变频器是将电网供电的工频交流电变换为适用于交流电动机变频调速用的电压可变、频率可变交流电的变频装置。交流变频原理:把 220 V 交流电转换为直流电源、为变频器提供工作电压,再将直流电压“逆变”成脉动交流电送到功率模块;功率模块受电脑芯片指令控制,输出频率可变的交流电压,使压缩机转速随电压频率变化而相应改变,从而实现电脑芯片对压缩机转速的控制与调节。
1. 交流变频
采用交流变频方式的空调器压缩机要使用三相异步电动机,才能通过改变压缩机供电频率控制其转速。交流-直流-交流变频器工作原理框图如图6-15 所示。
图6-15 交流变频过程的工作原理框图
1)整流器。作用是把交流电整流为直流电,可采用硅整流器件构成不可控整流器、也可采用晶闸管器件构成可控整流器。
2)逆变器。作用是把直流电逆变为频率、电压可调的交流电,使用的功率器件有普通晶闸管(SCR)、门极可关断(GTO)晶闸管、大功率晶闸管(GTR)、绝缘栅双极性晶体管 IGBT 等。
3)控制回路。根据变频调速不同控制方式产生相应控制信号,控制整流器及逆变器中各功率器件工作状态,使逆变器输出预定频率与预定电压。在对逆变器的控制中广泛采用脉宽调制器(PWM):由控制线路按一定规律控制开关元件通断,在逆变器输出端获得一系列等幅而不等宽的矩形脉冲波形,近似等效正弦电压波形。
2. 直流变频
直流变频空调器同样把交流市电转换为直流电源并送至功率模块,模块同样受电脑芯片指令控制,所不同的是模块输出的是电压可变的直流电源,驱动压缩机运行、控制压缩机排量。由于压缩机转速受电压高低控制,所以要采用直流电动机:直流电动机定子绕有电磁线圈、采用永久磁铁作转子,施加电压增高时转速加快、电压降低时转速下降。利用这种原理实现压缩机转速变化,通常称为直流变频。