变频调速的关键技术的分析介绍

空调器的变频调速技术主要由4个方面的关键技术组成：逆变器、微控制器、PWM的生成及变频压缩机的电动机选择。

1.逆变器

变频空调的核心部件是变频器，其主电路采用交-直-交电压型方式。交-直过程一般采用单相二极管不可控直接整流，直-交过程一般采用6管三相逆变器，另有一个辅助电源、一个逆变器控制器和相应的驱动电路。

早期的空调变频器采用分立元件构成，整流器采用单相倍压整流电路，逆变器由6只分立的功率晶体管（GTR）构成。这种主电路复杂，可靠性差。目前大部分厂家采用的逆变桥由6个绝缘栅极晶体管（IGBT）组成，其综合了MOSFET和GTR的优点，开关频率高、驱动功率小。随着智能功率模块（IPM）技术的发展应用，IPM正在逐步取代普通IGBT模块。由于IPM内部既有IGBT的棚极驱动和保护逻辑，又有过流、过（欠）压、短路和过热探测及保护电路，提高了变频器的可靠性和可维护性。另外，IPM的体积与普通IGBT模块不相上下，价格也比较接近，因此目前应用较为广泛。

功率因素校正（PFC）环节和逆变桥集成是新一代的空调器逆变电源技术。PFC技术的应用不但可以极大改善电网的工作环境，减少输电线的损耗，而巨在变频工作时可以减小输入端电感和输出端电容器，减小模块体积。因此PFC环节和IPM逆变桥集成一体化是家用空调器发展的必然。

2.微控制器

微电子技术的发展使变频调速的实现手段发生了根本的变化，从早期的模拟控制技术发展到数宇控制技术。目前国外一些跨国公司的微控制器产品占据着主要的市场，如Motorola公司的MC68HC08MP16、Intel公司的80C196MC、三菱公司的M37705等。这些公司的产品性能价格比较高、功能强大，如带有A/D转换器、PWM波形发生器、LED/LCD驱动等，巨一般都有OTP产品，功耗低，可长期稳定地工作。(www.xing528.com)

微控制器目前主要由单片机向信号处理器（DSP）过渡。以目前应用比较广泛的TI公司的TMS320C240为例，其具有50ns的指令周期、544宇的RAM、16K的EEP-ROM、12个PWM通道、3个16位计数器，两个10位A/D转换、串行通讯口和串行外围接口等，采用DSP可使控制电路简单，而巨控制功能强大。

3.PWM波的生成

在家用空调器中，目前国内大部分厂家采用常规的SPWM方法；在国外，有部分厂家已采用磁通跟踪型SPWM生成方法。该方法以不同的开关模式在电机中产生的实际磁通去逼近定子磁链的给定轨迹——理想磁通圆，即用空间电压矢量的方法决定逆变器的开关状态，以形成PWM波形。该方法电压利用率高，低频谐波转矩小，频率变化范围宽，运行稳定，具有比较好的控制性能。近期出现的PAM控制不采用载波频率进行整流，而直接改变电压，减少了整流所需的能耗，提高了变频器的工作效率，满足了节电和降低高次谐波的要求，使供暖能力得到提高。

4.变频压缩机的电动机变频

压缩机电动机主要分为交流异步电动机和直流无刷电动机两种。目前国内一些大的压缩机生产厂家如万宝、松下、上海日立、东芝万家乐等已有能力生产变频压缩机（包括交流机和直流机）。交流电动机成本低，制造工艺简单，但其节能效果较差。直流无刷电动机拖动由无刷电动机本身、转子位置传感器和电子换向开关组成。转子磁极为永磁体，电枢绕组采用自控式换流，定子旋转磁场与转子磁极同步旋转，通常采用按转子磁场定向的定子电流矢量变换控制，既有普通直流电机良好的调速性能和启动性能，又从根本上消除了换向火花、无线电干扰的弊端，具有寿命长、可靠性高和噪声低、控制方便等优点。