转子和滑处的温度及应力分布的有限元分析结果。

Liu 和 Soedel 分析了变频转子压缩机的吸

气和排气气流脉动

[9，10]和吸气管气缸间的传热及压缩机的温度分布[11]，讨论了影响变

频转子压缩机容积效率和气缸压缩过程效率的因素，给出了他们用计算机模拟计算出的在
不同转速下的容积效率和压缩过程效率，从实验数据和文献

[1]的实验可以看出，其计算的

容积效率随转速的增大而很快的增大。
　　

2.3  涡旋式压缩机

　　涡旋式压缩机的原理早在

1886 年意大利的专利文献[12]论及到了，1905 年法国工程师

Creux 正式提出涡旋式压缩机原理及结构，并申请美国专利[13]。涡旋式压缩机是一种新型
的容积式压缩机，具有结构紧凑、效率高、可靠性强、噪声低等特点，尤其是用于变频控制运
行。但由于没有数控加工技术和缺乏对轴向力平衡问题的妥善解决方法，因而长期未能完成
其实用化。进入

70 年代，美国 A.D.L 公司完成富有成效的研究，首先解决了涡旋盘端部磨

损补偿的密封技术。并在此基础上与瑞士合作开发了多种工质的涡旋式压缩机样机。涡旋式
压缩机的真正规模生产始于日本。

1981 年日本三电（SANDEN）公司开始生产用于汽车空

调的涡旋式压缩机，

1983 年日立公司开始生产 2~5Hp 用于房间空调的涡旋式压缩机。此外，

在 美 国 ， 自

Copeland 公 司 1987 年 建 立 涡 旋 式 压 缩 机 生 产 线 推 出 其 产 品 后 ，

Carrier 、Trane 、Tecumseh 等公司也分别设厂生产高质量的涡旋式压缩机。而变频涡旋压缩机
已应用于柜式空调器上，节能效果明显，制冷系数提高

20%左右，成为目前涡旋压缩机的

一个研究热点。
 　　3   变频调速技术的发展及现状
　　变频调速技术适应于节能降耗和舒适性的要求，目前已应用于新一代的空调器上，在
90 年代初进入国内空调市场，其核心是：逆变器、微控制器、PWM 波的生成和变频压缩机
的电机。
　　

3.1  逆变器

　　变频空调的核心部件是变频器，其主要电路采用交

-直-交电压型方式。交-直过程一般采

用单相二级管不可控直接整流，直

-交过程一般采用 6 管三相逆变器，另有一个辅助电源，

一个逆变器控制器和相应的驱动电路。
 　早期的变频器采用分立元件构成，整流器采用单相倍压整流电路，逆变器由 6 只分立的
功率晶体管（

GTR）构成。这种电路复杂，可靠性差。目前大部分厂家采用的逆变桥由 6 个

绝缘栅极晶体管（

IGBT）组成，其综合了 MOSFET 和 GTR 的优点，开关频率高、驱动功

率小。随着智能功率模块（

IPM）技术的发展应用，IPM 正在逐步取代普通 IGBT 模块。由于

IPM 内部既有 IGBT 的棚极驱动和保护逻辑，又有过流、过（欠）压、短路和过热探测以及
保护电路，提高了变频器的可靠性和可维护性。另外，

IPM 的体积与普通 IGBT 模块不相上

下，价格也比较接近，因此目前应用较为广泛。比较成功的产品如：日本三菱电机公司所生
产的

PM20CSJ060 型以及日本新电元公司生产的 TM 系列 IPM 模块等。

　　功率因素校正（

PFC）环节和逆变桥集成是新一代的空调器逆变电源技术。PFC 技术的

应用不但可以极大改善电网的工作环境，减少输电线的损耗，而且在变频工作时可以减小
输入端电感和输出端电容器，减小模块体积。因此

PFC 环节和 IPM 逆变桥集成一体化是家

用空调器发展的必然。
　　

3.2   微控制器

　　微电子技术的发展使变频调速的实现手段发生了根本的变化，从早期的模拟控制技术
发展数字控制技术。目前国外一些跨国公司的微控制器产品占据着主要的市场，如：
Motorola 公司的 MC68HC08MP16、Intel 公司的 80C196MC、三菱公司的 M37705 等。这些公
司的产品性能价格比较高、功能强大，如带有

A/D 转换器、PWM 波形发生器、LED/LCD 驱

动等，且一般都有

OTP 产品以及功耗低可长期稳定的工作。微控制器目前主要由单片机向