【毕业设计】变频空调室外系统的综合研究设计

第四代变频技术在全球都仍处于研发阶段。

据全国冷冻空调设备标准化技术委员会委员清华大学教授石文星介绍，当前国内市场流通的直流变频空调大多为第二代变频，其运行频率基本只能维持在赫兹到赫兹。

国内唯掌握第三代变频核心技术的企业是格力，它的变频技术能够保证赫兹稳定运行，大大提高了变频空调的节能性舒适性和可靠性，达到了国际先进水平。

年月，变频之父美誉的日本大金与格力电器签约合作，共同研发第四代变频技术，使空调压缩机可以在赫兹甚至更低的频率下成功运转。

而这两家世界上最大的空调专业化企业的强强联手，有望推进变频技术在全球空调行业的普及和发展。

变频空调国内外现状及发展趋势变频技术通过改变交流电频率的方式实现交流电控制的技术就叫变频技术。

变频技术是应交流电机无级调速的需要而诞生的。

世纪年代后半期开始，电力电子器件从晶闸管门极可关断晶闸管双极型功率晶体管金属氧化物场效应管静电感应晶体管静电感应晶闸管控制晶体管控制晶闸管发展到今天的绝缘栅双极型晶闸管耐高压绝缘栅双极型晶闸管，器件的更新促使电力变换技术的不断发展。

世纪年代开始，脉宽调制变压变频调速研究引起了人们的高度重视。

世纪年代，作为变频技术核心的模式优化问题吸引着人们的浓厚兴趣，并得出诸多优化模式，其中以鞍形波模式效果最佳。

世纪年代后半期开始，美日德英等发达国家的变频器已投入市场并广泛应用。

变频器的控制相对简单，机械特性硬度也较好，能够满足般传动的平滑调速要求，已在产业的各个领域得到广泛应用。

但是，这种控制方式在低频时，由于输出电压较小，受定子电阻压降的影响比较显著，故造成输出最大转矩减小。

另外，其机械特性终究没有直流电动机硬，动态转矩能力和静态调速性能都还不尽如人意，因此人们又研究出矢量控制变频调速。

矢量控制变频调速的做法是将异步电动机在三相坐标系下的定子交流电流通过三相二相变换，等效成两相静止坐标系下的交流电流，再通过按转子磁场定向旋转变换，等效成同步旋转坐标系下的直流电流相当于直流电动机的励磁电流相当于与转矩成正比的电枢电流，然后模仿直流电动机的控制方法，求得直流电动机的控制量，经过相应的坐标反变换，实现对异步电动机的控制。

矢量控制方法的提出具有划时代的意义。

然而在实际应用中，由于转子磁链难以准确观测，系统特性受电动机参数的影响较大，且在等效直流电动机控制过程中所用矢量旋转变换较复杂，使得实际的控制效果难以达到理想分析的结果。

年，德国鲁尔大学的教授首次提出了直接转矩控制变频技术。

该技术在很大程度上解决了上述矢量控制的不足，并以新颖的控制思想简洁明了的系统结构优良的动静态性能得到了迅速发展。

目前，该技术已成功地应用在电力机车牵引的大功率交流传动上。

直接转矩控制直接在定子坐标系下分析交流电动机的数学模型，控制电动机的磁链和转矩。

它不需要将交流电动机化成等效直流电动机，因而省去了矢量旋转变换中的许多复杂计算它不需要模仿直流电动机的控制，也不需要为解耦而简化交流电动机的数学模型。

变频矢量控制变频直接转矩控制变频都是交直交变频中的种。

其共同缺点是输入功率因数低，谐波电流大，直流回路需要大的储能电容，再生能量又不能反馈回电网，即不能进行四象限运行。

为此，矩阵式交交变频应运而生。

由于矩阵式交交变频省去了中间直流环节，从而省去了体积大价格贵的电解电容。

它能实现功率因数为，输入电流为正弦且能四象限运行，系统的功率密度大。

该技术目前虽尚未成熟，但仍吸引着众多的学者深入研究。

世纪年代，家用电器开始逐步变频化，出现了电磁烹任器变频照明器具变频空调器变频微波炉变频电冰箱感应加热饭堡变频洗衣机等。

世纪年代后半期，家用电器则依托变频技术，主要瞄准高功能和省电。

比如，要求具有高速高出力控制性能好小型轻量大容量高舒适感长寿命安全可靠静音省电等优点。

首先是电冰箱，由于它处于全天工作，采用变频制冷后，压缩机始终处在低速运行状态，可以彻底消除因压缩机起动引起的噪声，节能效果更加明显。

其次，空调器使用变频后，扩大了压缩机的工作范围，不需要压缩机在断续状态下运行就可实现冷暖控制，达到降低电力消耗，消除由于温度变动而引起的不适感。

近年来，新式的空调器已采用无刷直流电动机实现变频调速，其节能效果较交流异步电动机变频又提高约。

为了进步提高装置的效能，近年来，日本的空调器又逐步从单纯的控制改为混合控制方式。

即较低速时采用控制，保持为定当转速大于定值时，将调制度固定在最大值附近，通过改变直流斩波器的导通占空比，提高逆变器输入直流电压值，从而保持变频器输出电压和转速成比例，这区域称为区。

采用混合控制方式后，变频器的输入功率因数电机效率装置综合效率都比单独控制时有较大幅度的提高。

近年来，新式的变频冷藏库不但耗电串行异步通讯中断子程序接收子程序发送子程序中断子程序设置重新装入初始值温度采集程序，为输入较是否为，初始化传感器巾上限度下限设置精度为保存设定值回调设定值清空函数﹤复位信号，﹤﹤右移，﹤保证最低位存在右移高位自动填复位跳过温度转换延时此处本来需要读暂存器相当于转换为指示灯灭看门的狗，高速波特率设置发送不中断接受中断总中断使能定义中断使能按受中断使能，写使能查询地址关接受中断使能发送准备接受开接收中断使能用户查询数据关接受中断使能指示灯亮蜂鸣器响发送获得温度通过串口发送通过串口发送通过串口发送通过串口发送指示灯灭接收中断使能判断接收标志查询地址改地址输出温度摘要变频空调由于性能优异节省能源等特点，逐渐成为各大空调生产企业的发展方向，变频技术也日渐得到各个厂家的重视。

变频空调的优点在于高效节能，起动电流小，工作噪音低，温度控制精度高，能够创造更舒适的房间温控环境。

同时，采用无刷直流电机作为压缩机，能效比高，使用寿命大大延长。

本设计从硬件软件两方面着手进行变频空调室外系统的综合研究设计，提出了性能指标和功率指标，规划了空调系统下位机的整体框架。

空调室外控制系统室外机控制器选用智能功率模块和单片机组成整个系统，用智能功率模块三菱替换分立元件搭成的逆变桥，由控制压缩机运行温度采样电室外机风机转动四通阀驱动电压电流采样保护电路使空调室外控制系统结构简洁高效可靠性高。

室外机系统以公司的中档位单片机为核心，结合硬件的特点设计而成。

使用利用单片机的转换模块功能，实现了室外冷凝管温度和压缩机温度的采集。

室内机与室外机采用半双工异步通讯，使用保证了室内外机通讯的准确性。

关键词变频空调通讯兰州理工大学毕业设计论文目录第章绪论毕业设计选题的背景变频空调国内外现状及发展趋势内容分析设计实现的主要功能第章设计内容及技术指标设计的主要内容主要技术指标第章系统设计方案的提出变频空调基本原理和结构设计原理方案的选择第章系统的硬件设计变频空调室外系统下位机的概述系统单片机选择单片机单片机单片机三要素电路设计的电源设计的复位时钟振荡电路输入电路温度采集电路电压检测电路电流检测电路输出电路模块驱动电路室外风机与四通阀驱动电路室外机开关电源电路交流输入电路和直流电压形成电路室外机开关电源电路通讯电路芯片介绍光电隔离第章软件设计主程序设计温度采集程序设计通讯程序设计室外机风机与四通阀驱动中断服务程序总结参考文献外文翻译致谢程序清单第章绪论毕业设计选题的背景近几年，随着人民生活水平的逐步提高，居住条件也越来越宽敞另方面，环境保护运动的蓬勃发展，也要求进步提高制冷和空调系统的利用率。

制冷空调设备的低效率用电是增加大气温室效应的间接因素此外，人们对舒适的生活品质与环境越来越重视，要求也越来越高，不仅对室内温湿度提出了较高的要求，也希望室内环境趋于自然环境。

并且，节能是我国经济和社会发展的项长远战略方针，也是当前极为紧迫的项任务。

为了顺应国家政策的号召，推动社会开展节能降耗，缓解能源瓶颈制约，建设节能型社会，促进经济社会可持续发展，需大力推广变频节能技术。

作为变频技术的应用产品，变频空调也逐步走入人们的视线。

我国变频空调器起步于年左右，到现在有十多年的历史，但发展速度仍比较缓慢。

年月日中国国务院发展研究中心在京召开了题为变频中国空调行业的新动力的新闻发布会，强调变频空调是当前的发展方向。

国内空调业正处在个从发展到成熟的转变时期。

变频空调可以实现节能和舒适这两个要求，因此变频技术是在家用电器中实现技术革新的重要途径，在未来的发展中将扮演越来越重要的角色。

中国变频空调器正朝着有交流变频向直流变频转变的时期，随着能效标准的出台，直流变频空调将会有更大的发展。

变频空调按运行频率可分为四代第代指运行频率从赫兹到赫兹第二代指运行频率从赫兹到赫兹第三代指运行频率从赫兹到赫兹第四代指运行频率从赫兹到赫兹。

在这四代变频空调技术中，业界将第代称为假变频，与普通的定频空调没有实质性差别第二代基本上是采用国外企业卖给中国的过时变频技术，低速性能差，运行频率最低才能达到赫兹，低于赫兹运行就会停机，室内温度波动大，节能效果也并不显著第三代为目前行业内最先进的变频技术，运行稳定，控温精准，舒适性高，节能效果强，为少数日系企业掌握。

第四代变频技术在全球都仍处于研发阶段。

据全国冷冻空调设备标准化技术委员会委员清华大学教授石文星介绍，当前国内市场流通的直流变频空调大多为第二代变频，其运行频率基本只能维持在赫兹到赫兹。

国内唯掌握第三代变频核心技术的企业是格力，它的变频技术能够保证赫兹稳定运行，大大提高了变频空调的节能性舒适性和可靠性，达到了国际先进水平。

年月，变频之父美誉的日本大金与格力电器签约合作，共同研发第四代变频技术，使空调压缩机可以在赫兹甚至更低的频率下成功运转。

而这两家世界上最大的空调专业化企业的强强联手，有望推进变频技术在全球空调行业的普及和发展。

变频空调国内外现状及发展趋势变频技术通过改变交流电频率的方式实现交流电控制的技术就叫变频技术。

变频技术是应交流电机无级调速的需要而诞生的。

世纪年代后半期开始，电力电子器件从晶闸管门极可关断晶闸管双极型功率晶体管金属氧化物场效应管静电感应晶体管静电感应晶闸管控制晶体