稀土永磁電機及控制器在壓縮機中用前景
馬瑞卿 劉衛國 吳 斌 李鐘明 (西北工業大學西安710072)
【摘 要】分析目前異步電動機在家用制冷電器中的弊端，介紹與之相應的幾種變頻調速控制器的性能特點，通過與稀土永磁電動機變頻調速系統比較分析，展望稀土永磁電機及其變頻器在可變制冷量家用制冷電器上的應用前景。
【敘詞】 永磁電機變頻器壓縮機應用
1 引 言
家用制冷電器用得最多的是單相異步電動機，靠電容或電阻分相，其壓縮機電機常工作在短時重復狀態（通／斷式），這樣勢必帶來起動頻繁、沖擊電流大、電機及壓縮機壽命短、致冷溫度上下起伏大，即溫度穩定性差等一系列弊端，同時系統效率低、噪聲大、可控性能差。隨著電力電子技術、微電子技術、交流調速技術以及計算機技術的迅速發展，采用變頻調速(vvvf)驅動壓縮機電機成為先進制冷系統的發展方向。它不但可使電機實現軟起動、減小電流沖擊、延長電機壽命，還可通過平滑速度調節實現可變制冷量，即高速制冷、低速維持，提高溫度穩定性。作為用電大戶的壓縮機，在推廣創造節能效益上十分顯著，國外，全球性能源短缺，使日本東芝公司1981年就將vvvf技術用于壓縮機電機控制，推出了新一代逆變器空調。到目前為止，發達國家變頻調速冰箱空調已獲得了廣泛的應用，并且向健康、舒適型發展，據日刊介紹，1990年在日本房間空調器的銷售量中已有百分之60為變頻空調，并且逐年增長[1]。我國起步較晚，90年代后期，部分廠商才開始散件引進組裝，有關專家已看好其節能和良好的溫度穩定性，國家也在“八五”期間進行了專項攻關，出現了以電機和控制器兩條主線的多元化發展格局。一方面壓縮機電機從單相異步機發展到兩相對稱、三相異步機，甚至稀土永磁電機；另一方面變頻調速器則從單進單出、單進雙出發展到單進三出；控制形式從spwm、pwm、pfm發展到速度閉環、電流閉環；控制策略也從氣隙磁通控制發展到滑模變結構控制、參數****化控制、參數自適應控制；溫度閉環從簡單的比例反饋、pi控制發展到現代智能型模糊控制，呈現出一派繁榮景象。但要進入實用，使之實現產業化，面臨的主要問題仍然是低成本、高可靠性和小型化，包括電路簡化、效率高、可維護性強、智能化和自動化等。本文針對這種局面，結合“八五”攻關任務以及近幾年研制的幾種壓縮機電機和相應的控制系統，通過這兩條主線的對比研究，展望稀土永磁電機及變頻器在家用制冷電器中的應用前景。
2壓縮機電機的應用分析
由于交流變頻調速給壓縮機電機帶來的優良特性和節能效益，從而打破了單相異步電動機一統家用電器壓縮機電機的局面，許多適于調速的電機紛紛登臺，出現了交流異步機與同步機互相爭奪的現象。一般可作為壓縮機驅動電機分為如下幾類：
（電容或電阻分相）
2.1異步電機的應用分析
可變制冷量型家用制冷電器作為今后的發展方向，其主要特點是壓縮機電機能平滑調速，固此在堅固耐用的異步機上配以調速器就成為可能。
(1)鑒于目前國內壓縮機廠家不愿改動業已批量生產的生產線，避免一次性投資過大，而又希望通過無級調速改善電機運行性能，實現可變制冷量和節能，為此研制了0．2kw冰箱用和0.8kw空調用變頻調速控制器，均為單進單出系統，可直接跨接于220v和壓縮機電機之間，由電容或電阻分相，絲毫不改動現有壓縮機及電機，減少了過大的投資。但由于磁場不是圓形（非嚴格90度分相），且頻率變化時電機容抗也隨之變化，所以低頻帶載能力差，電機運行性能和節能效果并不十分理想。
(2)如果將電機改為兩相對稱繞組，控制器為單進雙出，且嚴格90度分相，取掉了電容或電阻，電機只需重新繞線，這樣電機成本大大降低，并且能保證圓形磁場，而且無容抗受頻率的影響，低頻特性也好，但該方法電壓損失嚴重，鐵心利用率低，效率也不高。
(3)重新改造電機，以三相異步機(im)為好，這種電機可由通用變頻器將單相交流電分成三相，而且調速平滑，技術成熟，控制方法多樣，電機運行特性妤，效率相對較高。通過0. 8kw三相異步機變頻調速系統的研制，雖然成本比單雙相略高，但運行可靠，低速節能顯著，很適合冰柜和小型空調器，而且耐用、防爆、易維護。采用三進三出結構，在工 |
