[实用新型]一种具有两种工作模式的空调系统

说明书

技术领域

本实用新型是一种具有两种工作模式的空调系统，属于空调系统的创新技术。 

背景技术

定频空调是目前使用最普遍的一种空调，这种空调压缩机一般由交流感应电机来驱动，其转速由使用于压缩机的电源频率来决定。使用感应电机的定频空调本身不能通过频率变化来控制冷媒，进而达到控制制冷或制热效果、调整负荷的目的。当环境温度和运行工况变化大时，其空调负荷变化也大，如果感应电机长期在低负荷状态下工作，其运行效率很低，而且当负荷特别低时，还会使机组起停频繁，对电网造成较大的冲击。 

因为变频空调效率高、对电网的冲击小、使用电压的变化范围宽，目前其应用越来越广泛，变频压缩机中电机类型也逐步由感应电机变成了永磁同步电机，即由交流变频转变为直流变频。变频空调虽然比定频空调效率高，但成本和可靠性是阻碍变频空调推广应用的两大关键因素。通过近几年的努力，小功率的变频空调的可靠性逐步接近了定频空调，成本也大大降低。但当变频空调的功率增大后，系统的硬件电路成本迅速增加，系统的可靠性更难把握。针对这些问题，专利 号ZL99236673的《一拖多空调器》公开了一种压缩机的输出功率可随各室内机的需要变化的技术，它是由变频压缩机和定频压缩机并接而成的，以便减小变频器的容量。但是这种方式输出功率的调节范围不够宽，且没有解决定频压缩机起动时对电网冲击大的问题。 

在变频空调领域应用的直流电机除了比感应电机效率高外，在性能方面还有其特点。图1、2、3是某一款机座型号的压缩机分别采用永磁同步电机与感应电机驱动时输出特性的对比图。图1为电机输入电流与输出功率的关系曲线，图2为电机效率与输出功率的关系曲线，图3为电机功率因素与输出功率的关系曲线，图中实线代表永磁同步电机的特性曲线，虚线代表感应电动机的特性曲线。如图1所示，永磁同步电机的空载和轻负载的电流很小，而感应电机的空载电流较大。虽然如图2所示两种电机都具有效高的效率，但如图3所示永磁同步电机在半额定工作点到额定工作点较宽的输出功率范围内，都有很高的功率因素(PF)值，而感应电动机在低于额定工作点后，功率因素(PF)值迅速下降。感应电机采用变频调速，实际上就是改变额定工作点的位置，从而可以在较宽的输出功率范围内都获得高的效率和功率因素。而永磁同步电机，速度保持恒定，同样可以在较宽的输出功率范围获得高效率和高功率因素。 

与感应电机相比，永磁同步电动机有一个很大的缺点，就是自己不具备起动能力。永磁同步电机要解决起动问题一种常用方法是采用异步起动同步运行方式，另一种常用方法是变频起动方式。 

在空调应用领域，专利ZL02132084.5提出了一种自起动式(永磁) 同步电机及使用这种电机的压缩机，这种起动方案实际上是先利用感应电机的起动原理将同步电机由静止升速到同步转速的，这种系统结构简单可靠，系统效率比感应电机更高。但是这种方案存在的缺点是：①起动时对电网冲击大；②这种自动式电机的起动能力比一般的感应电动机要差一些，不适合电网电压波动大的情况；③永磁同步电机在输出功率过小时，效率、功率因素下降过多，因此系统输出功率的调节范围较窄。 

实用新型内容

本实用新型的目的在于考虑上述问题而提供一种应用定频空调和变频空调的工作模式，可以实现小容量的变频器来驱动大容量的压缩机的具有两种工作模式的空调系统。本实用新型有利于降低大容量空调系统的成本，提高系统的可靠性。 

本实用新型的技术方案是：本实用新型的具有两种工作模式的空调系统，包括有由冷凝器、蒸发器、膨胀阀、压缩机组成的空调制冷系统及驱动压缩机的电动机，其中电动机为永磁同步电动机，且电动机的三相绕组与变频器的功率模块相连，并通过工作模式切换电路与电网相连。 

上述工作模式切换电路包括有工作模式判别及转换逻辑电路及由双向可控硅构成的电力电子开关，电动机的三相绕组与变频器的功率模块相连，并通过电力电子开关与电网相连，工作模式判别及转换逻辑电路分别与电力电子开关及变频器的功率模块连接，且工作模式判别及转换逻辑电路在判别系统满足并网条件时，控制封锁变频器的功率模块，同时触发电力电子开关导通，电动机通过电力电子开关直 接由电网供电运行。 

上述电动机的并网条件是：电动机的端电压与电网电压相位相同；两电压的幅值之差不超过5％；两面电压的频率之差不超过0.25Hz。