电机在空调中的应用特种电机及其驱动技术大作业剖析(1)

1、本科生课程大作业报告课程名称：特种电机及其驱动技术题目：电机在空调中的应用姓名：学号：学院：电气工程学院专业：电气工程及其自动化指导教师：目录1槪述21-1电机简介21.2空调电机的基本要求32空调用电机原理32.1压缩机电机32.1.1异步电动机特点及其控制系统42丄2单相异步电机42.1.3三相异步电机52.2空调风扇电机72.3其它装置用电机92.4步进电机在空调中的应用92.4.1步进电机简介92.4.2步进电机在空调中的应用102.5永磁同步电机在空调中的应用112.5.1永磁同步电机工作原理及其特点112.5.2永磁同步电机在空调中的应用122.6无刷直流电机在空调中的应用132.

2、6.1无刷直流电机简介132.6.2无刷直流电机在空调中的应用143空调中常用电机性能比较144结论与展望15电机在空调中的应用电机（Electric Machine）,是机械能与电能之间转换装迓的统称。转换是双向的，大部 分应用的是电磁感应原理。由机械能转换成电能的电机，通常称做“发电机”：把电能转换 成机械能的电机，被称做“电动机”。电机在生活中的应用非常广泛，在家庭中一般属于驱 动型电机。驱动用电动机可划分：电动工具（包括钻孔、抛光、磨光、开槽、切割、扩孔 等工具）用电动机、家电（包括洗衣机、电风扇、电冰箱、空调器、录音机、录像机、影 碟机、吸尘器、照相机、电吹风、电动剃须刀等）用电动机

3、及其它通用小型机械设备（包 括各种小型机床、小型机械、医疗器械、电子仪器等）用电动机。家用电动机主要是小功 率电机，家庭中凡有转动件的，都是由电机來驱动的，如：空调室内机风扇电机、室外风 扇电机、空气压缩机、室内机转页电机等。家用电器的性能与所匹配的电机有着直接的关 系，电机的效率、功率因数、调速范围及噪声与家电的节能环保有着密切的关系。本文着 重讨论电机在空调中的典型应用。1概述空调即空气调节器（Air Conditioner）,是指用人工手段，对建筑/构筑物内环境空气的 温度、湿度、洁净度、速度等参数进行调节和控制的过程。一般包括冷源/热源设备，冷热 介质输配系统，末端装置等儿大部分和其他

4、辅助设备。主要包括水泵、风机和管路系统。 末端装置则负责利用输配來的冷热虽，具体处理空气，使目标环境的空气参数达到要求。空调的结构包括压缩机、冷凝器、蒸发器、风扇、四通阀、单向阀毛细管组件。空调 中的驱动电机主要有4个。一个是在压缩机里做功，起到循环制冷剂的作用：一个是在室 外机里，带动风扇给压机、冷凝器降温：一个是在室内机里，带动风扇把蒸发器的“冷” 给吹出來：一个是室内机百叶窗的调整电机。1.1电机简介电机是应用电磁感应原理运行的旋转电磁机械.用于实现电能向机械能的转换。运行 时从电系统吸收电功率，向机械系统输出机械功率。电机驱动系统主要由电机、控制器 （逆变器）构成，驱动电机和电机控制器

5、所占的成本之比约为1:1,根据设计原理与分类方 式的不同，电机的具体构造与成本构成也有所差异。电机的控制系统主要起到调节电机运 行状态，使其满足整车不同运行要求的目的。针对不同类型的电机，控制系统的原理与方 式有很大差别。动力电源信号图1.1-1电动机驱动系统的基本组成框图L电磯铁型直滾电机-盘电机-永创流电机二翳器豔轨电68型电机交潦、直潦两用电机一交瀛轅流式电机r感应电机(IM)(Induction)LL三相感应电机匚蠶式交流电机二相感应电机分相起动电机 电容起动电机 单相感应电机反拔起动电机 -电容电机 -电咖式电&帧 有屏箴极电机电机同步电机(SM) (Synchronus)-绕组磁场

6、型电机 一永晞磁铁型电机-磁阴电机同步磁胆电机“l开关磯阻电机磁滞电机（Hysteresis Motor）r可变18阴型（VR型）步进电机卜永磁型（PM型）压电执行II磁致伸嬢执行 8S（Magnetostrtctjon Actuator） 静电执行器一非电磁型电机L混合型（HBffi） 超声波电机图1.1-2电机的分类（按原理）1.2空调电机的基本要求根据空调的工作环境、功能要求、性能要求等，用于空调的电机须有以下基本特 点：1电机结构紧凑、尺寸尽呈小，封装尺寸有限，必须根据具体产品进行特殊设计。2. 重虽尽虽轻，以减轻整体重虽。增加电机与整体的适配性。3. 可靠性高、失效模式可控。4. 提

7、供良好的力矩控制，动态性能较好。5. 效率高，低功率损耗。6. 成本低，以整体费用。7. 调速范围合适。8. 节能环保。9. 环境适应性好。10. 结构简单，价格低廉，适合大批塑生产，运行时噪声低，使用维修方便。2空调用电机原理空调器的驱动电机有压缩机、风扇电机（轴流风机和贯流风机）、摆动送风叶片（步进 电机和同步电机）等部件电机驱动。2.1压缩机电机空调压缩机是制冷系统中的心脏，其驱动电机的性能和质虽举足轻重。设计该电动机 的就要使其既能在压缩机中长期稳定地工作，乂能同压缩机体达到垠佳的匹配，从而提高 压缩机的性能指标，获得最好的经济效益。空调压缩机电机按其供电的相数，可分为三相和单相异步电

8、动机，其中三相异步电动 机主要用于3HP以上的大功率压缩机和变频压缩机，一般家用3HP以下的空调器压缩机 大部分采用单相异步电动机，而该类单相异步电动机又可分为PSC（Permancnt Split Capacitor ）电动机和 CSR （Capacitor Start and Run ）电动机，前者电路简 单，可靠性高，但起动转矩较小：后者由于使用了起动电容，所以起动转矩增大。2.1.1异步电动机特点及其控制系统感应电动机又称异步电动机，即转子置于旋转磁场中，在旋转磁场的作用下，获得一 个转动力矩，因而转子转动。转子是可转动的导体，通常多呈鼠笼状。定子是电动机中不 转动的部分，主要任务是产

9、生一个旋转磁场。旋转磁场并不是用机械方法來实现。而是以 交流电通于数对电磁铁中，使其磁极性质循环改变，故相当于一个旋转的磁场。这种电动 机并不像直流电动机有电刷或集电环，依据所用交流电的种类有单相电动机和三相电动机。（1）异步电动机的特点异步电动机有下面的优点：结构紧凑、坚固耐用：运行可靠、维护方便：价格低廉. 体积小、质址轻：环境适应性好：转矩脉动低，噪声低。交流异步电动机成本低而且可靠 性髙，逆变器即便损坏而产生短路时也不会产生反电动势，所以不会岀现急刹车的可能性。 三相笼型异步电动机的功率容虽覆盖面很广.从零点几瓦到儿千瓦。它可以采用空气冷却 或液体冷却方式，冷却口由度奇、对环境的适应性

10、好，并且能够实现再生制动。与同样功 率的直流电动机相比较，效率较高、重虽约要轻一半左右。同时它有下面的缺点：功率因数低，运行时必须从电网吸收无功电流來建立磁场：控 制复杂，易受电机参数及负载变化的影响：转子不易散热：调速性能差，调速范围窄。（2）异步电动机的控制系统由于交流三相感应电机不能直接使用直流电，因此需要逆变装迓进行转换控制。新能 源汽车减速或制动时，电机处在发电制动状态，给裕电池充电，实现机械能转换为电能。 在新能源汽车上，由功率半导体器件构成的PWM功率逆变器把希电池电源提供的直流电 变换为频率和輛值都可以调节的交流电。三相异步电动机逆变器的控制方法主要有V/f恒 定控制法、转差率

11、控制法、矢址控制法和直接转矩控制法（DTC） o 20世纪90年代以前 主要使用前两种控制方式，但是因转速控制范围小.转矩特性不理想.而对于需频繁起动、 加减速的电动车并不适合。现在.后两种控制方式目前处于主流的地位。2.1.2单相异步电机空调器用单相压缩机有两个绕组，即启动绕组与运行绕组（主绕纽），三个接线头，其 中C为公共端，S为启动瑞，R为运行端，一般采用电容运行式（PSC）驱动，实行定速 控制，其接线原理如图21所示。220VAC/50HZ图2.1-1单相压缩机电机接线原理从图中可以看出，电机从启动到正常运行过程中，副绕组电路始终都串接一只电容， 这样电器运行性能好，效率与功率因数高，

12、工作可靠。2.1.3三相异步电机三相异步电机结构与单相电机类似，不同的是三相电机定子由3组完全对称的绕组组 成，这三个绕组嵌在定子铁芯槽中，而且在空何分布上彼此错开120电度角。3个绕组 可接成Y形，亦可接成形，当定子绕组中通入三相对称电流（即三相电流在时间位相上 互差120电度角）时，就会在定子、转子何的气隙产生旋转磁场，使转子因电磁感应血 产生电磁转矩。三相异步电动机结构简单，性能优良，转矩、效率与功率因数都较单相异 步电动机高，所以功率较大的空调器，如柜式空调器压缩机多采用三相异步电机。三相异步电动机不需要启动和运行电容就能口动形成旋转磁场.其Y形和形接线原 理如图2.2-1所示。VAC

13、/、_/ 9间间间 IBS之之之 相V w U 三U-V-W-相位差三相相1电上12注：将三相电源线的任意 两相对调即可便电动机 反转。*图2.1-2三相压缩机Y形和形接线原理三相异步电机多用于变频空调压缩机里。同传统定频空调相比，变频空调具有节能效 果明显、温度调节平稳、整个频率范围内运行噪声低等一系列优点，因而受到了用户的欢 迎。空调变频电机一般采用三相感应电机，它克服了传统定频空调中单相感应电机起动性 能差、电磁噪声大、效率低的不足，可实现柔性起动、低电压运行，并随负荷变化口由调 整转速，从而大大提高效率。由于变频器供电的特点以及压缩机运行的特殊性.普通感应电机难以达到较好的运行 性能，

14、效率低，噪声大，甚至出现不能起动和高频F堵转，导致电机烧坏等问题。常规电源直接供电的感应电机在运行过程中.由于磁通不可控制，功奉因数一般较低: 在低速下效率也达不到要求。同时，为了满足起动特性，鼠笼式转子的槽形往往被设计成 深儕或双鼠笼槽，利用起动时电流的集肤效应增大起动电阻，以满足其起动转矩并限制起 动电流。这样设计的电机具有以下三大缺点：1）转子漏抗大，直接影响到最大转矩：2）转子深槽占用了转子大虽的空间，不利于电机的体枳优化：3）各种深槽或双鼠笼槽结构使得电机在生产加工时面临很大的工艺问题，增加了生 产成本。变频器供电下感应电机运行条件则发生了根木的变化，电机运行时，随着逆变器的调 频调

15、压控制，机械待性曲线可以任意平移，这使得电机在低速时降低供电频率，可以把最 大转矩调到起动点，使起动转矩等于最大转矩，同时降低了起动电流：通过调节电压和频 率，可以找到一个最佳的滑差频率，使电机的某项性能（如效率、功率因数等）达到最优。与此同时，由于变频电源的非正弦性，输出电压中含有髙次谐波，电机运行时会在定、 转子导体中产生集肤效应，使导体有效截面积减少，电阴增大，造成定、转子铜损耗増大, 同时产生电磁噪声。从变频器供电的特点可知，变频电机的设计可以不再考琨起动问题，转子槽不需设计 为深槽，从而可以对电机整体尺寸进行优化：效率和功率因数可以在不同速度下都维持较 高的水平，从而提高功率密度。与

16、此同时，电机必须考虑变频器谐波的彫响，设计方案应 该能尽呈抑制谐波，此外还应该提高绝缘等级。因此，变频电机的设计应和变频器供电条件结合起来，把电机和变频器作为系统进行 综合考虑，使整体性能达到最优。另外，根据空调压缩机驱动系统的工作特点，对所配套的变频电机有如下要求： 调速范围要求不是很宽。一般空调压缩机要求能在3O-90hz的频率范围内平稳调 速，一般不会运行在更低的频率下。运行时要求低噪声，高效率。 为了防止堵转，电机在任何频率段运行时有较高的过载能力，为了达到这一点要 求，电机在整个调速范围内采用恒转矩调速.最大转矩应该大于3倍额定转矩。考虑到压缩机安装空间较小，电机体积不能过大。根据异

17、步电动机的转速公式型.（其中s =工，n代表转子转速：nO代表P叫旋转磁场转速：p表示极对数：f为电源频率）,只要改变异步电机的电源频率，就可以获 得不同的电机转速。变频调速不但可以实现平滑调速.而且调速范围宽，效率高，反应快， 启动电流小，对电网影响小，舒适性能好，是一种节能型的理想调速方法，尤其是热泵型 空调器，可以通过变频调速來控制热泵制热虽的大小，不受到宅外气温的限制，因而大大 提高其供暖能力。变频器工作过程变频器一般采用间接变频（交直交）方式，由整流和逆变两个过程组成。工频 （50Hz）的电网电流经电源滤波等预处理后，送往整流模块（如二极管整流电桥），整流出來的直流电直接输入逆变模块

18、（如采用IGBT作为基本元件的】PM模块），逆 变模块则在CPU芯片的驱动佶号作用下将直流电转变成不同频率的交流电，供给压缩 机工作。 1PM逆变模块工作原理模块利用IGBT （绝缘栅双极型晶体管）作为开关元件。CPU送來的六个驱 动信号（即作为IGBT基极信号）分别控制三相逆变电路的六个IGBT开关的通断， 在每个周期里每隔60。按一定的顺序轮流控制各个IGBT的通断，从而在逆变电路的输 出端获得一定频率的三相交流电，通过控制IGBT开关通断时间的长短（即控制各相 的正半周期和负半周期的脉宽），即可在三相的输出端获得不同频率的交流电。三相逆变电路基本原理及其输出的三相交流电波形如图2.2-2

19、所示。图2. 1-3三相逆变电路基本原理及其输出的三相交流电波形注：根据三相交流电的要求，在相位上相与相之间间隔120。 在任何时刻应同时有3只IGBT开关闭合。 每隔60将有两只开关交换工作状态。开关闭合的顺序严格按照1、2、3、4、5、6的 自然顺序依次进行。具体导通顺序为：1, 2. 3： 2, 3, 4： 3, 4. 5： 4. 5, 6： 5, 6, 1： 6, 1, 2 如吐循环。 各相的波形如上图所示（从虚线开始即5, 6. 1三只开关导通时画起）。从图中可以看岀, 各相方波基本上可以与正弦波等效。 通过控制脉宽即各方波的宽度就可以在各相上获得不同频率的交流电。2.2空调风扇电机

20、由于室内、外购房电机对转矩和过载能力要求不高，所以它们多采用单相异步电机， 部分大功率空调采用三相奈何电机。而室内机采用的导风电机对转矩要求较高，多采用特 度髙的同步电机或步进电机。空调器风扇电机是离心风扇、贯流风扇、轴流风扇的动力來源，分体式空调器中的风扇电 机因对启动转矩和过载能力要求不高，一般采用220V电压单相电容运行式电机，室外电 机一般采用单相定速电机，宅内机采用的导风电机对转矩要求较高，多采用精度高的同步 电机或步进电机，利用定子绕组中的中间捕头來实现分档调速，常见的电机接线方法如图 2.2-1所示。图中标注的字母C的符号代表运转电容，它装在电机的外边，是电机启动和运转不可 缺少

21、的配件，字母L1-L4表示电机内的线圈.每个线圈都用引线与电路连接。随看技术 的发展，分体挂壁式空调器宅内电机更多的采用了 PG无极调速电机，性能更稳定，运行 更平稳，转速不受电压波动的影响。空调器风扇用电机为一般为单相异步电机，采用PSC接线方式。根据使用的需要，风 扇电机可进行调速，调速方法有：定子绕组抽头式调速、可控硅调速等。(1)抽头式调速通过改变电机定子绕组的匝数來改变主绕组上的工作电压，从而达到改变磁通、调节 转速的目的。抽头式调速的PSC电机定子绕组由主绕组、副绕组和中间绕组(调速绕组) 三部分组成，这三部分绕组的常见接线方式有LI、L2和T型三种，如图2.2.2所示。图2. 2

22、-2电机接线原理(2)可控硅调速可控硅又称晶闸管，有单向可控硅和双向可控硅两种，其符号分别如图2.23所示。图2. 2-3单双向可控硅符号 单向可控硅特性a. 当晶闸管承受正向阳极电压，在门极加正向电压并有一定的门极电流时，元件导 通。b. 管子在导通的情况下，门极即失去作用。c. 晶闸管在导通的情况下，只有当其正向阳极电压减少到一定值或阳极电压变为负 值，管子截止。 双向可控硅特性a. 四种触发方式：相对于 T1 端，I (T2+, G+)、II (T2+, G-). Ill (T2-, G)、IV(T2，G+)。其中I和III灵敏度高，II灵敏度较低，IV灵敏度最低。b. Tl、T2间承受

23、一定的电压时，在门极和第一电极T1间加触发电压及电流时，晶 闸管导通。c. 管子在导通时，当T1和T2间电压降到维持导通的虽小电压以下或变为反向时， 管子截止，直到下一个触发信号(脉冲信号)到來时才能重新导通。 固态继电器固态继电器简称SSR (Solid State Relay),它是采用双向晶闸管的无触点半导体继电器. 其原理如图2.2M所示。在输入端施加触发信号时，光电晶闸管就对负载进行通断控制。图2. 2-4固态继电器框图在空调器的风扇电机调速中.单片机输出的高低电平作为固态继电器的触发信号，并 通过附属电路检测到工频正弦电流的过零点，由程序控制计时，然后在一定的时刻接通负 载的电流，

24、而电源电流过零点时晶闸管口动截止，如图2.25所示(阴影部分为导通状态)。 这样负载就可获得所需的有效电压，若此电压供给电机，即可实现电机绕组电压的改变， 从而获得相应的转速。图2. 2-5斩波原理2.3其它装置用电机空调中除了压缩机电机和风机电机外.还有驱动摇摆叶片的电机等，涉及到其他参种 微特电机，如空调器出风栅摇摆叶片装置上用的微电机可选用永礒同步爪极口启动同步电 机或步进电机等。2.4步进电机在空调中的应用2.4.1步进电机简介步进电动机(Stepping Motor)是将电脉冲激励信号转换成相应的角位移或线位移的离 散值控制电动机，这种电动机每当输入一个电脉冲就动一步，所以又称脉冲电

25、动机。图2. 3-1步进电动机步进电机是一种将电脉冲信号转换成直线位移或角位移的执行元件，即外加一个脉冲 信号于电机时，电机就运动一步。图2.32是永磁式步进电机的原理图。其转子是由永磁 体制成的圆柱体形两极永磁转子，定子内圆与转子外圆有一定偏心，因而气隙是不均匀的, 在AA处气隙最小，即磁阻最小。定子衔铁中套有一集中绕组，绕组两端由专用电源加入 电脉冲倍号。图2. 3-2永磁式步进电机原理图定子绕组未通电时，电机磁路中有永磁转子产生的殲通。此磁通将使转子磁极的轴线 趋向于磁路中磁阻最小的位置，即转子稳定在图示位置。当电源给电机绕组加入一个脉冲 时，电流方向如图中箭头所示，使定子两个凸极形成图

26、中N、S的磁极。此时定子两磁极 与转子两磁极的极性相斥，转子就以箭头n的方向逆时针转过约180%直到定子磁极与转 子磁极异性极相对为止。在时间t=T/2,即经过半个周期时，电源给定子绕组加入一个方向 相反的负脉冲，电流方向与前相反，于是形成两个极性与前述相反的定子離极，于是转子 又向相同方向再向前转过约180。2.4.2步进电机在空调中的应用步进电机在空调中常用于驱动摇摆叶片。如图2.3-3是格兰仕分体壁挂式室内机驱动 摇摆叶片用的步进电机的内部绕组接线原理.这是一种四相励磁式步进电机，驱动电压为 +12V。图2. 3-3驱动摇摆叶片步进电机内部绕组接线原理步进电机的优点是没有累积误差，结构简

27、单，使用维修方便，制造成本低，步进电动 机带动负载惯虽的能力大，适用于中小型机床和速度精度要求不高的地方，缺点是效率较 低，发热大，有时会失步。2.5永磁同步电机在空调中的应用2.5.1永磁同步电机工作原理及其特点在电机内建立进行机电能呈转换所必盅的气隙磁场有两种方法。一种是在电机绕组内 通电流产生磁场，这种方法既需要有专门的绕组和相应的装邊，又需要不断供给能虽以维 持电流流动，例如普通的直流电机和同步电机。另一种是由永磁体來产生磁场，这种方法 既可简化电机结构，又可节约能虽。由永磁体产生磁场的电机就是永磁电机。它利用永磁体建立励磁磁场的同步电动机，其定子产生旋转磁场，转子用永磁材料制 成。同

28、步发电机为了实现能虽的转换，盅要有一个直流磁场而产生这个磁场的直流电流， 称为发电机的励磁电流。根据励磁电流的供给方式，凡是从其它电源获得励磁电流的发电 机，称为他励发电机，从发电机本身获得励磁电源的，则称为口励发电机。（1）永礎同步电动机优缺点永磁同步电动机有以下优点： 功率因数大，效率高，功率密度大： 结构简单、便于维护，使用寿命较长、可靠性高： 调速性能好，精度高：具有良好的瞬时特性，转动惯虽低，响应速度快： 频率高，输出转矩大，极限转速和制动性能优于其他类型的电机： 采用电子功率器件作为换向装置.驱动灵活，可控性强：形状和尺寸灵活多样，便于进行外形设计：采用稀土永磁材料后电机的体积小、

29、质虽轻。但是永磁同步电动机也有以下缺点： 电机造价较高： 在恒功率模式下，操纵较为复杂，控制系统成本较高；弱磁能力差，调速范围有限： 功率范围较小，受磁材料工艺的影响和限制，最大功率仅为几十千瓦： 低速时额定电流较大，损耗大，效率较低： 永磁材料在受到振动、高温和过载电流作用时，其导磁性能可能会下降或发生退 磁现象.将降低永磁电动机的性能.严重时还会损坏电动机，在使用中必须严格 控制，使其不发生过载。永磁材料磁场不可变，要想增大电机的功率，其体积会 很大：抗腐蚀性差： 不易装配。与其他种类的电机相比突出的优点有： 和直流电机相比，没有直流电机的换向器和电刷等缺点： 和异步电机相比，它由于不需要

30、无功励磁电流，因而效率高，功率因数高，力矩 惯虽比大，定子电流和定子电阻损耗减小，且转子参数可测、控制性能好： 和普通同步电机相比，它省去了励磁装置.简化了结构，提高了效率可达到传统 电励磁电机所无法比拟的高性能（如特高效、特高速、特高响应速度）： 和开关磁阻电机（SR）相比，它没倚低速转矩脉动大的问题，早已实现了低速稳 定运行，因此适合快速、高将度的控制场合： 和无刷直流永磁同步电机（BLDCM）相比，它在高精度伺服驱动中更有竞争力。永磁电机作为驱动电机主要以下三大优势：1）转矩、功率密度大、起动力矩大。永磁电机气隙磁密度可大大提高，电机指标可 实现用佳设计，使得电机体积缩小、重虽减轻，同容

31、塑的稀土永磁电机体枳、重 址、所用材料可以减轻30%左右。2）力能指标好。Y系列电机在60%的负荷下工作时，效率下降15%,功率因数下降30%,力能指标下降40%。而永磁电机的效奉和功奉因数下降甚微，当电机 只有20%负荷时，其力能指标仍为满负荷的80%以上。3）高效节能。在转子上嵌入稀土永磁材料后,在正常工作时转子与定子磁场同步运行, 转子绕组无感生电流，不存在转子电阻和磁滞损耗，提髙了电机效率。永磁电机 不但可减小电阻损耗，还能有效地提高功率因数。如在25%120%额定负载范围 内永磁同步电机均可保持较髙的效率和功率因素。4）结构简单、可靠性高。用永磁材料励磁，可将原励磁电机中励磁线圈由一

32、块或多 块永磁体替代，零部件大虽减少，在结构上大大简化，改善了电机的工艺性而且 电机运行的机械可靠性大为增强.寿命增加。转子绕组中不存在电阻损耗，定子 绕组中几乎不存在无功电流，电机温升低.这样也可以使整车冷却系统的负荷降 低，进一步提高整车运行的效率。（2）永磁同步电机的控制系统永磁电机的控制技术与感应电机类似，控制策略上主要集中在提高低速转矩特性和高 速恒功率特性上。目前，7k磁同步电机低速时常采用矢虽控制，包括气隙磁场定向、转子 磁链定向、定子磁链定向等：而在高速运行时，永磁同步电机通常采用弱磁控制。2.5.2永磁同步电机在空调中的应用永磁同步爪极口启动同步电机凸极式转子上有明显凸出的成

33、对磁极和励磁线圈，本励 磁线圈用直流激磁电流后，各磁极一定的极性，在相邻的磁极交替N极和S极。永磁同步爪极式电机驱动微处理器设计要求为：1）爪极式永磁电机可以通过使用标虽或矢虽控制技术控制PMSM电机。了解转子 位置对于高效控制PMSM电机非常重要。通过连接至电机的霍尔传感器或旋转 式编码器能够检测到转子的位置。这些传感器输入用于含传感器的反馈控制系统。2）转子位置还可通过使用反电动势电压依息进行估算。此反谀控制模式无需使用传 感器和附加接线。位置或速度评估器也可用于计算转子位置。3）可提供基于ARM的解决方案。这些MCU还为传感器的控制提供集成ADC、 特定于电机控制的PWM和QEI输入。其

34、基于硬件的故障检测系统可更快地关 闭系统，无冷软件干预。这些MCU也可用于实施标虽和矢塑控制技术。爪极式线性马达的集成高速12位ADC转换器，高分辨率的脉宽调制器（PWM）和正 交编码器输入（QE1适合实施让PMSM电机控制。爪极式线性马达内核在短时间内执行 复杂的数学函数，这个MCU系列实施欠虽控制技术的同时，很多电机控制的理想。图2. 3-4永磁同步爪极同步电机典型接线原理图永磁同步爪极1*1启动同步电机常用于空调器出风栅摇摆叶片驱动。电机驱动电压为 220V/50Hz,它的定子由杯形机壳、环形单相线圈和爪极片组成：转子为具有高娇顽力的 铁氧体磁环。爪极沿圆周均匀分布，爪极对数（磁极对数）

35、由所要求的同步转速决定。揺 摆电机爪极对数多，转速低，转矩较大，输出功率小，结构简单，无固定转向。2.6无刷直流电机在空调中的应用2.6.1无刷宜流电机简介无刷直流电机由电动机主体和驱动器组成.是一种典型的机电一体化产品。电动机的 定子绕组多做成三相对称星形接法，同三相异步电动机I-分相似。电动机的转子上粘有已 充磁的永磁体，为了检测电动机转子的极性.在电动机内装有位迓传感器。驱动器由功率 电子器件和集成电路等构成，其功能是：接受电动机的启动、停止、制动佶号，以控制电 动机的启动、停止和制动：接受位置传感器信号和正反转佶号，用來控制逆变桥各功率管 的通断，产生连续转矩：接受速度指令和速度反馈信

36、号，用來控制和调整转速：提供保护 和显示等等。直流电机具有响应快速、较大的起动转矩、从零转速至额定转速具备可提供额定转矩 的性能，但直流电机的优点也正是它的缺点，因为直流电机要产生额定负载下恒定转矩的 性能，则电枢磁场与转子磁场须恒维持90 ,这就要薯由碳刷及整流子。碳刷及整流子在 电机转动时会产生火花、碳粉因此除了会造成组件损坏之外，使用场合也受到限制。交流 电机没有碳刷及整流子，免维护、坚固、应用广，但特性上若要达到相当于直流电机的性 能须用复杂控制技术才能达到。现今半导体发展迅速功率组件切换频率加快许多，提升驱 动电机的性能。微处理机速度亦越來越快.可实现将交流电机控制置于一旋转的两轴直

37、角 坐标系统中，适当控制交流电机在两轴电流分虽，达到类似直流电机控制并有与直流电机 相当的性能。无刷直流电机因为其无可比拟的优点广泛应用于各种领域，因为永磁材料的出现，永 磁无刷直流电机发展也是非常迅速，而随着高科技技术的发展，很多高性能材料半导体器 件的发展，GTR、MOSFET、IGBT等高性能材料也为无刷直流电机的发展奠定了基础，这 种无刷电机由直流电源经过逆变器、位置监测装置來向电动机供电，我们这样既保持了直 流堪机的优良特性，又改善了有刷直流电机效率低、耗电多、噪音大等缺点，基于这种情 况我们下面就简单介绍一下永磁无刷直流电机工作原理以及结构特点。直流无刷电机本身是能址转换部分，除了

38、电机电枢、永磁励磁两部分外，还会有传感 器，而永磁直流无刷电机因为采用的是永磁磁场，使无刷直流电机拜托了传统的设计结构 和方式，我们现在向着满足市场的要求、节约成本、环保的方向发展，当然永磁直流无刷 电机的发展与永磁材料的发展是密不可分的.我国永磁资源的丰富，也代表着无刷电机未 來的发展方向。2.6.2无刷直流电机在空调中的应用无刷直流电机在空调中的应用主要是作为直流变频空调的主要驱动部件之一。直流变频空调器的工作原理是把50Hz工频交流电源转换为直流电源，并送至功率模 块主电路，功率模块也同样受微电脑控制.所不同的是模块所输出的是电压可变的直流电 源，压缩机使用的是直流电机，所以直流变频空调器应该称为直流变速空调器。直流变频 空调器没有逆变环节，在这方面比交流变频更加省电。直流变频空调是相对于交流变频空调而來的，其实，它的名称是不正确的，因为直流 不存在变频，它是通过改变直流电压來调节压缩机转速.从而改变