基于发电机供电的变频空调器功率管理设计与开发

任小林

中山长虹电器有限公司 中山 528427

摘 要： 家用变频空调器比定频空调，具有适用电源电压范围广，可根据需求调节系统输出的制冷量大小等优点而被广泛使用。但在一些不能使用市电供电的地方，如建筑工地或海岛等地方，而要使用柴油发电机供电。因使用发电机作为供电电源的变频空调器，对用电功率有限制，否则会引起发电机过载时，输出电压降低，而引起空调器低电压保护停止运作。因而针对这种特殊的供电方式，本文对介绍变频空调器的功率管理系统作了设计与开发介绍。

关键词： 发电机供电；变频空调器；过负载；低电压 ；功率管理

1 引言

家用变频空调器比定频空调，具有适用电源电压范围广，可根据需求调节系统输出的制冷量大小等优点而被广泛使用。但在一些不能使用市电供电的地方，如建筑工地或海岛等地方，而要使用柴油发电机供电。因使用发电机作为供电电源的变频空调器，对用电功率有限制，否则会引起发电机过载时，输出电压降低，而引起空调器低电压保护停止运作。本文针对使用发电机作为供电电源的变频空调器，专门开发设计了功率管理系统，从而使空调用电功率能与发电机的发电容量相匹配，以防避免因空调器需求功率大于发电机的输出功率，而起发电机过载，导致发电机输出电压降低，引起空调器停止运作的不良后果。

2发电机供电的变频空调器系统简介

系统的供电电源，是使用柴油发电机供电。柴油发电机的技术性能指标，是衡量机组供电质量和经济指标的主要依据。其主要技术性能通常指机组的功率因数从0.8～1.0，三相对称负载在0～100%或100%～0额定值的范围内渐变或突变时，应达到的性能。本广的发电机供电的变频空调器系统设计为：1、发电机（便使用柴油发电机或汽油发电机）给变频空调器供电，变频空调的电控系统实时检测发电机的输出电压，当检测到发电机的输出电压高于或者低于，系统参数设定的高电压值或低电压值时，变频空调进行保护停机。但在为了使空调用电功率能与发电机的发电容量相匹配，以防避免因空调器需求功率大于发电机的输出功率，而起发电机过载，导致发电机输出电压降低，引起空调器停止运作的不良后果，本系统中设计有功率管理控制程序，以限制压缩机运行高频率，消耗高功率的目的。如下图1为发电机供电的变频空调器功率管理示意图，由柴油发电机、家用变频空调器、功率管理及驱动模块、压缩机等组成。

图1 发电机供电的变频空调器功率管理示意图

3变频空调器功率管理的设计

3.1在空调器的遥控器上，设计一个“发电机供电模式”的按键，在开机使时，当用户按下此按键，变频空调器就进入功率频运行状态，以限制压缩机运行高频率，从而使空调用电功率能与发电机的发电容量相匹配，以防避免因空调器需求功率大于发电机的输出功率，而起发电机过载现象。

3.2当室内机接收到遥控器上“发电机模式”信号后，空调室外机电控板执行功率限频功能。驱动板功率Power=UI，U为驱动板采样电压，I为驱动板采样电流。压缩机运行功率限频控制逻辑如下图2所示。控制逻辑为：1 当驱动板功率P≥Power _down且第一次持续5秒时，压缩机下降一档/45秒，直到低于Power _ norm或频率为F1为止；2当Power _ down＞驱动板功率P≥Power _ norm时，频率保持，禁止压缩机频率上升，允许降频；3当Power _ norm＞驱动板功率P≥Power _ up时，慢速升频，压缩机上升一档/60秒；4 压缩机每次第1次开机，没发生过功率过载保护降频，保持区无效；5当触发过功率降频以后，驱动板功率P＜Power _ up且持续60秒后，压缩机恢复正常运行，恢复升频。

图2 压缩机运行功率限频控制逻辑

4 发电机供电变频空调器样机的测试验证

本文开发设计的采用发电机供电变频空调器，其整机电控系统做的试验项目有：一、制冷量测试：额定制冷量(内机强力风+外机额定频率测试)；额定制冷工况自由运行制冷量（内机强力风+外机自由运行稳定频率后）；额定制冷工况自由运行制冷量（发电机模式开启+内机强力风+外机自由运行稳定频率后）。二、2500W发电机可靠性测试：高温高/低电压制冷运行；超高温高低电压制冷运行；低温高低电压制冷运行；最大频率制冷运行；高温高湿潮态制冷运行；制冷频率波动。三、900W发电机配12K空调过载可靠性测试（确认过载过程是否会给电控带来冲击，用12K作为代表机型）：高温高/低电压制冷运行；超高温高低电压制冷运行；最大频率制冷运行。测试结果为：①当使用没有“发电机供电模式”功能的空调器时，测试过程中出现，因空调器压缩机运行高频，而使用整机需求功率大于发电机输出功能的情况发生，而起发电机过载，导致发电机输出电压降低，引起空调器停止运作。

②当使用了具有变频空调器功率管理功能的空调器时，按下遥控器上的“发电机供电模式”按键后，实验测试过程中，功率管理程序始终保持了压缩机运行在合理的频率，保证了空调器的运行功率需求小于发电机的输出功率，达到了空调器始终能正常工作运行的目的。

5结束语

如何保证使用柴油发电机供电的空调器能正常可靠运行，是各空调企业重点研究的关键技术课题。本文针对使用发电机作为供电电源的变频空调器，专门开发设计了功率管理系统，从而使空调用电功率能与发电机的发电容量相匹配，以防避免因空调器需求功率大于发电机的输出功率，而起发电机过载，导致发电机输出电压降低，引起空调器停止运作的不良后果。希望对家用电器的从业设计人员提供参考。

参考文献

[1] GB4706.32-2012 家用和类似用途电器的安全热泵、空调器和除湿机的特殊要求

作者简介：任小林，男，1976年，本科，电气自动化工程师职称，主要从事家用空调电控电器的安全与智能化研究设计，和技术管理工作