摘要：为了能够进一步落实节能减排的可持续发展战略，我国各行各业在不断的进行技术改进，以期减少污染物的排放，促进我国整体经济的可持续发展，其中家电行业更是技术改进的重中之重。家电企业不仅对电器能耗比进行全面的技术检测，更是在此基础上对变频家电电力参数自动检测关键基础进行全面的提升。
关键词：变频家电；电力参数；自动检测；技术
前言
面对全球日渐严重的能源危机，电力变频技术是减少资源浪费的重要途径。从目前的家电行业发展现状来说我国电器无论是销量还是能耗都在不断加大，据不完全统计，我国家电能耗早已超过全国能耗的20%，其中冰箱、空调、洗衣机等大型电器消耗更高，所以变频电器的发展很有必要。
一、变频家电检测标准和自动检测技术的研究现状
1、变频家电电力参数检测的标准简介
在变频家电电力参数检测的标准上来说，不同类型的家电具有不用的检测标准，目前来说我国家电能效比检测国家标准主要有GB21445—2013《转速可控型房间空气调节器能效限定值及能效等级》、GB12021.2—2008《家用电冰箱耗电量限定值及能源效率等级》、GB24849—2010《家用和类似用途洗衣机能效限定值及能效等级》、GB12021—2013《电动洗衣机能效水限定值及等级》等等。比如2010年6月1日发布的《房间空气调节器能效国家标准》就将原来空调的5个能效等级规定为了3个。
而针对变频空调的效能比检测实验方式首先要对环境、电源、实验室仪器以及初始化条件等要求进行严格的审查，如环境中对温度以及湿度的要求，具体要求环境空气温度达到20℃±5℃左右，而湿度则需要控制在45%～75%左右的情况下进行。总之，对变频空调的能效比检测环境以及方法都有极高的要求，必须针对国家标准进行严格的检测，同时要确保监测技术的专业性。
2、家电自动检测技术的研究情况和发展趋势
1）家电传感器技术及特性研究。
传感器技术是变频家电自动检测技术中最关键的技术之一，其中包括对外观的检测、安全性能的检测以及运行状态等检测技术，在运行状态监测中电气参数、温度参数、压力和速度等参数是主要的相关性能参数，而传感器作为检测性能参数的基础部件，主要是通过自动检测和自动控制来实现。目前来说Ultrasonicy 公司研制出一种超声波传感器是被现阶段各个家电工业中零部件探伤、定位等领域中最为广泛应用的。
2）家电电力信号采集与处理技术研究
变频家电工作电压、电流以及频率等参数的采样、存储和运算是现阶段变频家电电力信号采集和处理的重要途径。首先需要进行模拟电力参数的转换，及通过特定的电平对电路进行转换和匹配，通常情况下电力参数信号采集和处理包括采集、存储、控制和运算等几个部分。而随着信息技术的不断发展，基于高性能微处理器以及DSP等电力信号采集和处理等研究方法已经逐渐成为主要方式。
二、电力传感器的特性研究
依据相关国家家电检测标准，主要通过对传感器进行研究出测试，此处主要针对电压、电流传感器的特性进行测试；运用点频法对电压互感器进行详细的测量，对部分典型频率采用 FFT（Fast Fourier Transform，快速傅里叶变换）分析其幅频传递特性及波形失真情况。针对家电负载的差异性可以通过对电流传感器的输入输出进行测量对比的FFT分析，研究不同负载下的输入输出间相移情况，最后通过MATLAB 软件得出相应的测试结果和变频测试要求。
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三、信号去噪研究
DC-DC模块和开关电源产生的高频噪声以及电网中的工频干扰所带来的影响是变频家电自动检测系统检测过程中受外界影响最明显的来源，这些噪音不仅会降低所需检测电力参数信号的信噪比，并且会对整体检测效果带来较大的影响，因此为了能够避免此类状况的发生，可以采用模拟和数字滤波的方式进行去噪。下面主要针对数字滤波中常用的MATLAB 软件环境下巴特沃思（Butterworth）低通滤波器与平滑滤波方法的原理，并通过对这两种方法的共同使用对高频噪声进行滤波处理。
1）巴特沃思低通滤波算法原理与实验结果分析。这里选用 buttord 函数和 butter函数来进行设计低通滤波器。其调用格式分别为：
[N，Wn]=buttord（Wp，Ws，Rp，Rp）
[B，A]=butter（N，Wn）
式中的Wp代表低通带的截止频率而Ws代表的则是阻带的截止频率，为归一化值，这里设计分别为51Hz 与100Hz，Rp为通带衰弱且Rs为阻带衰弱这里为3db。
2）均值滤波算法中可以通过模数W中的平均值对中心值进行替代，通过大量的试验可以选择此均值法中模数W，本研究在充分实验的基础上选择的是模5均值法，算法如下：
Y（n）=
在上式中，n，m=1，2，...，N表示信号的长度，而Y（m）则表示模数W中的每一点的幅度值；S表示均指滤波的模数宽度内所有数值点的坐标集合；Y（n）则表示目标中点均值。
四、变频家电电磁参数的自动化设计
1、检测系统硬件框架
1.1检测对象需求
某公司针对内部生产的变频空调相关的电力参数具体内容指标如下：
1）检测对象及应用环境：该型号变频空调的变频控制器，该公司生产车间流水线。
2）检测参数及功能指标：
① 蒸发温度：所谓蒸发温度指的是在一定压力下蒸发器内制冷剂进行沸腾的温度。制冷剂的饱和温度是压力的函数，所以如果需要进行蒸发压力的控制时我们可以通过控制蒸发温度来实现。
②冷凝温度：冷凝温度指的是在一定压力下冷凝器内的制冷剂蒸汽凝结为液体的温度，冷凝温度与冷凝压力相对应并且成正比，冷凝压力随着冷凝温度的升高而升高。冷凝温度受到多方面因素的制约，如空调器设计以及经济技术等。
1.2、框架设计
1）能够对控制器输出的信号进行检测并且将其数字信号（A/D转换）转换后传送至上位机，其中包含压缩机所输入的PWM电压与频率信号、室内外风机控制信号还有四通阀控制信号等。
2）对传感器进行模拟并且能够确保上位机所反馈的数字信号能够在进行电信号的转换后传输至控制器，为了能够满足所有参数，在设计过程中应该设计足够的反馈、转换条通道和控制器接口。
3）运用单片机达到上下位机的通讯功能。
4）设计合适的模拟负载。
2、后台设计
2.1串口通信
RS232是自动检测系统与PC后台通信硬件设备之间串口线，通过串口线对PC机和COM口进行相关参数的控制，如COM口号，波特率，数据位以及停止位等，在232串口协议的基础上给检测系统与后台之间设定一个串口帧协议：
通常情况下27个字节为一次传输多的数组长度，其中所检测的变频板ID号通常为该检测变频板的前3个字节，第4个字节则为占空比模式，第5到第7个字节为变频空调功率参数数据，第8个字节到第22个字节中每5个字节分别代表3，4，11引脚直流电压信号数据，第23位字节为校验位，校验位为前23个数据之和，第27个字节为最后结束位，结束位为0[1]。
2.2数据显示
将解算出来的电力参数信号及其判断结果通过 data Disp 回调函数在相关控件如可编辑文本在界面上实时显示。
五、实测结果
此变频空调电力参数自动检测系统文本文件的内容可以依次按照检测台数、占空比模式、功率大小、3 个通道电压大小、检测时间、检验结果及不合格原因组成，也可以计算评估检测总量与合格率。
参考文献：
[1]赵立志.电封闭式汽车变速器综合试验台关键技术的研究[D].吉林大学，2010.
论文作者:王文哲
论文发表刊物:《防护工程》2017年第15期
论文发表时间:2017/10/20
标签：家电论文; 参数论文; 电力论文; 温度论文; 信号论文; 字节论文; 能效论文; 《防护工程》2017年第15期论文;