1、商用空调产品所控制室2015-5空调电控技术培训1一、空调相关基本知识介绍二、产品技术特点介绍三、产品关键技术介绍四、知识产权情况介绍五、商用空调控制器后续规划2变频空调与定速空调变频空调与定速空调变频空调变频空调是指采用变频原理，利用二次逆变得到的可变化交流电源来调节压缩机转速，从而改变管路中制冷剂循环量，控制空调器输出能力。定速空调定速空调是指其内部压缩机电机的转速怛定不变，通过开关压缩机来调节温度。空调相关基本知识介绍3设定温度室内温度经过时间变频空调器定速空调器温度波动运转压缩机运转变频空调器能力可以变化调节普通定速空调器停止停止 变频空调变频空调变频空调适用工作电压范围大；启动电流小2、；高功率运转，迅速达到设定温度，低功率维持，室温平衡，因而制冷制热迅速、省电、室温波动小。定速空调定速空调定频空调以固定功率运转，通过频繁开关机维持室内温度，因而制冷制热速度缓慢，对家庭电网冲击大，室温波动大。空调相关基本知识介绍4序序 号号 项项 目目 定速定速 空空 调调 变变 频频 空空 调调 1 适应负荷的能力适应负荷的能力 不能自动适应负荷变化不能自动适应负荷变化 自动适应负荷的变化自动适应负荷的变化 2 温控精度温控精度 开开/关控制关控制,温度波动范围达温度波动范围达2 降频控制降频控制,温度波动范围温度波动范围1 3 启动性能启动性能 启动电流大于额定电流启动电流大于额定电流 3、软启动，启动电流很小软启动，启动电流很小 4 节能性节能性 开开/关控制，不省电关控制，不省电 自动以低频维持，省电自动以低频维持，省电30%5 低电压运转性能低电压运转性能 180V以下很难运转以下很难运转 低至低至150V也可正常运转也可正常运转 6 制冷、制热速度制冷、制热速度 慢慢 快快 7 热冷比热冷比 120%140%8 低温制热效果低温制热效果 0C以下压缩机功率很低，制热效果差以下压缩机功率很低，制热效果差 低温时高频运转，制热量是常规空调低温时高频运转，制热量是常规空调4-5倍倍9 化霜性能化霜性能 差差 准确而快速，只需常规空调一半的时间准确而快速，只需常规空调一半的时间 4、10 除湿性能除湿性能 定时开定时开/关控制，除湿时有冷感关控制，除湿时有冷感 低频运转，只除湿不降温，健康除湿低频运转，只除湿不降温，健康除湿 11 满负荷运转满负荷运转 只有一种转速，不能强劲运转只有一种转速，不能强劲运转自动以高频强劲运转自动以高频强劲运转 12 保护功能保护功能 简单简单、过流保护时需停机、过流保护时需停机全面全面、过流保护时可以降频、过流保护时可以降频13 自动控制性能自动控制性能 简单简单 真正模糊化、神经网络化真正模糊化、神经网络化 空调相关基本知识介绍5交流变频与直流变频交流变频与直流变频交流变频产品与直流变频产品主要区别在压缩机压缩机和驱动模式两部分。交流变频5、交流变频：压缩机采用交流电机驱动（本质上是三相交流异步电动机），电控系统相对简单一些，属于异步控制。空调相关基本知识介绍原理：原理：异步电动机的电磁转矩是由定子主磁通和转子电流相互作用而产生的。定子绕组通入电流时产生旋转磁场，在转子绕组内感应出电动势，因而产生了感应电流，该电流与定子旋转磁场相互作用，便产生了磁场力，使转子旋转。但其特别的设计使得可以在较大范围内通过改变电源的频率和电压来改变电机的转速。6实际上对于异步电动机，旋转磁场的转速（通常称为同步转速）n0与转子的转速n1是有差别的。转子的速度n1从上式可以看出，只要改变异步电动机的供电频率，电机的转速便会发生改变，交流变频空调就是根据6、这一基本原理来运行的。每极的磁通量：转差率k电机绕组系数N1每相定子绕组匝数U1电机定子电压空调相关基本知识介绍7对于磁通，我们通常是希望其保持在接近饱和值，如果进一步增大磁通，将使电机的铁心饱和，从而导致电机中流过很大的励磁电流，增加电机的铜损耗和铁损耗，严重时会因绕组过热而损坏电机。而磁通的减小，则铁心未得到充分的利用，使得输出转矩下降。由上式可知，要保持恒定，即要保持U1/f恒定，改变频率f的大小时，电机定子电压U1必须随之同时发生变化，即在变频的同时也要变压。这种调节转速的方法我们称为VVVF。空调相关基本知识介绍压缩机V/F曲线8交流变频控制器的原理框图交流变频特点：交流变频特点：相7、对于定频空调而言，交流变频空调具有制冷制热快速、控温精确的特点。但交流变频压缩机的运转是靠定子绕组上通过的电流和转子绕组上的感应电流形成的磁力线的相互作用实现的，因此转子绕组有电流通过，产生电能损耗。其成本比直流变频空调要低。空调相关基本知识介绍9直流变频空调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，其控制电路与交流变频控制器基本一样，属于同步控制。全直流变频全直流变频是指压缩机、室内外风机均使用直流无刷电机。部分直流部分直流是指只有压缩机使用直流无刷电机。直流变频原理框图空调相关基本知识介绍10直流变频原理：直流变频原理：采用直流变频压缩机，压缩机定子产生旋转磁场与转子永磁磁场直接8、作用，实现压缩机运转。由于转子是永磁体，没有线圈/绕组，无需外部供电，也就不产生电能损耗，效率高、节能；特点：特点：效率高与噪音低。直流变频压缩机效率比交流变频压缩机高10%30%，噪音低5分贝10分贝。空调相关基本知识介绍11直流变频的优点：直流变频的优点：l快速达到制冷、制热设定的温度l舒适性好（恒温+静音+制冷/制热快速）l节省能源（效率提升10%-30%）l工况要求第（可以在超低温、超低压工作环境下正常运作）l能适应50HZ与60HZ地区使用l空调器运行后振动和噪音小。l启动时对电网干扰小l寿命长（软启动，对压缩机线圈的冲击小）空调相关基本知识介绍12直流变频的缺点：直流变频的缺点：l9、变频空调器低电压运行时，达不到最大制冷与制热量。l压缩机高频运转时噪音较大。l变频空调器的电器元件较多，检修难度大。l价格较普通空调器高。空调相关基本知识介绍13直流变频压缩机常采用无刷直流电机（120方波控制）或永磁同步电机（180正弦波控制）。方波控制与正弦波控制方波控制与正弦波控制空调相关基本知识介绍14120度和180度是两种不同的直流变频技术。120度就是在任意时刻三相中只有两相导通，一相截止，算法简单易行，但在转矩和转速变化大的时候，效率很低，目前已经很少使用该种控制方式，已经被180度方案所取代。180度驱动方式有采用SPWM技术的正弦波控制和采用FOC的SVPWM矢量控制，目前10、应用最广泛的基于FOC的矢量控制技术。15BLDC(方波控制）方波控制）PMSM（正弦波控制）（正弦波控制）驱动波形转矩脉动大小能耗压缩机驱动力矩不平滑、浪费动力压缩机驱动力矩平滑，能耗低、节能噪音噪音大谐波含量小，噪音低振动大小压缩机寿命没有逆磁电流控制，易引起逆磁电流过大而退磁，缩短压缩机寿命拥有逆磁电流控制，时刻检测压缩机逆磁电流，防止压缩机退磁实现相对简单控制复杂，运算量较大调速范围小大，在直流电压降低的条件下，可采用弱磁控制提高转速空调相关基本知识介绍180度正弦波控制的特点：l矢量控制保证恒定转矩电流，消除电机的增磁和去磁反应。l两相PWM调制 降低开关损耗，提高系统效率。l相电流11、重构技术适时监测相电流的大小，从而实现电流控制和保护。空调相关基本知识介绍16l智能除霜控制智能除霜控制动态调节除霜时间，多霜多除，少霜少除，有霜快除。l多联内机地址自动分配多联内机地址自动分配设定室内机地址不需拨码设置，也不需要手操器（遥控器或线控）设置，自动分配地址，安装简单易操作。l控制板通用性、可扩展性强控制板通用性、可扩展性强l驱动采用基于驱动采用基于FOC的的SVPWM矢量控制算法，效率高、矢量控制算法，效率高、噪音低噪音低产品技术特点介绍产品技术特点介绍17l变频室外风扇电机可以实现无极调速变频室外风扇电机可以实现无极调速室外风扇电机采用高效直流无刷电机，设计了多达16档风速调节12、，可以根据实际冷热量输出情况自动调节风机转速，既能保证机组正常工况条件下运行在最佳运转状态，也能提高在低温制冷、低温制热等特殊工况的能力输出，这样不仅可以提高产品的可靠性，同时也可以提高产品的竞争力。产品技术特点介绍产品技术特点介绍18l室内风扇电机过热自动关闭室内风扇电机过热自动关闭风管机风扇电机出现过热异常时，主控能自动检测并立即切断风扇电机的电源，防止引起火灾，保证了机组的安全性。l断电恢复功能可以自由设定断电恢复功能可以自由设定根据客户的不同需求，可以通过线控器自由设定是否启动断电恢复功能。空调的断电恢复功能可以记忆断电前的运行状态，记忆室内机的设定模式、设定温度、设定风速、风门位置、13、开关机标志等信息。产品技术特点介绍产品技术特点介绍19l消防和门禁功能消防和门禁功能室内机控制板上预留了消防、门禁控制接口，可以与房间内烟雾传感器、房间的门卡联锁控制，当发生异常时，自动关闭空调器。该功能不仅可以满足部分客户的特殊需求，同时也提高了产品的安全性。产品技术特点介绍产品技术特点介绍20l智能辅助电加热智能辅助电加热电加热采用PTC陶瓷电加热器，加热速度快、热量大，安全性能高。单相电加热器采用双继电器控制，同时控制LN电源线，安全性能高。三相电加热器同样采用接触器或三个继电器方式同时控制三相电源，出现异常时，同时切断电源，安全可靠。产品技术特点介绍产品技术特点介绍21l定速室内外机采14、用双板控制定速室内外机采用双板控制室内外采用双板方案，虽成本有所增加，但检测更精确、保护功能更全面，提高机组的可靠性，同时安装相对简单、安装成本相对较低。产品技术特点介绍产品技术特点介绍22l定速室外机采用多重保护定速室外机采用多重保护a）压缩机过热保护采用排气温度传感器和压机顶置温控开关双重保护，使压缩机始终工作在允许的范围内，保证压缩机的可靠性。b）压缩机预热启动：增加了压缩机曲轴箱加热带，根据外环温和DSH综合控制压缩机加热带的启停，不仅可以保证低温情况下压机能够正常启动，还可以有效提高压缩机的使用寿命。c）三相电源机型采用了双电流互感器检测，可以有效的检测过流、缺相、偏相等故障并及时的15、进行保护，保证压缩机的可靠性。产品技术特点介绍产品技术特点介绍23l系统参数可以实时查询，方便调试维修系统参数可以实时查询，方便调试维修室外主控板上的按键和数码管组合使用不仅可以用作调试的工装，设定一些控制参数，同时还可以用来实时查询系统的各项参数，极大的方便了调试和维修。产品技术特点介绍产品技术特点介绍24l冷媒泄露自动判断功能冷媒泄露自动判断功能a）系统冷媒充注量低于30%时（不同机型，该数值可能有差异），自动判断并显示缺氟保护故障代码。b)系统冷媒充注量在30%-80%时，根据室内机实际换热情况，自动判断是否符合要求，如不符合要求，显示缺氟保护故障代码。c)高于80%时不报故障利用该项功16、能可以确保空调器的实际换热效果，提高舒适性，确保空调器的系统安全性能。产品技术特点介绍产品技术特点介绍25l室内遥控器可以选择有线遥控和无线遥控两种，操控温度更人性化、方便。产品技术特点介绍产品技术特点介绍26l新一代线控器外观时尚，超大触摸屏，显示更清晰，按键相比传统按键使用寿命更长。飞梭区域：顺时针温度+逆时针温度-人体接近感应人体接近感应飞梭功能飞梭功能触摸按键触摸按键遥控接收遥控接收实时时钟、周定时实时时钟、周定时特点特点：产品技术特点介绍产品技术特点介绍27l集中控制器外形美观，功能丰富采用BACnet标准协议集中控制，同时控制系统中16台空调器区域控制，可将系统内空调器划分不同区域17、，对区域内的空调单独控制实时监控，空调器的运行状态和在线状态改变实时更新显示辅助集控，系统中可以有辅助集中控制器，除了没有同步时间功能外，其他和主集控器一致定时控制，可以实现24小时/周定时集中控制特点特点：产品技术特点介绍产品技术特点介绍28l电控关键零部件均优先采用进口厂家或国内一流厂家，保证产品的可靠性。序号序号零部件名称零部件名称厂家厂家1功率模块三菱、富士、仙童等2IGBTIR、英飞凌等3整流桥新电元、vishay等4直流风扇电机芝蒲、松下5高压电解电容nichicon6霍尔器件旭化成7压力传感器鹭宫8电子膨胀阀鹭宫9温度传感器华中高理10继电器宏发、欧姆龙等11交流接触器西门子、桂18、林机床等产品技术特点介绍产品技术特点介绍291、单相有源PFC（功率因数校正）可以实现在50Hz、60Hz等不同频率交流电源上的自适应控制（国际先进水平）功率因数（功率因数（PF)：PF表示为有功功率Pa与视在功率Ps之比：PF=Pa/Ps=Pa/(Pa+Pr)视在功率Ps有功功率Pa实际消耗的电能无功功率Pr未做功的电能功率因数低表示用电设备的无功功率大，设备利用率低，导线、变压器等绕组损耗大，电流谐波分量大容易对电网造成污染，严重时还会对供电系统造成中线电位偏移，致使设备损坏。为提高线路功率因数，抑制电流波形失真，必须采取PFC措施。PFC分无源和有源两种类型，目前流行的是有源PFC技术。19、关键技术介绍关键技术介绍30有功功率、无功功率关键技术介绍关键技术介绍31功率因数偏移的原因及电流谐波有相移的正弦电流无相移的非正弦电流有相移的非正弦电流关键技术介绍关键技术介绍32提高功率因数的意义谐波的危害l引发器件的误动作l干扰相邻的电子电气设备l导致变压器和电机等器件过热GB17625.1电磁兼容限值谐波电流发射限值(设备每相输入电流16A)l不做功器件也要消耗能量，无功能量返回电网l更大的等效电流和峰值电流低功率因数导致：l发电厂、电力传输和电力分配容量更大l电力传输分配的损耗加大l过热，寿命缩短l用户端设备器件容量更大关键技术介绍关键技术介绍33PFC控制方法传统方法：传统方法：目20、前行业内PFC控制算法是建立在恒定电源频率基础上进行控制、调节的，这种算法仅适用于对单一频率的交流电源进行功率因数校正，在不同工频产品上应用时需要重新进行设计或修改，通用型比较差，当电源频率因特殊原因出现变化时会造成PFC失调，空调无法正常运行。海信创新点海信创新点可自动识别电源频率，同一产品可在不同工频产品上应用，无需要重新设计或修改，通用性好，当电源频率因特殊原因出现变化时，PFC可自适应调整，空调可正常运行关键技术介绍关键技术介绍34不同电源频率下波形对比关键技术介绍关键技术介绍352、瞬时断电主动保护防永磁体瞬时断电主动保护防永磁体退磁技术退磁技术（国际先进水平（国际先进水平）利用该技21、术，电源断电瞬间，可快速检出并执行保护措施，避免压缩机退磁或智能功率模块IPM损坏，提高控制器可靠性。l交流输入电源的瞬时断电会导致驱动控制失步，无法正常控制压缩机转子换向，电容中储存的能量会全部施加到压机的两相绕组上，造成瞬时大电流，容易导致压缩机永磁体退磁。l交流电源瞬时断电容易导致逆变电路内部的开关管IGBT上、下桥臂导通而导致大电流，从而造成IPM击穿损坏。关键技术介绍关键技术介绍363、转转矩矩补偿补偿防低防低频频振振动动技技术术针对压缩机的特性关系，设计了压缩机转矩补偿防低频振动技术，采用这种技术可以有效降低压缩机低频运行时的振动现象，降低配管应力，降低了压缩机噪音，提高了整机可靠22、性。目前普通家用变频空调通常选用成本相对低的单转子压缩机。单转子压缩机在低频率运行的情况下，转子的不平衡性易导致连接压缩机的盘管大幅振动，周期性的低频振动在整机管路和系统间产生共振，不但会形成噪声，严重的还可能造成管路断裂。压缩机负荷特性曲线2P：双转子压缩机；1P单转子压缩机；SC涡旋压缩机关键技术介绍关键技术介绍374、利用直流母线电压影射技术检测三相电源故障技术利用直流母线电压影射技术检测三相电源故障技术（国际领先水平（国际领先水平）当交流电源的三相电压出现不平衡或者缺相问题时，会对变频空调器产生严重的危害：l功率器件损坏l三相电流不平衡l电容纹波增大l机组不能正常工作利用该项技术能够对23、三相交流电源的缺相、相电压不平衡以及瞬时断电等异常情况实现准确的检测，并对使用该三相电源进行供电的大功率负载实施快速的保护，从而可以有效保护变频负载以及负载驱动电路中的整流电路和逆变电路，减小由于电网异常造成变频负载和整流、逆变电路损毁等问题发生的几率，提高产品可靠性。相电压不平衡导致三相电流不平衡测试曲线关键技术介绍关键技术介绍38 5、变频驱动板自动检测技术、变频驱动板自动检测技术变频驱动板是变频空调的核心部件，驱动板的可靠性对整个产品的性能起了很大的作用，为了保证驱动板质量的可靠性，海信独创了先进的驱动板无损检测方法，不需要接入强电同时也不需要带压缩机负载，就能对驱动板的性能进行全面的检24、测，同时也不会对驱动板造成损伤。该项技术已经申请了发明专利。关键技术介绍关键技术介绍396、EEPROM存储器读写技术存储器读写技术l支持总线读写内机EEPROM存储器，无需再拆卸各个内外机，直接在总线上读写机组运行参数，维修更方便。l通过专用遥控器也可以直接改写EEPROM参数。7、总线升级固件技术、总线升级固件技术支持总线升级固件技术，可总线升级程序，无需再拆卸各个内外机，直接在总线上升级程序，维修更方便。关键技术介绍关键技术介绍40空调控制技术相关知识产权情况（不仅限以下内容）序号国别专利类型专利名称1中国发明交流电源断电检测方法及直流变频压缩机的断电保护方法2中国发明一种功率因数自适应25、控制方法3中国发明一种三相电源的故障检测方法4中国发明带有感性负载的继电器控制方法及家用电器5中国发明一种基于BACnet协议的系统控制方法、装置和系统6中国发明基于Labview平台的空调器远程实验数据监控系统7中国实用新型一种有源功率因数校正装置8中国实用新型交流电源断电检测装置及直流变频空调器9中国实用新型一种三相电源的故障检测保护电路及变频空调器10中国实用新型变频压缩机驱动板检测装置11中国实用新型PFC控制芯片FA5502M在4P变频空调上的应用12中国软件登记三相电源直流变频压缩机FOC驱动控制软件13中国软件登记海信变频单元机室外主控(R7)平台软件14中国软件登记商用空调产品生产线自动检测设备控制软件15中国软件登记商用空调器线控器软件知识产权情况41商用空调控制器后续规划Wifi远程控制远程控制单元机、单元机、N系列室内外总线通信系列室内外总线通信低待机功耗低待机功耗0.5W智能试运转智能试运转远程升级室内外远程升级室内外EE数据数据电费分户计量电费分户计量大数据分析大数据分析远程故障诊断远程故障诊断产品注册产品注册4243