家用变频空调器控制电路原理与维修技术

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欢迎访问e展厅 展厅 3 空调/风扇/热水器展厅 空调, 风扇, 电热器, 空气净化器, 加湿器, ... 1 引言 新世纪伊始，家用变频空调器走向百姓的家庭，为了正确使用、维护和维修空调器，了解和掌握变频空调器的原理、主要部件的结构特点和维修技术，成为当务之急，变频空调器比定速空调器控制电路复杂，它增设了许多保护电路、这些电路采用了不同的传感技术，如变频模块、霍尔元件、光耦合器、看门狗电路、开关电源电路等。依据理论探讨和实际维修实践，本文详细地分析了空调器的控制电路原理和维修技术，对于推广和普及变频技术，更好地满足人民日益增长的物质文化生活的需要,有着重要的意义。 2 空调器控制电路原理分析 变频空调器是当今房间空调器发展的方向,它通过变频控制器调节压缩机的转速(频率),实现了制冷(热)量与房间热(冷)负荷的自动匹配,具有调温速度快,低温制热效率好,温度控制精度高,适用温度、电压范围宽等优点。特别是随着变频技术的发展，空调变频从交流变频转到直流无刷电机、永磁同步电机变频，因此变频空调器无论是从使用电力电子器件，还是控制策略都广泛地使用了当代的先进技术。无论是国产还是进口变频空调，其控制电路原理大体相同，一般由室内机和室外机控制电路构成，下面以美的KFR-50LW/FBPY为例说明其基本控制原理。 变频空调的室内机与室外机可以相互通信，并分别被两个单片机控制。整个系统的控制结构图以及各个环节的作用如图1所示。整个控制系统由智能功率模块IPM、电源板、室内板、开关板、室外主控板和变频压缩机等几大部分组成。整个系统的被控对象是变频压缩机，与定速空调器相比，变频空调器采用的供电电源频率可调，因而具有高效节能、温度波动小、舒适度高、运行电压范围宽、传感器控制精确、超低温运行时适应性强、良好的独立除湿功能等优良性能，变频压缩机采用交流异步电动机、永磁同步电机(PMSM)或开关磁阻电机;智能功率模块IPM采用六封装或七封装的GTO、IGBT等电力电子器件，并将过流、过热、欠压保护、GTO或IGBT的驱动等电路集成于一体;电源板是将市电通过桥式整流、滤波、稳压以后得到直流电流供给IPM模块，逆变输出频率可变的三相交流电供给变频压缩机;室内板和室外主控板是整个系统的灵魂和核心，分别采用了两块单片机，随着科学技术的发展，现在的控制器件则普遍采用了数字信号处理器(DSP)来处理各种输入的指令信号(如房间的设定温度)和反馈信号(如房间的实际温度)，使控制更加准确和可靠，因此，这种变频空调，有人称为“数字变频空调”。室外主控板完成变频三相电源的控制算法，得到六路PWM波形驱动IPM中电力电子器件的通断，同时进行室外环境温度检测、冷凝器温度检测、排气温度检测、交流电压、交流电流检测完成相应的保护、处理、通信功能;室内板进行室内风机、室温检测、蒸发器温度检测、室内外通信、摆风/空气清新控制，完成遥控接收、液晶显示蜂鸣器驱动，从而实现人机对话。 3 故障维修技术 在变频空调使用的过程中难免出现故障，当出现问题时，要及时维修，以下是几种常见的维修技巧。 3.1 故障现象与判断 (1) 插上电源插头，室内机电源指示灯亮，如无电源指示，说明您家的电源有故障或指示等损坏。 (2) 有电源指示，用遥控器按操作键，信号发射不出去。首先，检查遥控器内的电池是否有电，然后检查电池的正负极片触点有无氧化腐蚀，若上述正常，检查遥控器内部电路板是否损坏，可将遥控器靠近一台调幅收音机，按遥控器键进行干扰试验，听收音机是否发出有“嘟嘟”声，有声说明遥控器无故障。 (3) 当遥控器确定无故障时，信号还是发射不出去时，可用室内机强制运行开关验证，强制运行时，室内贯流风机和室外压缩机若运转正常，制冷效果良好，则证明空调器室内机红外接收部位有故障。 (4) 当你使用的遥控器装上新电池使用不到一个月就不显示时，可将遥控器的后盖打开，用95%的酒精清洗一下电路板和按键触点面导电胶片，干燥后，即可排除漏电故障，遥控器液晶显示缺字也可采用这种方法。 (5) 变频空调器中的温度传感器起着非常重要的作用，室内机有空气温度传感器和蒸发器温度传感器;室外机有空气温度传感器，高压管路传感器和低压管路传感器，有的传感器在长期使用后发生阻值变化，使控制特性改变，(如室内机空气温度传感器阻值变大后，会引起变频器输出频率偏低)，为了保证控制精度，及其相同的工作特性，确定传感器故障后，应换用原型号的产品。 (6) 在空调器出现故障时，如果鉴别整个控制系统是否有故障，可将室内机控制器上的开关放在“试运行”挡上，此时微处理器会向变频器发出一个频率为50Hz的信号，若此时空调器能运转，并保持频率不变工作，一般认为整个控制系统无大问题，可着重检查各传感器是否完好。如果空调器不能正常运行，说明控制系统有故障。 3.2 控制系统检测方法 (1) 通信电路 在检测通信故障时，用万用表交流电压档250V测试，在零线和信号线间如果有电压来回变化且室内机通信指示等持续闪烁，则表明通信正常，否则通信电路有故障。 (2) 功率模块 在检测功率模块故障时，第一种方法是用万用表二极管档测量功率模块，“+”极与U、V、W极，或U、V、W极与“-”极间正向电阻应约为380-450Ω间，且反向不导通，否则功率模块有故障;第二种方法是用万用表交流电压档，测量功率模块驱动压缩机的电压，其任意两相间的电压应在0~160V之间并且相等，否则功率模块损坏。 (3) 电抗器 在检测电抗器时，用万用表R X1档进行测量，其绕组电阻值约为1Ω。 (4)压缩机 在检测压缩机时，用钳子先拔下U、V、W的导线，测量三相间的电压，若三相间的电压相同，说明压缩机绕组良好，否则压缩机绕组有故障。 (5) 电解电容 变频空调器中有大容量的电解电容，最大为2000-4500uF，即使切断电源仍然会残留有充电电荷，所以对电解电容器要先用烙铁、插头等物体充分释放残留电荷。电荷放尽以后，用指针式万用表RX10K档检测，指针应是指到0，然后慢慢退到∞，否则电解电容器损坏。 (6) 传感器 如果空调器出现频率无法升降与保护性关机等故障，应首先考虑检查传感器，大多数传感器可以从插座上拔下，从外表上即可以判断是否损害、断裂、脱胶。用手或温水加热，用万用表RX100档测其阻值，看它的阻值是否变化，无变化则可以判定传感器损坏。 4 结束语 本文分析的变频空调控制电路的基本原理和常见故障的检测方法，对于用户或工程技术人员维修有着重要的参考价值，对于其它快捷方法有待我们进一步研究和探讨。 参考文献 [1] 肖风明,王清兰,朱长庚. 变频空调器微电脑控制电路分析与速修技巧. 北京:机械工业出版社.2004 [2] 海信变频空调器使用手册. 美的集团公司,2002 [3] 曹巧嫒. 单片机原理与应用. 北京:机械工业出版社.2002 [4] Broeck H W V D，Skudelny H-C. Analysis and realization of a pulse width modulator based on voltage space vectors. IEEE Transactions on Industry Applications，1998，24(I): 142～149(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (12/28/2006)