直流变频空调原理与检修.doc

全有文档友情提供 1直流变频空调原理与维修直流变频空调原理与维修一、直流变频空调的基本工作原理一、直流变频空调的基本工作原理直流变频空调控制器的原理框图如图 1 所示，主要由整流器、滤波器、功率逆变器、位置检测等电路组成AC220Ｖ工频交流电经 EMI 电路后经整流电路转换为 310Ｖ直流电源送到驱动模块室外机的微处理器对各取样点送来的信号进行分析处理，并经内部波形产生新的控制信号，再经驱动放大去控制驱动模块，每次导通两只功率晶体管，给压缩机两相线圈通以直流电，驱动转子运转，另一相线圈不通电，但有感应电压，根据感应电压的大小可以判断出转子的位置，进而控制绕组通电顺序位置检测电路同时检测模块输出给压缩机的电源，输出一个转子位置检测信号送到室外机微处理器，通过室外机微处理器内部程序去精确控制微处理器输出的脉冲信号，进而控制驱动模块加给定子线圈的方波电压1.整流滤波原理整流器是将交流电源转换为直流电的装置，采用硅整流器件桥式连接，整流器结构可分为单相和三相电源输入一般变频空调电功率在 2kw 以上时，多采用三相电源输入单相和三相整流电路的不同之处只是后者在电路中多增加了两只整流二极管滤波电路的作用是使输出直流电压平滑且得到提高，常采用大容量电容器，电容器一般在 1500μF～3000μF 之间。

因该电容器容量最大、放电时间长，所以在检修变频器时先需将电容放电放电时用两根导线通过一个大功率电阻并联在电容两端检修时如不放电，将会造成人员伤亡事故2.室外控制芯片 随着技术的进步，变频空调的控制将向智能化、集成化、可靠化的方向发展，而其控制的核心--芯片也将越来越先进室外芯片主要的功能是完成各种运算，产生 SPWM 波形，实现压缩机V/F 曲线的控制并提供各种保护等变频空调采用的室外控制芯片有很多种，如东芝、三菱等由于空调技术的发展，模糊控制技术的不断完善，这就出现了一种性能更优异、功能更强大的控制芯片—DSPDSP 即 Digital Signal Processor 是数字信号处理器的简称，与一般的单片机相比，DSP 在运算速度、信号的处理、电机的控制方面具有更大的优势，是未来的发展方向3.直流压缩机电机的基本原理图 1 直流变频空调整机电控框图室内机通讯电路室内机微处理器通讯电路绝缘接口电路（光耦）驱动模块IGBT×6整流电路EMI 电路220V 50Hz位置检测电路压缩机全有文档友情提供 2无刷直流电动机与普通的交流电动机的最大区别在于其转子是由稀土材料制成的永久磁钢；定子与交流压缩机电机相同，采用漆包线整距集中绕制而成。

简单而言，就是把普通直流电动机由永久磁铁组成的定子变成转子，把普通直流电动机需要换向器和电刷提供电源的线圈绕组转子变成定子这样，就可以省掉普通直流电动机所必须的电刷，而且其调速性能与普通的直流电动机相似，所以把这种电动机称之为无刷直流电动机无刷直流电动机既克服了传统的直流电动机的一些缺陷，如电磁干扰大、噪声大、火花、可靠性差、寿命短，又具有交流电动机所不具有的一些优点，如运行效率高、调速性能好、无涡流损失所以直流变频空调相对于交流变频空调而言，具有更大的节能优势四极(磁极对数为 2)三相无刷直流电机的示意图如图 2 所示图 2 直流电动机工作示意图大功率模块根据转子的旋转位置切换定子绕组的通电电流，始终保证转子 N 极对面的定子绕组导体内的电流流向为一个方向，如图 2 所示；而转子 S 极对面定子绕组导体内的电流流向为另一个方向具体地讲，当转子处于图 2 的位置时，此时仅 A、C 线圈中有电流，流向为 a→、a→c，即产生图示定子横截面上导体内电流的流向把电机分成左上 180°和右下 180°两半来c看,左上 180°部分，a、导体的磁场根据右螺旋法则叠加后在定、转子间产生一个垂直向上的c方向磁场， 而、 c 导体磁场叠加后产生一个水平向右的磁场，二者叠加的磁场方向如图 2 所a示，正好与转子磁场互相垂直，于是便会产生逆时针方句的电磁转矩，推动转子向逆时针方向旋转。

右下 180°的原理一样当转子转过 60°电气角后，B、C 线圈通电，且 b→、→c，同样产生两个互相正交的bc定、 转子磁场，如此反复，电动机即可旋转起来同理，二极(磁极对数为 1)的直流电机的每相绕组的导通电气角为 60°,即电机转速为 n=60f/p(n:转速 rpm;p:磁极对数：f：电源频率 Hz)4.大功率模块有刷直流电动机中，当转子(单线圈)磁场转到与定子(永磁体)磁场平行后，若转子再越过此位置，而直流电源不改变流向，即线圈中的电流方向不改变的话，那么根据右手定则此时线圈受力将使之向原方向反转因此，需要炭刷来改变线圈中电流的流向，使转子能继续旋转下去由于压缩机汽缸中充满了氟利昂蒸汽，因此不能采用会产生火花的有刷直流电机，必须采用通过电子回路实现换向的无刷直流电机所以直流变频空调采用无刷直流电动机作为压缩机，其转子为永久磁铁，不需要外部供给电流，减少了损耗，因此效率较高直流变频控制器原理框图如图 3全有文档友情提供 3所示图 3 中，变频模块组件虚线框中画出了由六个 IGBT 管组成的逆变器模块，其中A＋、B＋、C＋组成上支路，A-、B-、C-组成下支路按表 1 中顺序循环通断，每次总是上支路的一个三极管与下支路一个三极管 ON，给压缩机定子线圈施加方波电压。

表 1 逆变器的通断顺序表123456A+ONOFFOFFOFFOFFOFFB+OFFONONOFFOFFOFFC+OFFOFFOFFONONOFFA-OFFOFFONONOFFOFFB-OFFOFFOFFOFFONONC-ONONOFFOFFOFFOFF直流变频空调中的逆变器输出电压方式一般采用是等宽度 PWM 调制方式长虹大清快空调采用的是 PWM+PAM 相结合的方式，也就是说，压缩机在低速范围内采用等宽度 PWM 调制方式，而在高速范围内采用 PAM 高效、低噪的混合调制方式（在相同电网输入电压的情况下，获得较高的逆变器输出电压） 所谓 PAM (Pulse Amplitude Modulation)控制是指脉冲幅值调制，也就是调节信号在大小变化PAM 控制是直流变频空调优于交流变频空调的一大特点，它是与 PWM 相对而言的PAM 控制能有效提高压缩机的运转能力，支持 9000 转/分高速运转，并能消除谐波电流，提高功率因素直流变频空调压缩机各绕组电压控制波形图如图 4 所示5.转子位置检测回路由于无刷直流电动机在运行时，必须实时检测出永磁转子的位置，从而进行相应的驱动控制，以驱动电动机换相，才能保证电动机平稳地运行。

无刷直流电动机位置检测通常有两种方法：一是利用电动机内部的位置传感器（通常为霍尔元件）提供的信号；二是检测出无刷直流电动机相电压，利用相电压的采样信号进行运算后得出在无刷直流电动机中总有两相线圈通电，一相不图 3 直流变频空调控制原理框图全有文档友情提供 4通电，一般无法对通电线圈测出感应电压，因此通常以剩余的一相作为转子位置检测信号用于捕捉感应电压，通过专门设计的电子回路转换，反过来控制给定子线圈加方波电压由于后一种方法省掉了位置传感器，所以直流变频空调压缩机都采用后一种方法进行电动机换相在无刷直流电动机中总有两相线圈通电，一相不通电一般无法对通电线圈测出感应电压，因此通常以剩余的一相作为转子位置检测信号用线6.起动由于感应电压只有在电动机转动时产生，因此不能通过转子位置检测电机起动而必须强制性地输出驱动波形，直到电动机转速达到一定速度，可以靠感应电压测出转子位置为止，再切换到转子位置检测输出波形驱动方式例如，起动阶段大功率模块要经 2s～4s 的低频换向使压缩机转速到达 200～500 转/分，再进入通常位置检测运行模式图 4 直流变频空调压缩机各绕组电压控制波形图全有文档友情提供 5二、直流变频空调微处理器电路分析与检修二、直流变频空调微处理器电路分析与检修现以长虹直流变频 BQ 系列空调为例进行分析和说明。

长虹 BQ 系列空调包括KFR－25GW/BQ、KFR－28GW/BQ、KFR－35GW/BQ、KFR－40GW/BQ 等机型，BQ 系列直流变频空调电气控制框图如图 5 所示图 5 KFR－25（28、35、40）GW/BQ 直流变频空调电气控制框图全有文档友情提供 6从控制原理图可以看出，室内机控制电路可分为开关电源电路、上电复位电路、晶振电路、过零检测电路、室内直流风机控制电路、步进电机控制电路、温度传感器电路、空气清新控制电路、EEPROM 电路、保护电路、显示驱动及遥控接收电路、应急控制电路、通讯电路等单元电路；室外机控制电路可分为电源整流及功率因数调整电路、开关电源电路、上电复位电路、晶振电路、电压检测电路、电流检测电路、过零检测电路、保护电路、电磁膨胀阀控制电路、室外直流风机驱动电路、IPM 模块驱动电路及位置反馈电路、四通阀控制电路、温度传感器电路、E2PROM 电路、通讯电路等单元电路1.BQ1.BQ 系列直流变频空调室内机控制电路分析与检修系列直流变频空调室内机控制电路分析与检修（1）开关电源电路分析与检修开关电源主要为室内机空调电气控制系统提供所需的工作电源，如微处理器、空气清新及一些控制检测电路提供工作电源等。

主要由开关变压器、控制 IC、钳位电路以及输入输出整流滤波组成开关电源电路原理图如图 6 所示图 6 开关电源电源电路原理图1）电源电路原理分析交流电源 220V 经 EMI 滤波电路（由 L01 和 C01、C15 组成）后到整流桥堆 DB01，转换为300VDC 经电容 C02 滤波后供给开关变压器，经开关变压器的绕组⑥—④加到开关电源控制IC（IC01）的②脚（该集成电路为整个开关电源的核心，内含一个功率 MOS 管、100KHz 的方波发生器及占空比调整电路） 该开关电源为反激式开关电源，当 IC01 内部 MOS 开关管导通时，能量全部存储在开关变压器的初级，次级整流二极管 D02、D03、D04 未能导通，次级相当于开路，负载由滤波电容提供能量；当开关管截止时，初级绕组反极性，次级绕组同样也反极性使次级的整流二极管正向偏置而全有文档友情提供 7导通，初级绕组向次级绕组释放能量次级在开关管截止时获得能量，这样，电网的干扰就不能经开关变压器直接偶合给次级，具有较好的抗干扰能力开关变压器次级经快恢复二极管、高频滤波电解电容滤波后得到 35VDC、12VDC、7VDC，其中 7VDC 经多功能集成电路 IC03（上电复位、软件看门狗、线性稳压）线性稳压后转换为 5VDC 供 CPU 等。

输出电压采样及反馈回路由 IC07 和 IC02 组成通过对输出电压 12VDC 和 35VDC 的联合采样，调节光耦 IC02 的输出电流，控制 IC01 的⑥脚达到调节 100KHz 的方波发生器的占空比，控制IC01 内部 MOS 管的导通时间，从而稳定输出电压此外，开关电源在开关变压器初级 T01（④—⑥）绕组上并联 C17 和 MOS 管 Q01 组成了钳位电路，吸收功率 MOS 管关断时开关变压器初级绕组（④—⑥）产生的反电势，保护功率 MOS 管不被击穿这样，一方面可以使开关管工作在较安全的工作区内，减小开关管的截止损耗；另一方面则可以使输出端的开关尖峰电平大大降低2）故障检修对电源电路的检修可以按照电源的走向来测或者逆向来检测，在实际检修中可用万用表测量开关变压器初次级线圈是否有 5V、7V、12V、35VDC 输出、F02、F03 及 D02－D04 是否击穿及 IC01（②－③）是否击穿；（2。