节能空调之变频技术

空调作为普通家电，如今已经走进千家万户，对大多数消费者而言，至少要用一季，有的甚至冬季也要使用，其耗电量不容忽视，因此广大消费者在购买时，也将节能放在首位。如何使空调做到节能、舒适呢？空调变频技术给我们做了回答，下面就简单介绍一下。

变频空调的初衷

众所周知，早期空调主要是定速空调，压缩机以固定的功率工作，通过控制其起动和暂停，来达到调节室内空气温度的目的。这种方式的优点是简单易行，工作稳定可靠，缺点就是室内温度波动比较大，人的舒适度大打折扣。由于工作原理的限制，在制冷过程中压缩机必须频繁起停，即使气温不太高时，这种压缩机起停仍然不可避免。

不难看出这种工作方式存在很大缺陷，首先，压缩机电机频繁起动使得空调机耗电量加大（一般起动电流至少是正常运行电流的4~5倍）；其次，压缩机转子反复加速和减速使其寿命缩短；另外，调节精度有限，温度波动大。

为了改变定速空调的缺陷，空调变频技术随之诞生了。

变频空调的原理

通过以上介绍，我们知道要改变定定速空调的不足，就是要使空调机根据不同的外界环境温度，改变压缩机的转速，从而改变空调制冷量，这样就能使室内温度波动尽可能小。

要了解空调变频技术，首先要了解变频调速电机。我们知道要改变压缩机电机转速，就要实现电机调速，通常直流电机具有很好的调速性（可实现真正的无级调速），而且体积小，结构简单，但其效率较低，而且其电枢与炭刷摩擦产生换向火花，容易磨损炭刷，需要经常维护，对家用空调密闭式压缩机而言，采用直流电机难度较高，因此，家用空调压缩机目前大多采用的还是交流电机。下面就让我们看看它的工作原理。

在各种调速电机中，最为典型的是三相交流感应异步电机，这种电机定子绕组中会产生一个旋转磁场，该磁场的转速为n=60f/p，式中：为n为交变磁场转速，f为交流电频率，我国民用电为50Hz，p为绕组磁极对数。三相交流感应异步电机的转子就是在这种交变磁场力的推动下工作的，并且其转速与磁场转速存在一定的转差率，因此，改变频率f就可改变磁场转速n，也就可以改变电机转子旋转速度，变频空调就是基于这种理论而设计的。

虽然，原理比较简单，但是真正要在民用空调中实现电机调速功能还是存在一定难度的，因为民用住宅使用的不是三相电而是单相电，而单相交流电机又没有旋转磁场，也就无法使用变频率调速。因此，在空调变频技术中产生了逆变器，简单来说，它是一种利用半导体和电子控制技术，在电器线路中实现“交流―直流―交流”的控制器件。那么，利用逆变器，我们可以先将单相民用电整流成直流电，再经过滤波，然后通过六个功率开关器件组成的双极性三相逆变桥电路将直流电逆变为三相交流电，以此来驱动压缩机电机。

明白了变频原理，我们再来看一下装上逆变器的空调器是如何工作的。

首先，变频空调器的室内温度传感器检测出室内环境温度，然后与设定温度进行比较，发出一个温差电信号，控制器根据反馈的温差信号（温差大小）调制出导通或关闭逆变器功率开关的指令，该指令是具有一定频率和导通时间的脉冲电压，温差大，脉冲频率就高，压 缩机电机的旋转磁场的频率也就随之增大，电机转速就加快；反之，如果温差小，脉冲频率就低，压缩机电机旋转磁场的频率就随之减小，电机转速就变慢。这样，就实现了压缩机电机的变频调速，使得空调器制冷量大小可调。

对上述变频空调中实现变频驱动的格元器件我们称之为变频器，其基本工作原理可用图1表示。

变频空调节能探讨

通过以上介绍，我们了解了变频空调器的基本工作原理，但是究竟选购变频空调器是否划算，我们可以仔细分析一下。

过去曾经有人认为变频压缩机电机的效率比普通压缩机电机效率高，所以比较省电，其实这是一个误区。电动机本身效率并不一定得到提高，笔者通过一定的电机检测实践，发现1kW以上电机效率差异不大，况且空调器逆变器在交直交转换时还有一定的转换损耗，所以，变频空调真正省电的地方不在于此，而是在于它的压缩机电机的连续运转。前面我们讲了，压缩机起动电流至少是正常运行电流的4~5倍，普通空调压缩机难免频繁起动，对于像我国这样的空调器使用大国，其电能损耗是相当可观的，因此，我认为变频空调作为一种节能家电，在大面积全天候24小时工作的领域（如中央空调）还是有广泛的应用前景，值得推广。

另外，变频空调的工作方式还使得压缩机寿命大大延长，连续变速运转使室内温度均匀，在节能的同时也使我们居室的舒适度大大提高，那么我们又何乐而不为呢？