制冷设备中变频压缩机

由于传统的制冷设备，如定速压缩机，制冷系统和压缩机的研究重点一直是在名义运行条件和额定速度下稳定状态运行的效率和其他特征。冰水机工作原理是蒸气压缩式制冷，也即是利用液态制冷剂汽化时吸热，蒸汽凝结时放热的原理进行制冷的。在制冷技术中，蒸发是指液态制冷剂达到沸腾时变成气态的过程。冷冻机一种用压缩机改变冷媒气体的压力变化来达到低温制冷的机械设备。所采用的压缩机，因其使用条件和压缩工作介质的不同，它又不同于一般的空气压缩机。螺杆式冷水机选用当依照冷负荷及用处来思忖。对付低负荷运行工况时间较长的制冷体系，宜选用多机头塞式压缩机组或螺杆式压缩机组，便于调理和节能。传统的制冷系统采用固定速度压缩机，实现开关控制，并使用压缩机中包含的鼠笼电机驱动压缩机，从而调节蒸发温度。这种控制方法使蒸发温度波动较大，容易影响冷却环境的温度。压缩机电机在工作过程中要不断克服从静止到额定速度变化过程中的巨大旋转惯性，特别是随着负载启动，起动扭矩比运行扭矩高许多倍，结果不仅增加了功耗，而且会增加压缩机运动部件的磨损。此外，这种操作模式在启动过程中还会产生较大的振动、噪声和冲击电流，造成电源电压波动，因此应使用变频压缩机代替固定速度压缩机，以避免这种频繁的启动停止过程。

变频调速技术主要包括以下四个关键技术: 逆变器、单片机、 pwm 波发生器和变频压缩机电机选择。

三种变频压缩机的研究现状

变频压缩机的研究始于往复活塞式压缩机，但由于其往复运动特性，影响了变频特性。从而转移到滚动转子压缩机、涡旋压缩机等旋转式压缩机上，压缩机的性能得到极大的提高。总的来说，实验研究很多，理论分析很少。

往复式活塞压缩机

日本企业东芝在1980年开发了各种往复式变频控制压缩机，又在1981年开发了转子式变频系统压缩机，文献[1]给出对于这两种传统机器的制冷量和总效率随频率不断变化的实验进行数据，从中我们可以明显看出往复式在频率为25~75Hz时，效率高；而转子式在30~90Hz时，效率高。并且通过两种主要机型均存在工作效率达到最高使用频率。在大于此同时频率时效率发展缓慢以及降低，小于此出现频率时，效率则下降速度很快。另外，Scalabrin测量需要一台可变速的开启式往复压缩机在不同目标转速下的制冷量和输入输出功率，他指出公司这台压缩机的容积利用效率在转速为1000rpm时最高，而等熵效率和制冷相关系数随转速的降低而增高。Krueger讨论了BPM电机及变频器的设计，对转速在2000~5000rpm的冰箱和往复式压缩机技术进行了分析实验教学研究，得到提高压缩机的转速为3000~5000rpm时制冷温度系数作为最高；而文献[3]则给出了其对冰箱用往复式压缩机的性能影响试验和模拟方法计算模型结果，在其管理研究的转速一定范围内2000~4000rpm，制冷能力系数随转速的增加而降低。还有一些学者对往复式变频运行压缩机的热力生产性能方面进行了一个仿真应用研究，计算了时间压缩机内各部位的换热量和压力巨大损失。