guān)節(jié)能原理，并闡述了該技術(shù)在中央空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用。
1、空調(diào)系統(tǒng)的變頻技術(shù)
顧名思義，變頻系統(tǒng)的核心部件是變頻器（Variable-frequency Drive，VFD），它是將電網(wǎng)提供的工頻交流電轉(zhuǎn)換成電壓和頻率可變的交流電的交流裝置?！癆C-DC-AC”VFD常用于變頻調(diào)速系統(tǒng)。
“AC-DC-AC”VFD結(jié)構(gòu)主要包括以下四個(gè)部分:
1)整流器:該器件的主要作用是將DC轉(zhuǎn)換成交流電。整流器一般分為兩類，一類是由硅整流元件組成的不可控整流器，另一類是由晶閘管元件組成的可控整流器。
2)中間DC環(huán)節(jié):這部分的主要目的是保證逆變電路和控制電路能獲得更好的交流電源。
3)逆變器:逆變器的主要作用是將DC轉(zhuǎn)換成頻率和電壓可調(diào)的交流裝置。VFD是變頻調(diào)速器的核心部件。目前使用的功率元件主要有普通晶閘管、大功率晶體管和功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管。
4)控制電路:根據(jù)空調(diào)變頻調(diào)速的不同控制方式，產(chǎn)生相應(yīng)的控制指令，控制功率逆變器中各種功率元件的工作狀態(tài)，使逆變器輸出預(yù)定的功率和電壓。
2、變頻空調(diào)的優(yōu)勢(shì)
根據(jù)空調(diào)變頻系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)，隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的廣泛發(fā)展，VFD在空調(diào)中的應(yīng)用越來越廣泛。變頻技術(shù)的出現(xiàn)使空調(diào)能夠滿足設(shè)計(jì)的控制要求，同時(shí)能夠達(dá)到節(jié)能的效果。與普通空調(diào)相比，空調(diào)控制系統(tǒng)采用變頻技術(shù)有以下優(yōu)點(diǎn):
(1)采用變頻技術(shù)的空調(diào)可以節(jié)約電能，具有良好的電壓適應(yīng)性。在空調(diào)啟動(dòng)過程中，采用低頻啟動(dòng)，降低了啟動(dòng)電流和功耗?？諌簷C(jī)快速啟動(dòng)后，從低頻快速變?yōu)楦哳l，短時(shí)間內(nèi)達(dá)到設(shè)定溫度。之后壓縮機(jī)長(zhǎng)時(shí)間低頻率工作，保證室內(nèi)溫度。
(2)變頻空調(diào)制冷速度更快，舒適性更好。低頻啟動(dòng)后，空調(diào)迅速進(jìn)入高速運(yùn)轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速可達(dá)正常轉(zhuǎn)速的2-3倍。所以變頻空調(diào)相對(duì)于定速空調(diào)能快速達(dá)到設(shè)定溫度。當(dāng)室內(nèi)溫度達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)，可以通過調(diào)節(jié)壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)室溫。
(3)除霜速度快，可實(shí)現(xiàn)超低溫制熱。在低溫環(huán)境下，普通空調(diào)除霜需要停止15分鐘左右，在此期間，室內(nèi)制熱會(huì)停止。但對(duì)于變頻空調(diào)來說，由于采用微處理器控制電子膨脹閥，除霜過程中電子膨脹閥全部打開，空壓機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)，利用壓縮機(jī)的余熱進(jìn)行除霜。其次，當(dāng)室外溫度低于零度時(shí)，一般空調(diào)的制熱量大大下降。
3、變頻空調(diào)控制系統(tǒng)和變頻調(diào)速器自動(dòng)控制
變頻空調(diào)的控制電路主要分為室內(nèi)和室外兩部分。
變頻空調(diào)室內(nèi)控制系統(tǒng)主要是遠(yuǎn)程接受紅外信號(hào)，根據(jù)設(shè)定的空調(diào)運(yùn)行狀態(tài)切換功率和頻率，調(diào)節(jié)室內(nèi)風(fēng)速和壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速，以滿足溫度設(shè)定的要求。接收到信號(hào)后，根據(jù)抹灰算法，得到當(dāng)前的最佳運(yùn)行狀態(tài)，然后通過串行通信與室外機(jī)交換信息，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)壓縮機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的控制。
室外部分主要功能是根據(jù)紅外信號(hào)調(diào)節(jié)壓縮機(jī)、變頻控制模式和風(fēng)速。在完成變速調(diào)節(jié)的同時(shí)，壓縮機(jī)產(chǎn)生的廢熱也可以用來給空調(diào)風(fēng)扇除霜。
空調(diào)變頻器可以手動(dòng)控制，也可以手動(dòng)控制。通常，自動(dòng)控制信號(hào)主要是40-20mA的弱電信號(hào)或0-5V的弱電信號(hào)。通過氣電傳感器的轉(zhuǎn)換，將儀表的氣動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換成4-20mA的電流信號(hào)。變頻調(diào)速器的控制端控制電機(jī)的速度來改變流量。圖中的氣電轉(zhuǎn)換器、三通通風(fēng)開關(guān)和氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥可以省去，大大簡(jiǎn)化了變頻調(diào)速器的控制系統(tǒng)。另一方面，空氣流量的控制精度遠(yuǎn)高于以前的啟動(dòng)調(diào)節(jié)閥。根據(jù)不同的要求，變頻調(diào)速器還可以采用溫度控制、壓力控制和各種信號(hào)的綜合控制。
