第二节 专用零部件

一、电抗器

依靠线圈的感抗阻碍电流变化的电器叫电抗器，电抗器常用做限流、稳流、降压、补偿、移相等，代表符号为L。电抗器主要用于变频空调器的电源直流电路中，结构类似变压器（见图4-51），由铁心和绝缘漆包线组成，该部件固定在变频空调器室外机底盘上。交流电源220V电压经过变压器、整流桥、滤波电路后，含交流成分的电流通过具有电感的电路，电感有阻碍交流电流流过的作用，将多余的能量储存在电感中，可提高电源的功率因数。

图4-51 电抗器外形

二、功率模块

在变频空调器中，功率模块是主要控制部件，是室外变频电路的核心，这一部分指的是完成直流到交流的逆变过程，用于驱动变频压缩机运转的逆变桥及其外围电路。变频压缩机运转的频率高低，完全由功率模块所输出的工作电压的高低来控制，功率模块输出的电压越低，压缩机运转频率及输出功率也就越低。功率模块内部是由三组（每组两个）大功率的开关晶体管组成，其作用是将输入模块的直流电压通过晶体管的开关作用，转变为驱动压缩机的三相交流电源。功率模块输入的直流电压（P、N之间）一般为260～310V，而输出的电压为一般不应高于220V。图4-52为功率模块外形。

图4-52 功率模块外形

在实际应用中，变频空调器多采用IPM（Inte11igent Power Modu1e，智能功率模块）加上外围的电路（如开关电源电路）组成。IPM又称功率逆变器，它将IGBT连同其驱动电路和多种保护电路（欠电压保护、过电流保护、短路保护、过热保护等）封装在同一模块内，从而简化了设计，提高了整个系统的可靠性。

一般IPM有4种封装形式：内置一单元IGBT的单管封装，内置两单元IGBT的双管封装，内置六单元IGBT的六管封装，内置六单元IGBT组成的三相全桥和一只泄放管的七管封装。

【附注】

1）交流变频空调器通常采用6个IGBT构成上下桥式驱动电路。

2）当空调器生产厂家不同时，变频模块内部也略有不同，即增加了主控板直流稳压电路、模块保护电路等。

三、压缩机

压缩机是空调制冷系统的心脏，也是制冷系统中低压区（蒸发区）与高压区（冷凝区）以及低温与高温的分界线。压缩机一般安装在室外机中（见图4-53），主要作用是维持制冷剂在制冷系统中的循环，其具体工作过程是：按照制冷量的需要定量吸入来自蒸发器的低温、低压制冷剂蒸气，压缩制冷剂蒸气使其压力和温度升高，并按额定的冷凝压力将制冷剂蒸气送往冷凝器。

图4-53 压缩机的安装位置

变频空调器的核心部分是变频压缩机，它为空调器提供源源不断的动力。变频空调器与普通空调器的压缩机不同，变频压缩机的转速能够随时调整变化，并与室内空调器负荷的变化成比例；普通压缩机通电即可运转，而变频压缩机是靠室外电控程序驱动运转；普通压缩机供电频率是固定的，且单相压缩机都有运转电容器，而变频压缩机都是三相结构，所以无起动电容器，且机械结构也不尽相同。变频压缩机按内部结构不同可分为双转子旋转式压缩机（见图4-54）与涡旋式压缩机（见图4-55），按电器结构不同可分为交流变频压缩机与直流变频压缩机。

图4-54 旋转式压缩机

交流变频压缩机的核心是变频电动机，该电动机为三相电动机，其定子与转子同普通三相交流电动机的内部结构相同，但输入的为三相脉冲式电压。交流变频压缩机转子采用了交流异步电动机转子结构，其工作原理为：定子产生旋转磁场，转子在定子旋转磁场作用下感应电流产生感应磁场，经定子磁场与转子磁场相互作用使转子旋转。交流变频压缩机旋转的基础是定子与转子的电磁感应，使压缩机旋转的同时也带来了电磁感应噪声与转子损耗等负面作用。

直流变频压缩机也称为直流调速压缩机。由于空调器制冷系统内部不允许产生火花，所以直流变频压缩机电动机采用了三相四极直流无刷电动机，该电动机的定子结构与普通三相异步电动机相同，但转子结构截然不同，其转子采用四极永久磁铁（采用稀土永磁材料制作而成）。三相四极直流无刷电动机的工作原理为：定子产生旋转磁场与转子永磁磁场直接作用，实现压缩机运转。通过改变送给电动机的直流电压可以改变电动机的转速，直流变频压缩机不存在定子旋转磁场对转子的电磁感应作用，克服了交流变频压缩机的电磁噪声与转子损耗，具有比交流变频压缩机效率高与噪声低的特点。

直流变频空调器和交流变频空调器采用的压缩机电动机，原理上都是定子产生一个不断旋转的圆形旋转磁场，利用定子、转子电磁间磁场力相互作用产生转矩不断推动转子转动。直流变频压缩机效率比交流变频压缩机高10%～30%，噪声低5～10dB；但是直流变频空调器的成本要高于交流变频空调器。

【附注】变频空调器中2匹或以上的多数采用为双转子压缩机；现在使用的直流变频压缩机，都是采用集中卷绕线圈和内埋永磁铁转子。

四、变频器

变频器安装在室外，是变频空调器的核心器件，它是通过对电力半导体器件（如IG-BT）等的通断控制，将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。即通过对电流的转换来实现电动机运转频率的自动调节，把工频电源（50Hz或60Hz）变换成各种频率的交流电源，同时还使电源电压范围达到142～270V，从而解决了空调器因电网电压不稳定造成不能工作的问题。变频器主要由以下部分组成，即整流器、滤波器和功率逆变器（见图4-56）。

变频器的种类较多，按变频方式可分为交流变频和直流变频两大类。采用交流变频方式的变频压缩机由三相异步电动机驱动；采用直流变频方式的变频压缩机由直流电动机驱动。另外，变频器按变换的环节分类，又可分为直接式和间接式两种。直接式变频器又称交-交变频器，是将工频交流直接变换成频率电压可调的交流；间接式变频器又称交-直-交变频器，是先把工频交流通过整流器变成直流，然后再把直流变换成频率电压可调的交流，是目前广泛应用的通用型变频器。

变频器电路主要由整流电路、中间直流电路、控制电路、驱动电路、逆变电路等组成（见图4-57）。其中控制电路完成对主电路的控制；整流电路将交流电（AC）变换成直流电（DC）；直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波；逆变电路将直流电再逆变成交流电。

图4-55 涡旋式压缩机

图4-56 变频器的实物与结构

图4-57 变频器的电路组成