由于傳統(tǒng)的制冷設(shè)備，如定速壓縮機(jī)，制冷系統(tǒng)和壓縮機(jī)的研究重點(diǎn)一直是在名義運(yùn)行條件和額定速度下穩(wěn)定狀態(tài)運(yùn)行的效率和其他特征。冰水機(jī)工作原理是蒸氣壓縮式制冷，也即是利用液態(tài)制冷劑汽化時(shí)吸熱，蒸汽凝結(jié)時(shí)放熱的原理進(jìn)行制冷的。在制冷技術(shù)中，蒸發(fā)是指液態(tài)制冷劑達(dá)到沸騰時(shí)變成氣態(tài)的過程。冷凍機(jī)一種用壓縮機(jī)改變冷媒氣體的壓力變化來達(dá)到低溫制冷的機(jī)械設(shè)備。所采用的壓縮機(jī)，因其使用條件和壓縮工作介質(zhì)的不同，它又不同于一般的空氣壓縮機(jī)。螺桿式冷水機(jī)選用當(dāng)依照冷負(fù)荷及用處來思忖。對付低負(fù)荷運(yùn)行工況時(shí)間較長的制冷體系，宜選用多機(jī)頭塞式壓縮機(jī)組或螺桿式壓縮機(jī)組，便于調(diào)理和節(jié)能。傳統(tǒng)的制冷系統(tǒng)采用固定速度壓縮機(jī)，實(shí)現(xiàn)開關(guān)控制，并使用壓縮機(jī)中包含的鼠籠電機(jī)驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)，從而調(diào)節(jié)蒸發(fā)溫度。這種控制方法使蒸發(fā)溫度波動(dòng)較大，容易影響冷卻環(huán)境的溫度。壓縮機(jī)電機(jī)在工作過程中要不斷克服從靜止到額定速度變化過程中的巨大旋轉(zhuǎn)慣性，特別是隨著負(fù)載啟動(dòng)，起動(dòng)扭矩比運(yùn)行扭矩高許多倍，結(jié)果不僅增加了功耗，而且會增加壓縮機(jī)運(yùn)動(dòng)部件的磨損。此外，這種操作模式在啟動(dòng)過程中還會產(chǎn)生較大的振動(dòng)、噪聲和沖擊電流，造成電源電壓波動(dòng)，因此應(yīng)使用變頻壓縮機(jī)代替固定速度壓縮機(jī)，以避免這種頻繁的啟動(dòng)停止過程。

變頻調(diào)速技術(shù)主要包括以下四個(gè)關(guān)鍵技術(shù): 逆變器、單片機(jī)、 pwm 波發(fā)生器和變頻壓縮機(jī)電機(jī)選擇。

三種變頻壓縮機(jī)的研究現(xiàn)狀

變頻壓縮機(jī)的研究始于往復(fù)活塞式壓縮機(jī)，但由于其往復(fù)運(yùn)動(dòng)特性，影響了變頻特性。從而轉(zhuǎn)移到滾動(dòng)轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)、渦旋壓縮機(jī)等旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)上，壓縮機(jī)的性能得到極大的提高。總的來說，實(shí)驗(yàn)研究很多，理論分析很少。

往復(fù)式活塞壓縮機(jī)

日本企業(yè)東芝在1980年開發(fā)了各種往復(fù)式變頻控制壓縮機(jī)，又在1981年開發(fā)了轉(zhuǎn)子式變頻系統(tǒng)壓縮機(jī)，文獻(xiàn)[1]給出對于這兩種傳統(tǒng)機(jī)器的制冷量和總效率隨頻率不斷變化的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行數(shù)據(jù)，從中我們可以明顯看出往復(fù)式在頻率為25~75Hz時(shí)，效率高；而轉(zhuǎn)子式在30~90Hz時(shí)，效率高。并且通過兩種主要機(jī)型均存在工作效率達(dá)到最高使用頻率。在大于此同時(shí)頻率時(shí)效率發(fā)展緩慢以及降低，小于此出現(xiàn)頻率時(shí)，效率則下降速度很快。另外，Scalabrin測量需要一臺可變速的開啟式往復(fù)壓縮機(jī)在不同目標(biāo)轉(zhuǎn)速下的制冷量和輸入輸出功率，他指出公司這臺壓縮機(jī)的容積利用效率在轉(zhuǎn)速為1000rpm時(shí)最高，而等熵效率和制冷相關(guān)系數(shù)隨轉(zhuǎn)速的降低而增高。Krueger討論了BPM電機(jī)及變頻器的設(shè)計(jì)，對轉(zhuǎn)速在2000~5000rpm的冰箱和往復(fù)式壓縮機(jī)技術(shù)進(jìn)行了分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究，得到提高壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速為3000~5000rpm時(shí)制冷溫度系數(shù)作為最高；而文獻(xiàn)[3]則給出了其對冰箱用往復(fù)式壓縮機(jī)的性能影響試驗(yàn)和模擬方法計(jì)算模型結(jié)果，在其管理研究的轉(zhuǎn)速一定范圍內(nèi)2000~4000rpm，制冷能力系數(shù)隨轉(zhuǎn)速的增加而降低。還有一些學(xué)者對往復(fù)式變頻運(yùn)行壓縮機(jī)的熱力生產(chǎn)性能方面進(jìn)行了一個(gè)仿真應(yīng)用研究，計(jì)算了時(shí)間壓縮機(jī)內(nèi)各部位的換熱量和壓力巨大損失。