变频控制技术在制冷空调上的应用

杨 帆 梁 栋

（珠海格力电器股份有限公司 珠海 519070）

引言

由于变频空调具有温度波动小、电能消耗少，舒适度高而受到市场欢迎，但是它的变频控制系统由于体积较大、价格高、控制难度大而成为众多工程师的研究对象，通过深入的研究，希望获得更低的价格、更优秀的输出性能和更稳定的输出效果。

1 变频控制器的工作原理

电机工作的原理为：定子自身的三相电流产生定子旋转磁场，转子感应电流后自身形成转子旋转磁场，定子磁场与转子磁场产生相互作用力，最终实现电机旋转[1]。电机结构及定子旋转磁场示意图如图1所示。

图1 电机结构及定子旋转磁场示意图

电机的输出能力是通过改变电机转子转速实现的，而改变转子转速则需要改变定子磁场，定子磁场的改变需要变频控制器输出不同的电压和电流来实现。

式中：

n—电机机械转速；

f—定子电流频率；

p—电机极对数。

如公式（1）所示，当一个电机参数固定之后，电机的极对数是一个定值，电机转速的大小完全由通入电机的电流频率决定，因此只要改变电流频率就可以改变电机运行转速。

为了改变运行电流频率，在硬件上需要逆变电路来实现该功能，逆变电路的拓扑如图2所示。通过控制单元按照一定的开关逻辑开通和关断，从而在U、V、W三个端口输出需要的电压和电流波形，从而驱动电机运转。

图2 逆变电路控制主拓扑

为了得到满足要求的电流波形，目前比较通用的控制方法是PWM调制，以及在此基础上优化的SPWM调制方式，后续为了得到更好的电机输出性能，衍生出SVPWM等更多的控制方案。……