我們習(xí)慣上認(rèn)為采用無(wú)刷直流壓縮機(jī)的空調(diào)就是直流變頻空調(diào)。
　　
　　由于有刷直流電動(dòng)機(jī)的電刷與換向器以接觸方式連接，在運(yùn)行中有磨損，使得工作不穩(wěn)定；同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生火花，但由于壓縮機(jī)汽缸內(nèi)注滿了制冷劑蒸汽，因此不能采用會(huì)產(chǎn)生火花的直流有刷電動(dòng)機(jī)，而采用直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)。所謂無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)就是：把普通直流電動(dòng)機(jī)永久磁鐵組成的定子變成轉(zhuǎn)子（轉(zhuǎn)子采用稀土材料制成的永久磁體），把普通直流電動(dòng)機(jī)需要換向器和電刷提供電源的繞組轉(zhuǎn)子變成定子（定子與交流電動(dòng)機(jī)相同，采用漆包線整距集中繞制而成）。這樣就可以省掉普通直流電動(dòng)機(jī)必需的電刷，所以把這種電動(dòng)機(jī)稱為無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)。它的調(diào)速性能與普通的直流電動(dòng)機(jī)相似；它既克服了普通直流電動(dòng)機(jī)的一些缺點(diǎn)，如電磁干擾大、噪聲大、有火花、可靠性差、壽命短等，又具有交流電動(dòng)機(jī)所不具備的一些優(yōu)點(diǎn)，如運(yùn)行效率高、調(diào)速性能好、無(wú)渦流損耗等。所以直流變頻空調(diào)相對(duì)于交流變頻空調(diào)而言，具有更大的節(jié)能優(yōu)勢(shì)，近年來被廣泛采用。
　　
　　直流變頻空調(diào)的功率模塊控制電路與交流變頻空調(diào)基本一樣，只是其轉(zhuǎn)換過程為“交流一直流一直流”，其原理框圖見下圖。

　　
　　交流變頻空調(diào)的變頻模塊按照SPWM調(diào)制方式，就是將市電220V交流電轉(zhuǎn)換成310V左右的直流電并送到功率模塊（IGBT開關(guān)組合）。同時(shí)功率模塊受微電腦送來的控制信號(hào)控制，輸出頻率可變的電壓(合成波形近似正弦波），使壓縮機(jī)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速隨頻率的變化而變化，從而控制壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，快速地調(diào)節(jié)制冷和制熱量。
　　
　　直流變頻空調(diào)同樣是將市電220V轉(zhuǎn)換成310V左右的直流電送到功率模塊。變頻模塊每次導(dǎo)通兩個(gè)IGBT（A+、A-不能同時(shí)導(dǎo)通，B+、B-不能同時(shí)導(dǎo)通，C+、C-也不能同時(shí)導(dǎo)通），給兩相繞組通直流電，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)。同時(shí)模塊受微電腦的控制，輸出電壓可變的直流電（這里沒有逆變過程）。直流變頻相比交流變頻多一個(gè)位置檢測(cè)電路，使得直流變頻的控制更加精確。
　　
　　直流有刷電動(dòng)機(jī)中，當(dāng)轉(zhuǎn)子（單相）磁場(chǎng)轉(zhuǎn)到與定子（永久磁體）磁場(chǎng)平行后，如果轉(zhuǎn)子再越過此位置，而直流電源不改變流向，即繞組中的電流方向不改變的話，那么根據(jù)右手定則，此時(shí)線圈受力使之向反方向旋轉(zhuǎn)。
　　
　　因此需要電刷來改變繞組中電流的流向，使轉(zhuǎn)子能繼續(xù)旋轉(zhuǎn)下去。而無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)由于不能在電機(jī)繞組上改變電流方向，所以只能通過控制切換外部供電來實(shí)現(xiàn)換相，為了能保證準(zhǔn)確換相，就需要一個(gè)轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)電路來進(jìn)行控制。
　　
　　直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)位置檢測(cè)通常有兩種方式：一是利用電動(dòng)機(jī)內(nèi)部的位置傳感器（通常為霍爾元件）提供的信號(hào)，這種檢測(cè)方式在直流風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)上比較常見；另一種是檢測(cè)直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的相電壓，利用相電壓的采樣信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算后得到。由于在直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)中隨時(shí)都有兩相繞組通電，另一相不通電，但磁鐵在線圈中轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈里就能產(chǎn)生電壓，所以不通電的這組線圈就有感應(yīng)電壓，由于該電壓的相位與磁鐵的位置有一定關(guān)系，因此根據(jù)感應(yīng)電壓就可以判斷出轉(zhuǎn)子的位置，進(jìn)而控制繞組通電順序。以不通電的一相作為轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)信號(hào)用于捕獲感應(yīng)電壓，通過專門設(shè)計(jì)的電路，反過來控制給定子繞組的方波電壓。由于這一種方法省掉了位置傳感器，使得電動(dòng)機(jī)構(gòu)造更為簡(jiǎn)單可靠，所以壓縮機(jī)電動(dòng)機(jī)一般都采用這種檢測(cè)方式。
　　
　　感應(yīng)電壓只有在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)才產(chǎn)生，因此不能通過轉(zhuǎn)子位置來檢測(cè)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)，必須強(qiáng)制性地輸出驅(qū)動(dòng)波形，直到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到一定速度，可以靠感應(yīng)電壓測(cè)出轉(zhuǎn)子位置為止，再切換到轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)輸出波形驅(qū)動(dòng)的方式。
　　
　　當(dāng)功率模塊出現(xiàn)過熱或過負(fù)荷時(shí)，如果室外機(jī)控制電路對(duì)模塊不進(jìn)行保護(hù)，而讓模塊繼續(xù)工作，會(huì)導(dǎo)致功率模塊燒毀。由于功率模塊的成本較高，為了保護(hù)功率模塊不至于被輕易損壞，在室外機(jī)控制電路上都設(shè)置有IPM保護(hù)電路。

交流變頻空調(diào)功率模塊與壓縮機(jī)

由于交流變頻空調(diào)采用的是交流異步電動(dòng)機(jī)，其轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)同步轉(zhuǎn)速存在一個(gè)轉(zhuǎn)差，同步轉(zhuǎn)速變化時(shí)，轉(zhuǎn)差也有變化，這對(duì)精確控制壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速是不利的。然而異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉，在目前市場(chǎng)上被大量采用。交流變頻空調(diào)功率模塊的基本框圖見下圖．它主要由整流器、濾波電路、功率逆變器等部件組成，在微處理控制電路的驅(qū)動(dòng)下，完成“交流一直流一交流”的轉(zhuǎn)換過程，驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。

　　
　　整流器是用來將交流電轉(zhuǎn)換成直流電的部件，普遍采用的是硅整流器件（整流二極管）進(jìn)行橋式連接（在單相整流器中，采用的是四支整流二極管，而當(dāng)空調(diào)采用的是三相供電輸入時(shí)，整流器采用的是六支整流二極管）。由于整流出來的直流電還很不平滑，所以需要濾波電路（濾波電容）來進(jìn)行濾波，濾波后得到300V左右平滑的直流電，供逆變器工作。
　　
　　功率模塊又稱功率逆變器，是用來將直流電轉(zhuǎn)換成頻率與電壓可調(diào)節(jié)的三相交流電的核心部件。變頻空調(diào)常采用六只IGBT構(gòu)成上下橋式驅(qū)動(dòng)電路，在交流一直流一交流逆變過程中，控制電路控制每只IGBT導(dǎo)通180°，且同一橋臂上兩只IGBT中的一只導(dǎo)通時(shí)，另一只必須關(guān)閉。相鄰兩相的元件導(dǎo)通相位差為120°，在任意3600內(nèi)都有三只IGBT導(dǎo)通，以接通三相負(fù)載。
　　
　　當(dāng)控制信號(hào)輸出時(shí)，A+、A-、B+、B-、C+、C-各IGBT管分別導(dǎo)通，從而輸出頻率變化的三相交流電使壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。在實(shí)際應(yīng)用中，多采用IPM(InteUigentPowerModule，智能功率模塊)加上周圍的電路（如開關(guān)電源電路）組成。IPM是一種智能功率模塊，是以IGBT為內(nèi)核的先進(jìn)混合集成功率部件，由高速低功耗管芯(IGBT)和優(yōu)化的門極驅(qū)動(dòng)電路，以及快速保護(hù)電路構(gòu)成。IPM內(nèi)的IGBT管芯都選用高速型的，而且驅(qū)動(dòng)電路緊靠IGBT，驅(qū)動(dòng)延時(shí)小，所以IPM開關(guān)速度快，損耗小。IPM內(nèi)部集成了能連續(xù)檢測(cè)IGBT電流和溫度的實(shí)時(shí)檢測(cè)電路，當(dāng)發(fā)生嚴(yán)重過載甚至直接短路時(shí)，以及溫度過熱時(shí)，IGBT將被有控制地軟關(guān)斷，同時(shí)發(fā)出故障信號(hào)。此外IPM還具有橋臂對(duì)管互鎖、驅(qū)動(dòng)電源欠壓保護(hù)等功能。盡管IPM價(jià)格高一些，但由于集成的驅(qū)動(dòng)、保護(hù)功能使IPM與單純的IGBT相比具有結(jié)構(gòu)緊湊、可靠性高、易于使用等優(yōu)點(diǎn)。