详解空调变频原理

详解空调变频原理、对比及变频控制功能

变频空调基本知识

变频主要是变频器调速。变频器的功能是将频率固定的交流电

（三相的或单相的）变换成频率连续可调的三相交流电源。变频器

的输入端接到频率固定的三相交流电源，输出端输出的是频率在一

定范围内连续可调的三相交流电，对空调压缩机的运转速度进行调

节，再接到电动机上。

空调变频控制器

制冷系统简图

常规空调的制冷能力随着室外温度的上升而下降，而房间热负

荷随室外温度上升而上升，这样，在室外温度较高，本需要空调向

房间输出更大冷量时，常规空调往往制冷量不足，影响舒适性；而

在室外温度较低时，本需要空调向房间输出较小冷量，常规空调往

往制冷量过盛，白白浪费电力。而变频空调通过压缩机转速的变化，

可以实现制冷量随室外温度的上升而上升，下降而下降，这样就实

现了制冷量与房间热负荷的自动匹配，改善了舒适性，也节省了电

力。

温度调节方法

以制冷状态为例，图3表示的为常规空调的温度调节方法，其

中T为室内温度，Ts为设定温度，达到设定温度压机停，室内温

度高于设定温度一定程度时，压缩机重新开启。图4为变频空调的

温度调节方法，室温每降低一定程度，运转频率就降低一档，相反，

室温每升高一定程度，运转频率就升高一档，即室温越高，运转频

率越大，以便空调快速制冷，室温越接近设定温度，运转频率就越

小，提供的制冷量也越小，以维持室温在设定温度附近，温度波动

小。

变频器与空调系统的匹配基础知识

压缩机

压缩机按其工作方式的不同，可以分为一般分为旋转式，往复式和

涡旋式压缩机。

不同的压缩机工作原理都是一样的，即利用内部机容积的改变来实

现制冷剂气体的压缩过程。

而旋转式压缩机也成转子式，具有无吸气阀，吸气管直通压缩室，

向上排气等一系列特点，所以具有气流阻力小，机械损失少，吸过

热低等优点，所以在空调器上得到广泛应用。变频压缩机一般都是

单转子、双转子或涡旋压缩机。

制冷剂

常用制冷剂：

R22 ：二氟一氯甲烷

R407C：R32/125/134a(23/25/52)

R410A：R32/R125（50/50）

ODP:一千克化合物释放到大气中损耗臭氧层的程度，规定CFC-11

的ODP值为1

GWP：全球变暖潜能值，规定的GWP值为1

R410A与R22空调器匹配参数的不同：

额定制冷匹配

吸气温度

排气温度

℃

℃

R22

10～12

85

R410A

16～18

75

吸气绝对压力

排气绝对压力

额定制热匹配

吸气温度

排气温度

吸气绝对压力

排气绝对压力

Kg/cm

2

5～6

18～20

R22

8～10

26～29

R410A

5～6

70

7～9

27～30

Kg/cm

2

℃

℃

Kg/cm2

Kg/cm2

1～2

80

4～5

19～21

由于R410A系统压力高容易造成系统冷媒泄漏，因此在配试时如果

发生可能是以下几处泄漏：（可查询南社百科相关课件）

1.室内外机连接管连接处泄漏

2.室外机截止阀阀心泄漏

3.低压旁通阀阀心泄漏

4.室外机毛细管震动磨漏

5.系统管路和换热器连焊接点处假焊泄漏

6.室外压缩机U形管泄漏

7.管路凹瘪泄漏

8.四通换向阀泄漏

9.压缩机泄漏

变频空调系统组成：

·控制系统与感测装置

·室内热交换器及风扇电机

·室外热交换器及风扇电机

·电源与变频器

·变频压缩机（含驱动马达）

·制冷剂回路与回路控制装置

名词解释：

变频：相对于定频机来说，压缩机的转速可以变化，从而可以调节

制冷制热量。

直流变频：直流没有频率，只能调速，这是一个约定俗成的说法，

压缩机转子为稀土材料的永磁体，控制方式采用交－直－交闭环控

制。

交流变频：电机转子采用铁氧体，电效率以及磁效率损失较大，控

制采用交－直－交开环控制。

变频结构系统图

常规空调在电压低于180V左右时，压缩机就不能启动，而变频空

调在电压很低时，降频启动，降低启动时的负荷，启动电压可低至

150V以下。

常规空调压缩机转速恒定，0°C以下压缩机功率很低，实际上没

有什么制热效果；变频空调低温下以高频运转，制热量是常规空调

的3、4倍。

众所周知，我们日常的生活用电和工业用电使用的都是恒压、恒频

的交流电源，定频空调所采用的就是这种交流电源。但是变频调速

就不一样了，它需要的是频率、电压都可改变的交流电源，频率范

围一般控制在10～150Hz的范围内。变频控制器可以均匀地改变电

源频率，因而能够平滑地改变压缩机电机的转速，由于它兼有调压

和调频两种功能，所以在各种电动机调速系统中效率最高，性能最

好。

变频的概念区别

变频电路一般可以分为间接变频和直接变频两类。间接变频电

路的特点是将工频交流电源通过整流器转化为直流电，然后再经过

逆变器将直流变换成可变频率的交流电，因此又称为有中间直流环

节的变频电路。直接变频电路则是将工频交流电一次性转变为可控

频率的交流电，没有中间直流环节。我们变频空调的控制系统采用

的是间接变频的方式。

交流变频与直流变频的区别

交流变频系统的工作原理是把工频交流电转换为直流电，并把它送

到IPM模块中，然后通过MCU进行控制，由IPM模块将直流电二次

转化成频率可以控制的交流电输出给压缩机，从而使压缩机达到转

速受控的效果。交流变频空调采用的压缩机电机是三相异步感应电

机，其控制方式是根据电机的V/F曲线随频率自动调整输出电压的

大小，是一种开环控制，其控制的精度比较低。

直流调速系统在电路结构上与交流变频系统比较相近，同样具有把

工频交流电转换为直流电的整流环节和把直流电二次转化成交流

电的逆变环节。它们之间的区别一方面是采用的电机不同，直流调

速系统采用的是永磁同步电机，不同于交流变频系统所采用的三相

异步感应电机，从电机的角度来说效率更高；另一方面直流调速系

统具有位置检测环节，通过对压缩机转子的位置进行检测来实现对

压缩机电机的闭环控制，相比较交流变频系统的开环控制来说，控

制的精度更高，其效率也更高。

120°方波直流变频与180°正弦波变频

直流变频技术主要有两种：一种是方波直流变频技术，也就是

120°变频技术，另一种是正弦波直流变频技术，也就是180°变

频技术。两种直流变频技术适用于不同的压缩机电机，一般来说，

反电势为方波的压缩机电机就适合用方波直流变频技术来驱动，而

反电势为正弦波的压缩机电机就适合用正弦波直流变频技术来驱

动。

总的来说，正弦波直流变频技术的控制精度更高，可以使压缩机电

机的运转效率更高，因此采用正弦波技术的变频空调在同样条件下

可以得到更高的能效比。但是这种技术的运算量很大，对控制芯片

的要求比较高。

变频控制功能

针对于定频而言的另一种系统，首先是有一个变频压机，然后

有一套控制变频压机的控制，最后还有一套保护变频压机和完善系

统的器件。变频空调是通过变频器控制压缩机，改变压机的转速使

压机的排气量同步调整。

电子膨胀阀简单介绍

电子膨胀阀主要的功能就是能够动态检测系统的工况需求，将

实际需求转化为阀件的运动，适应变频压缩机组的动态变化。使系

统与实际负荷相匹配。

电子膨胀阀有一定的开度范围，在0--500步，而在正常使用

中只是在100--500步之间。在VRV系统中膨胀阀的调节是由压机

的频率、室内机的总负荷、室内机盘管进出口温差来调节的。而水

冷系统中是根据压机频率以及系统的板换温度回气温度来调节的。

交-直-交电压型变频器

交直部分：

① 交流输入电流接入室外控制器，控制器的滤波板对交流电

滤波。

② 滤波后输入到整流桥进行整流。

③ 整流后直流电进入滤波电容器。滤波电容器功能是滤平全

波整流后的电压纹波。当负载变化时，使直流电压保持平稳。

直-交部分：

模块板上的电路及元件都是变频模块的驱动部分，在模块里把

直流电逆变成连续可调的三相交流电，来控制压缩机电机工作。

目前迅速地普及应用的主要是这一种。

变频冷热水机组控制系统介绍

1、变频冷（热）水机组加上风机盘管末端装置，构成变频风冷冷

（热）水空调系统。

2、其室外机是由一个变频压机或一个变频压机加定频压机构成。

变频或定频的氟路系统各自独立共同进入板换换热器，在板式换中

氟系统与水进行能量交换，水经过热交换后由水泵的的作用循环到

室内，通过风盘和空气的进行热交换。

变频VRV机组控制系统介绍

1、VRV是直接蒸发式换热器和流量分配装置，构成变制冷剂流量

空调系统。所以VRV空调系统也称为变制冷剂流量系统。

2、变制冷剂流量系统可以根据不同的室内温度及负荷要求，调节

空调系统制冷剂的循环量和制冷剂进入室内各换热器的流量，随时

满足各个空调房间不同的负荷要求，具有节能、舒适、运转平稳和

可独立调节等特点。

3、变制冷剂流量空调系统，由于其管路内制冷剂直接在室内换热

器中进行换热，室内换热器的使用数量，直接关系到制冷剂的流量

和流向，因此，合理地对其进行控制可提高系统效率，节省能源。

4、膨胀阀是根据系统的过热度来调节器的，我们是根据蒸发器的

进出温渡来控制的。调节膨胀阀开度来达到或保证进出口温差为

2℃。