【正文】 國，變頻冰箱應運而生，這也是社會新時代的需求和新技術的完美結合。 關鍵詞： 變頻冰箱 ,壓縮機 ,無刷直流電動機 Ⅱ Abstract Last century, most refrigerators producted in China were fixspeed,because they work day and night, so the problems of power consumption and noise are serious. In recent years,the technology of frequency variety adopted in pressor, which makes the system operate stably, and can eliminate the noise when starting, and can save more energy. With the development of power electronics technology, the brushless DC motor control technology is more mature, it builds a good foundation for adopting in the frequency refrigerator pressor system. In addition, petition in the market requires low consumption and energy, it makes brushless DC motors used in refrigerator pressors bee possible. This article focuses on the frequency of the working principle of refrigerator pressors and brushless DC motor39。而近幾年壓縮機采用了變頻技術，起動時運行平穩(wěn)，可以徹底消除起動噪聲，節(jié)能效果明顯。 隨著電力電子技術的發(fā)展，無刷直流電動機控制技術逐步成熟，為其應用于變頻冰箱壓縮機系統(tǒng)打下了良好的基礎。s structure. Key words: Frequency variety refrigerator, Compressor ,brushless DC motor 大連水產(chǎn)學院本科畢業(yè)論文（設計） 第一章 引言 1 第一章 引言 課題研究背景及意義 近些年來，國內經(jīng)濟增長勢頭迅猛，人民生活水平不斷提高。變頻技術 不但給冰箱帶來功能的增加 , 性能的改善 , 而且具有明顯的節(jié)能效果和降噪效果 , 同時使整機壽命較傳統(tǒng)家電有明顯提高。尤其是可以減少起動時所帶來的損失，實現(xiàn)高效率運行，顯著降低冰箱的發(fā)電量。目前，各冰箱壓縮機廠家將主要的研究開發(fā)精力投入到壓縮機節(jié)能化工作上。這些技術上的革新，帶來的效率上的大幅度提高。本課題針對變頻冰箱節(jié)能、降噪、保鮮等一系列優(yōu)點，對變頻冰箱壓縮機進行了深入研究，介紹了無刷直流電動機的結構和特點以及在變頻冰箱壓縮機中的應用原理與方法。大連水產(chǎn)學院本科畢業(yè)論文（設計） 第二章 變頻壓縮機系統(tǒng)介紹 3 第二章 變頻壓縮機系統(tǒng)介紹 變頻冰箱介紹 變頻冰箱是將 變頻技術應用在壓縮機上，通過壓縮機轉速的調節(jié)使冰箱在節(jié)能、保鮮、靜音三大方面實現(xiàn)了質的飛躍。當機器處于正常運轉時，噪音也能降低 10％以上。 3． 起動電流小：由于變頻調速技術能使壓 縮機在起動時，選擇較低的電壓及頻率，有效地抑制了起動電流，降低了電網(wǎng)的沖擊。冰箱的主控板接到冷藏冷凍室反饋的 溫度、濕度等信息后將信號傳給變頻器，變頻器對信息進行處理，其內部電路對電流進行交直流轉換，再將轉換后一定頻率的電信號傳遞給壓縮機，壓縮機電機依據(jù)輸入電頻率高速或低速運轉，如此調節(jié)轉速，電動機轉速變化就會引起壓縮機排氣量發(fā)生變化，從而導致制冷量發(fā)生變化，適應冰箱溫度變化要求。其中控制部分以含有微處理器的電機控制器專用芯片為中心 ,由降壓、整流、濾波、穩(wěn)壓、兩室溫度設定與顯示、傳感器等組成，變頻調速部分由整流、儲能元件、 PWM 驅動器、逆變器等組成。變頻冰箱的工作原理為：在冰箱工作室的溫度與設定溫度之差 △ T 較大時，壓縮機以高速運轉，以獲得快速制冷的效果。另外 ,一個非常重要的因素，由于機械運轉與流體力學規(guī)律，變 頻壓縮機在低轉速時的效率也很好。 變頻壓縮機的優(yōu)點和分類 變頻冰箱壓縮機的優(yōu)勢主要在：（ 1）速凍能力強。 (3)溫度波動小，由于電機轉速可以根據(jù)冰箱主控板反饋的溫度信息隨時調節(jié)轉速而改變制冷量 ,因此溫度總是在設定值附近波動 ,變化敏感細微。 變頻壓縮機可分直流和交流變頻技術兩類 ,兩者均靠電動機內部形成的磁力線和線圈中的電流間作用產(chǎn)生的磁力運轉 ,但內部磁通的形成方式卻不同。理論和實驗證明 ,直流變頻壓縮機效率比交流變頻壓縮機高 10%～ 30%,噪聲低 5～ 10dB(A)。 大連水產(chǎn)學院本科畢業(yè)論文（設計） 第二章 變頻壓縮機系統(tǒng)介紹 6 圖 22 無刷直流電機結構示意 位置檢測分為有位置檢測和無位置檢測，由于在冰箱壓縮機封閉式結構中，電機工作在高溫、制冷劑及潤滑油的環(huán)境中，如果使用有位置 傳感器，可靠性勢必會降低，還有增加了系統(tǒng)的成本。 無刷直流電動機介紹 目前 ,可調速電動機的主要類型有直流電動機、異步電動機和同步電動機 3 種。但是 ,異步電動機需要從定子側勵磁 ,功率因數(shù)較低 ,使得調速系統(tǒng)所用變頻器的容量較大。加之市場競爭對冰箱節(jié)能、低噪聲提出的更高要求 , 使得無刷直流電動機應用于冰箱壓縮機的技術已經(jīng)十分成熟。圖 2圖 24為兩種電機的結構示意 [2]。 圖 25 無刷直流電機系統(tǒng)結構 當定子繞組的某一相通電時 ,該電流與轉子磁極所產(chǎn)生的磁場相互作用而產(chǎn)生轉矩 ,驅動轉子旋轉 。 輸出 圖 26 無刷直流電機原理 無刷直流電動機的數(shù)學模型 無刷直流電動機為三相電動機 ,其轉子采用永久磁鐵制成 ,材料大多采用稀土永磁材料如釤鈷合金和釹鐵硼合金等。由于感應電動勢為梯形波 ,含有較多的高次諧波 ,并且電動機的電感為非線性 ,所以 dq 坐標變換理論已不適用 ,應根據(jù)轉子位置分段表示感應電動勢。 CBA L , L, L 為三相定子電動勢 。由于在 1對極矩內 ,轉子的磁阻不隨轉子位置變化而變化 ,并且三相對稱 ,所以 M L L L L L L L L L L CBCABCBAACAB CBA ?????? ??? 此時 ,狀態(tài)方程可寫為 ???????????????????????????????????????????????????????????????CBACBACBAsssCBAeeeiiipLMMMLMMMLiiiRRRuuu000000 因為 0 i i i C BA ??? ,所以 A CB Mi Mi Mi ?? ,將上式進行整理得 直流電源 開關電路 電機 轉子位置傳感器 大連水產(chǎn)學院本科畢業(yè)論文（設計） 第二章 變頻壓縮機系統(tǒng)介紹 9 ??????????????????????????????????????????????????????????????????CBACBACBAsssCBAeeeiiiPMLMLMLiiiRRRuuu000000000000 (22) 電磁轉矩的表達式為 ? ??? CCBBAAd ieieieT (23) 運行時 ,無刷直流電動機的帶電導體處于相同的磁場下 ,各相繞組的感應電動勢為 nNPE mmm ?)60/(? (24) 式中 : n 為電動機轉速 。設無刷直流電動機采用三相 Y聯(lián)結電路 , 則電動機感應電動勢 Ed 由兩相繞組經(jīng)逆變器串聯(lián)組成 ,故 nNPEE mmmd ?)30/(2 ?? 因此 ,電磁轉矩表達式為 dmmddd INPIET ?? )/(/ ??? (25) 由此可以看出 ,電磁轉矩與磁通和電流的幅值成正比 ,所以控制逆變器輸出方波電流的幅值即可控制無刷直流電動機的電磁轉矩。邊緣磁通密度寬度占30176。當轉子在 60176。 這樣 ,每相通入 120176。 大連水產(chǎn)學院本科畢業(yè)論文（設計） 第二章 變頻壓縮機系統(tǒng)介紹 10 圖 27 無刷直流電動機電流換相原理圖 無刷直流電動機的轉動分析 無刷直流電動機的旋轉是通過 6個功率管的開和關來完成的。和右下 180176。這正好與轉子磁場 1Z? 相互垂直 , 于是便會產(chǎn)生逆時針方向的電磁轉距 , 推動轉子向逆時針方向旋轉。 大連水產(chǎn)學院本科畢業(yè)論文（設計） 第二章 變頻壓縮機系統(tǒng)介紹 11 圖 28 直流無刷電機轉動分析示意圖 當轉子轉過 30176。從上面的分析中可以看出 , 由于右下 180176。因此在同樣的切換頻率情況下 ,理論上 2 級的直流電機的轉速是 3級無刷直流電機轉速的 2 倍。根據(jù)需要可對起動初始速度及運行速度進行調節(jié)。電動機起動電流小，對電網(wǎng)的波動影響小，起動機械特性好，具有直流電動機的“硬”機械特性，因此又稱為軟起動電動機。 無刷直流電動機調速原理 前面已經(jīng)介紹了無刷直流機的數(shù)學模型和調速原理，以及調速時電流換相過程。主回路的任務是在 PWM 作用下產(chǎn)生需要的三相互差 120176。所以需 要把電壓型逆變器改造成為電流型逆變器，本系統(tǒng)要求的相電流為方波，控制的目標是電流幅值只需設置一個電流幅值調節(jié)器即可，作用相當于直流雙環(huán)系統(tǒng)中的電流調節(jié)器。 速度 調節(jié)器 電流 調節(jié)器 PWM 發(fā)生器 三角波 發(fā)生器 運行狀 態(tài)判別 邏輯控 制單元 位置信 號處理 反饋電流單元 速度反饋單元 驅動電路 A/D 電流 檢測 Rh BLDCM BQ BRT 大連水產(chǎn)學院本科畢業(yè)論文（設計） 第二章 變頻壓縮機系統(tǒng)介紹 14 t00tuu 圖 210 PWM 信號產(chǎn)生原理 這種 PWM控制方法比較簡單，且逆變器功率開關元件的開關頻率只 與三角波的頻率有關，三角波頻率確定之后，開關頻率也就確定了。通電型方波，故只需要檢測三相電流中正半波值并進行疊加，即可生成與電動機電流幅值成比例的直流反饋量。電角度的矩形波，如圖 211（ a）所示， PA,PB,PC