[實用新型]具有兩種工作模式的變頻變容空調系統

有效

• 申請號: 201120154781.1
• 申請日: 2011-05-16
• 公開（公告）號: CN202066123U
• 公開（公告）日: 2011-12-07
• 發明（設計）人: 童懷;劉智平;徐杜;黃國宏;王鴻貴
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: F24F1/00
• 分類號: F24F1/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

技術領域

本實用新型是一種具有同步運行模式和變頻運行模式兩種工作模式的變頻變容空調系統，屬于空調系統的創新技術。

背景技術

定頻空調壓縮機一般由交流感應電機來驅動，其轉速由使用于壓縮機的電源頻率來決定。使用感應電機的定頻空調本身不能通過頻率變化來控制冷媒，進而達到控制制冷或制熱效果、調整負荷的目的。當環境溫度和運行工況變化大時，其空調負荷變化也大，如果感應電機長期在低負荷狀態下工作，其運行效率很低，而且當負荷特別低時，還會使機組起停頻繁，對電網造成較大的沖擊。

變頻空調的綜合效率高、對電網的沖擊小、使用電壓的變化范圍寬，目前其應用越來越廣泛，變頻壓縮機中電機類型也逐步由感應電機變成了永磁同步電機，即由交流變頻轉變為直流變頻。變頻空調雖然比定頻空調效率高，但成本和可靠性是阻礙變頻空調推廣應用的兩大關鍵因素。通過近幾年的努力，小功率的變頻空調的可靠性逐步接近了定頻空調，成本也大大降低。但當變頻空調的功率增大后，系統的硬件電路成本迅速增加，系統的可靠性更難把握。

針對這些問題，專利號ZL99236673的《一拖多空調器》公開了一種壓縮機的輸出功率可隨各室內機的需要變化的技術，它是由變頻壓縮機和定頻壓縮機并接而成的，以便減小變頻器的容量。這種方式多適用于10匹以上的大功率空調器，對3～5匹的空調柜機而言性能價格比不高。

在空調應用領域，專利ZL02132084.5提出了一種自起動式(永磁)同步電機及使用這種電機的壓縮機，這種起動方案實際上是先利用感應電機的起動原理將同步電機由靜止升速到同步轉速的，這種系統結構簡單可靠，系統效率比感應電機更高。但是這種方案存在的缺點是：①空調系統只具有同步運行模式，壓縮機起動頻繁，對電網沖擊大；②永磁同步電機在輸出功率過小時，效率、功率因素下降過多，因此系統輸出功率的調節范圍較窄。

近年來隨著對變頻空調的深入研究，發現變頻空調雖然季節能效比高，但在額定能力輸出和最大能力輸出工況，系統的能效比低。例如，某款一級能效變頻空調柜機的季節能效比為4.3，但額定制冷能力輸出工況的能效比為3.3，而最大制冷能力輸出工況的能效比僅為2.6。造成變頻空調額定能力輸出和最大能力輸出工況能效比低的原因，是空調系統中的變頻器在重負載情況下自身消耗的功率比較大。針對變頻空調重負載工況下能效低的問題，目前國內外有效的解決方案報導不多。

發明內容

本實用新型的目的在于考慮上述問題而提供一種利用永磁同步電動機有別于感應電動機的輸出特性，利用可變容量的壓縮機，有效提高變頻空調重負載工況下的能效比，且可以實現小容量變頻器與大容量壓縮機匹配的具有兩種工作模式的變頻變容空調系統。本實用新型具有同步運行模式和變頻運行模式兩種工作模式的變頻變容空調系統有利于提高系統在額定能力輸出工況和最大能力輸出工況的效率，降低大容量變頻空調系統中變頻器的成本，同時提高變頻器的可靠性。

本實用新型的技術方案是：本實用新型具有兩種工作模式的變頻變容空調系統，包括有由冷凝器、蒸發器、節流閥、壓縮機組成的空調制冷系統及驅動壓縮機的電動機，其中壓縮機采用可變容量的壓縮機，電動機為具有自起動能力的單相或三相永磁同步電動機；電動機在系統以額定能力輸出或最大能力輸出時通過工作模式切換電路直接與供電電網相連；電動機在系統低于額定能力輸出時通過工作模式切換電路與驅動其運行的變頻器連接，變頻器與供電電網相連。

上述壓縮機采用可變容量的壓縮機。

上述電動機的極對數為1，同步轉速為3000轉/分。

本實用新型的具有兩種工作模式的空調系統由于采用包括有由冷凝器、蒸發器、膨脹閥、壓縮機等組成的空調制冷系統及驅動壓縮機的電動機，其中壓縮機為可變容量壓縮機，電動機為具有自起動能力的永磁同步電動機的結構，且電動機的繞組通過工作模式切換電路，既可與變頻器相連，又可與電網相連。本實用新型具有同步運行模式和變頻運行模式兩種工作模式，可以提高系統在額定能力輸出工況和最大能力輸出工況的效率，降低大容量變頻空調系統中變頻器的成本，同時提高變頻器的可靠性。

附圖說明

圖1為目前常規變頻空調系統的結構圖。

圖2為本實用新型實施例變頻變容空調系統的結構圖。

圖3為本實用新型實施例空調系統工作模式轉換流程圖。

具體實施方式

實施例：