3.6.4變頻空調應用中DIPIPM™的健康管理
上節回顧：
DIPIPM™幾乎是伴隨著變頻空調的發明而誕生。變頻空調是很久很久以前，為了解決日本東西部的供電頻率差異，人們想出來的一個辦法。因為東日本的供電頻率是50赫茲，而在包括名古屋、京都和大阪在內西日本的供電頻率是60赫茲。那么在非變頻機型里，就會涉及到兩套完全不同部件清單。對于部件采購和銷售都會有很大的麻煩。為了解決這個問題，工程師們想到了變頻，以交直交的形式來統一電路設計。而我們目前經常提到的節能，靜音等效果并不是最初的目的。
在相當長的時間里，變頻空調里只有壓縮機采用了變頻技術。而目前最新的高能效空調都至少擁有3個變頻“電機”，包括1個變頻壓縮機，1個室外風機和1個室內風機。如圖15所示。
圖15 變頻空調的結構
接下來我們就以驅動壓縮機的主DIPIPM™為例，看看怎么在實際應用中評價器件的運行壽命。
首先我們需要了解變頻空調在不同工況下的運行狀況。根據空調的不同運行條件，選擇若干組比較典型的運行工況，像表6這樣。
表6 空調惡劣工況舉例
接下來，我們就要像3.2節中介紹的那樣對每一種工況進行功耗仿真，以確定每種工況下實際產生的溫升ΔTj。
假設測試條件如下：
SLIMDIP-L, Vcc=300V, fc=5kHz, Ic=7.5Arms, fo=60Hz, PF=0.8, M=1.0, Ts=90℃
圖16 空調仿真數據
所以在這次運行中，Tc從Ta=50℃開始上升，直到90℃；而Tj從Ta=50℃開始上升，直到119.7℃。
ΔTj = 119.7℃ - 50℃ ≈ 69.7℃
結合圖5，完成30000個周期后，DIPIPM™故障率約為1%，記為Ln。
我們可以利用表7和表8進行統計和計算。
表7 氣溫→運行次數示例
表8 運行次數→壽命示例
雖然之前的分析看起來都很有道理，但是我們并沒有足夠多壞品來證明這套理論的正確性。截止發稿時，三菱電機DIPIPM™的發貨量已經超過10億片了。但是明確定性為功率循環壽命問題的損壞，實際上只有個位數。而在三菱電機收到各種“高齡”DIPIPM™壞品中，更多的也只是各種過壓，過流和過熱。
其實，仔細想想也可以理解這里面的道理。
首先，如果一臺空調能運行10年以上出現了損壞，大多數用戶的選擇會是買一臺新的。如果運氣比較好，驅動器能回到空調原廠。空調廠是否會將DIPIPM™返回三菱電機也是一個概率問題。這就導致返回到三菱電機的“高齡”DIPIPM™數量及其稀少。
其次，空調是一個復雜系統，里面有機械部件，有電氣部件。每一個器件都會有自己對應的壽命極限。而空調的壽命取決于其中最短的那個器件。另一方面高齡的空調更像一個高齡的老人，各種特性的劣化導致最終一個普通工況就成了壓死駱駝的最后一根稻草。熱疲勞損壞的前提是器件能扛過各種過壓過流過熱，但是很多時候它抗不過。
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