變頻空調待機功耗測試難點(diǎn)及解決方案

一、中國能效標識和待機功耗的測試關(guān)系

1.什么是中國能效標識

能效標識也就是能源效率標識，是附在產(chǎn)品或產(chǎn)品最小包裝物上的一種信息標簽，用于表示用能產(chǎn)品能源效率等級、能源消耗量指標。目的是為用戶(hù)和消費者的購買(mǎi)決策提供必要的信息，能夠引導和幫助消費者選擇高能效節能產(chǎn)品。

圖1五級標準能效標識

圖2三級標準標準能效標識

2.中國能效標識等級

通常會(huì )在空調表面貼有一張長(cháng)方形的白底藍框的貼紙，紙頭上寫(xiě)著(zhù)中國能效標識。能效標識上單獨標出是幾級能效，就說(shuō)明該款空調屬于哪個(gè)等級的產(chǎn)品?？照{能效等級是空調能效高低差別的一種劃分能效等級方法。從2014年10月1日起，五級標準的SEER老標識的變頻空調不允許在市場(chǎng)上流通銷(xiāo)售。新的三級標準APF能效標準在目前的ISO國家標準制定中，已被列為評價(jià)定速空調和變頻空調的指標。兩種標準的最直觀(guān)區別是從空調機身上粘貼的能效標識上識別。

《GB 12021.3-2004 房間空調調節器能效限定值及能效等級》舊標準，中國能效標識劃分5個(gè)等級：

等級1表示產(chǎn)品達到國際先進(jìn)水平，最節電，即耗能最低；

等級2表示比較節電；

等級3表示產(chǎn)品的能源效率為我國市場(chǎng)的平均水平；

等級4表示產(chǎn)品能源效率低于市場(chǎng)平均水平；

等級5是市場(chǎng)準入指標，低于該等級要求的產(chǎn)品不允許生產(chǎn)和銷(xiāo)售。

表1舊標準空調能效等級

《GB 12021.3-2010 房間空調調節器能效限定值及能效等級》新標準，中國能效標識劃分3個(gè)等級：

等級1比老標準等級1能耗更低；

等級2相當于舊標準等級1；

等級3相當于舊標準等級2。

表2新標準空調能效等級

1.中國能效標識分級的能效比

能效比主要是指是在額定工況和規定條件下，空調進(jìn)行制冷運行時(shí)實(shí)際制冷量與實(shí)際輸入功率之比。即制冷能效比EER和制熱能效比COP。數值越大意味著(zhù)同等制冷氣量，消耗的功率越小越省電。通俗講，空調能效就是同樣多的電所產(chǎn)生的冷氣/暖氣有多少，能效越高的空調越省電。所有，空調能效比是衡量空調性能優(yōu)劣的重要指標。

制冷量：空調主機實(shí)際制冷量。

輸入功率：空調主機實(shí)際輸入功率（耗電量）。

制冷量=C×M×ΔT=4.2×103 J/kg℃×M×（T回-T供）

M=Q×h=D×1h=1000Ckg

ΔT=（T回-T供）=(B-A)℃

該數值的大小反映出不同空調器產(chǎn)品的節能情況。能效比數值越大，表明該產(chǎn)品使用時(shí)所需要消耗的電功率就越小，則在單位時(shí)間內，該空調器產(chǎn)品的耗電量也就相對越少，如表 3所示。

表 3能效等級說(shuō)明

在能效比計算的過(guò)程中，空調實(shí)際輸入功率的測試尤其重要，目前大部分廠(chǎng)家在家電行業(yè)功率測量的首選還是功率計，既能夠完成對電壓、電流、功率、能耗等基本功能的測試，又可以對輸入端電壓、電流進(jìn)行諧波等初步分析和檢測。

二、變頻空調家電測試的測試方案

越來(lái)越多的空調采用變頻技術(shù)，核心組件變頻器主要有整流、濾波、逆變、制動(dòng)、驅動(dòng)及檢測單元組成，變頻器靠?jì)炔康腎GBT開(kāi)斷來(lái)調整輸出電源的電壓和頻率；由于變頻器本身的整流逆變器會(huì )產(chǎn)生諧波，影響電網(wǎng)。而且由于變頻的應用導致空調運行過(guò)程中，工作電流大范圍變化，電流從幾十安到幾毫安。那么，到底什么樣的測量?jì)x器才能滿(mǎn)足變頻空調的測試測量要求呢？

圖3APFC變頻器電壓電流波形圖

圖4普通變頻器電壓電流波形圖

1.測試難點(diǎn)

采用交流變頻技術(shù)的空調核心組件變頻器，變頻器是電網(wǎng)中的非線(xiàn)性負載，變頻空調運行時(shí)，會(huì )產(chǎn)生豐富的高頻諧波分量；普通的功率測量?jì)x器因帶寬限制，采樣率不夠，高頻成分可能測試不出，測量的數值會(huì )偏低、波形不是真實(shí)波形。

一般的功率測量?jì)x器在積分模式下不支持自動(dòng)量程設置，無(wú)法滿(mǎn)足對變頻空調功率的準確測量。

2.解決方案

那應該如何應對以上測量難點(diǎn)呢？在家電的檢測認證機構，高精度的功率計已成為不可或缺的測量利器。致遠電子PA310功率計以下特性，為變頻家電功耗測試、諧波測量等提供了可靠的解決方案。

基本功率精度可達0.1%，500Ks/s采樣率，300kHz帶寬，能夠高精度測量畸變波形中豐富的高次諧波；

標配同步測量諧波（高達50次）與總諧波失真（THD）符合IEC61000-4-7諧波測量標準，能夠解決目前變頻空調行業(yè)因諧波引發(fā)的測試不精準情況；

采用全新的設計架構，在低功耗測量方面進(jìn)行多項優(yōu)化。在積分模式下能自動(dòng)切換量程，其最小測量電流低至25μA，能夠測量低至5mW的功耗，符合國際標準（IEC62301、能源之星等）的測試；

配合本身對功耗和諧波的測試功能，利用可達100ms的快速數據更新周期能夠完美實(shí)現對變頻空調輸入端的功率測試；

豐富的通信接口，免費標配的PAM上位機軟件，可實(shí)時(shí)獲取數據、存儲數據、查看波形等。

圖5 300kHz準確捕獲高頻信號

三、待機功耗測量注意事項

現場(chǎng)測試空調電機功耗時(shí)，只有設置合適的參數、正確的接線(xiàn)才能獲得真實(shí)的待機功耗數據。

1.預熱

高精度測量?jì)x器使用前一般需要預熱，設備的預熱是為了儀器內部電子器件達到熱穩定平衡以降低測量誤差；因電路中的電容電感等達到穩態(tài)，需要一定的時(shí)間，功率計建議至少開(kāi)機30分鐘。

2.儀器正確設置

量程選擇：結合被測信號，電壓/電流選擇合適量程，建議量程選擇接近并大于測量值；選購傳感器時(shí)，最好選擇量程與被測電流最大值接近的型號，否則不但無(wú)法測量小電流，而且會(huì )增加量程誤差（所有傳感器都有測量盲區，即低于某個(gè)數值之后測量不到數據，一般是最大測試值的5%或10%）；

選購傳感器的輸出和儀器的輸入相匹配：傳感器二次側電流輸出值不能低于儀器最小輸入有效值；

更新率設置：保證更新率時(shí)間大于被測信號10個(gè)周期，例如，電壓輸入頻率50Hz，建議更新周期選擇200ms以上；

需要選擇合適的同步源，當被測對象是變頻空調輸入端，其電流波形的畸變相比電壓波形較大時(shí)，請選擇電壓信號作為同步源；

當基波頻率小于等于200Hz時(shí)，建議打開(kāi)頻率濾波器；

需要結合實(shí)際測量，在測量小電流信號時(shí)，特別是1mA以下電流信號，建議開(kāi)啟線(xiàn)路濾波器。

3.選擇合適接線(xiàn)方式

內外接影響：測試負載接線(xiàn)方式有電流表內接和外接兩種，測試大電流，選擇電流表外接，測試小電流，電流表外接。

雜散電容影響：電流測量接入點(diǎn)位于電位較低端（如零線(xiàn)），可以降低雜散電容對測量電路的影響。

測量線(xiàn)選擇：雜散不規則接線(xiàn)時(shí)，測量環(huán)路中產(chǎn)生不能抵消的噪聲電壓，測量接線(xiàn)建議選擇同軸電纜或屏蔽雙絞線(xiàn)。