变频技术在家用空调中的应用(6)

2直流变频

2.1直流变频概念

人们把采用无刷直流电机作为压缩机电机的家用空调器称为“直流变频空调”,从概念上图4直流变频的控制原理图来说是不确切的,因为直流电是没有频率的,所以也就谈不上变频,但人们已经形成了习惯,对于采用无刷直流压缩机的家用空调器就称之为直流变频空调,严格地讲,这种家用空调应该称作“直流变转速空调器。”

2.2直流变频控制器的原理

家用直流变频空调其关键在于采用了无刷直流电机作为压缩机电机,并且比交流变频多一位置检测电路,其控制电路与交流变频控制器相类似(如图4所示)。

直流变频控制器的功率模块(变频模块)每次只导通二个晶体管(A+、A-不能同时导通,B+、B-不能同时导通,C+、C-不能同时导通),所加在压缩机电机两相线圈上的电压波形不是交流电动机的正弦波,而是矩形波(即每个脉冲的占空比相等,如图5所示),通以直流电,驱动压缩机运转。

2.3直流无刷压缩机电机工作原理

家用直流变频空调所用的无刷压缩机电机,即线圈是定子,永久磁铁是转子,可以通过晶体管的开关作用改变线圈中电流的方向,实现无刷换向。电动机的转速是靠PWM来改变输出电压来实现控制的,输出电压与转速成正比。

由于无刷直流电机在运行时,必须实时检测出永磁转子的位置,从而进行相应的驱动控制,以驱动电机换相,才能保证电机平稳地运行。在无刷直流电动机中总有两相线圈通电,一相不通电,通常用不通电的一相作为转子位置检测信号用线,因为磁铁转动,线圈里产生感应电压,由于此电压的相位和磁铁的位置有一定关系,可测出转子的位置,通过专门设计的电子回路转换,反过来控制定子线圈的换相。但感应电压只在电动机运转时产生,在起动时处于停止状态,不能检测到转子的位置,这时需要强制性输出驱动波形,从电动机开始运转到某种程度,可以靠感应电压测出转子位置时,再切换为边输出波形边测出位置的驱动方式。