稀土永磁电机及控制器在压缩机中用前景
马瑞卿 刘卫国 吴 斌 李钟明 (西北工业大学西安710072)
【摘 要】分析目前异步电动机在家用制冷电器中的弊端，介绍与之相应的几种变频调速控制器的性能特点，通过与稀土永磁电动机变频调速系统比较分析，展望稀土永磁电机及其变频器在可变制冷量家用制冷电器上的应用前景。
【叙词】 永磁电机变频器压缩机应用
1 引 言
家用制冷电器用得最多的是单相异步电动机，靠电容或电阻分相，其压缩机电机常工作在短时重复状态（通／断式），这样势必带来起动频繁、冲击电流大、电机及压缩机寿命短、致冷温度上下起伏大，即温度稳定性差等一系列弊端，同时系统效率低、噪声大、可控性能差。随着电力电子技术、微电子技术、交流调速技术以及计算机技术的迅速发展，采用变频调速(vvvf)驱动压缩机电机成为先进制冷系统的发展方向。它不但可使电机实现软起动、减小电流冲击、延长电机寿命，还可通过平滑速度调节实现可变制冷量，即高速制冷、低速维持，提高温度稳定性。作为用电大户的压缩机，在推广创造节能效益上十分显著，国外，全球性能源短缺，使日本东芝公司1981年就将vvvf技术用于压缩机电机控制，推出了新一代逆变器空调。到目前为止，发达国家变频调速冰箱空调已获得了广泛的应用，并且向健康、舒适型发展，据日刊介绍，1990年在日本房间空调器的销售量中已有百分之60为变频空调，并且逐年增长[1]。我国起步较晚，90年代后期，部分厂商才开始散件引进组装，有关专家已看好其节能和良好的温度稳定性，国家也在“八五”期间进行了专项攻关，出现了以电机和控制器两条主线的多元化发展格局。一方面压缩机电机从单相异步机发展到两相对称、三相异步机，甚至稀土永磁电机；另一方面变频调速器则从单进单出、单进双出发展到单进三出；控制形式从spwm、pwm、pfm发展到速度闭环、电流闭环；控制策略也从气隙磁通控制发展到滑模变结构控制、参数****化控制、参数自适应控制；温度闭环从简单的比例反馈、pi控制发展到现代智能型模糊控制，呈现出一派繁荣景象。但要进入实用，使之实现产业化，面临的主要问题仍然是低成本、高可靠性和小型化，包括电路简化、效率高、可维护性强、智能化和自动化等。本文针对这种局面，结合“八五”攻关任务以及近几年研制的几种压缩机电机和相应的控制系统，通过这两条主线的对比研究，展望稀土永磁电机及变频器在家用制冷电器中的应用前景。
2压缩机电机的应用分析
由于交流变频调速给压缩机电机带来的优良特性和节能效益，从而打破了单相异步电动机一统家用电器压缩机电机的局面，许多适于调速的电机纷纷登台，出现了交流异步机与同步机互相争夺的现象。一般可作为压缩机驱动电机分为如下几类：
（电容或电阻分相）
2.1异步电机的应用分析
可变制冷量型家用制冷电器作为今后的发展方向，其主要特点是压缩机电机能平滑调速，固此在坚固耐用的异步机上配以调速器就成为可能。
(1)鉴于目前国内压缩机厂家不愿改动业已批量生产的生产线，避免一次性投资过大，而又希望通过无级调速改善电机运行性能，实现可变制冷量和节能，为此研制了0．2kw冰箱用和0.8kw空调用变频调速控制器，均为单进单出系统，可直接跨接于220v和压缩机电机之间，由电容或电阻分相，丝毫不改动现有压缩机及电机，减少了过大的投资。但由于磁场不是圆形（非严格90度分相），且频率变化时电机容抗也随之变化，所以低频带载能力差，电机运行性能和节能效果并不十分理想。
(2)如果将电机改为两相对称绕组，控制器为单进双出，且严格90度分相，取掉了电容或电阻，电机只需重新绕线，这样电机成本大大降低，并且能保证圆形磁场，而且无容抗受频率的影响，低频特性也好，但该方法电压损失严重，铁心利用率低，效率也不高。
(3)重新改造电机，以三相异步机(im)为好，这种电机可由通用变频器将单相交流电分成三相，而且调速平滑，技术成熟，控制方法多样，电机运行特性妤，效率相对较高。通过0. 8kw三相异步机变频调速系统的研制，虽然成本比单双相略高，但运行可靠，低速节能显著，很适合冰柜和小型空调器，而且耐用、防爆、易维护。采用三进三出结构，在工 |
