家用變頻空調器控制電路原理與維修技術
新世紀伊始，家用變頻空調器走向百姓的家庭，為了正確使用、維護和維修空調器，了解和掌握變頻空調器的原理、主要部件的結構特點和維修技術，成為當務之急，變頻空調器比定速空調器控制電路復雜，它增設了許多保護電路、這些電路采用了不同的傳感技術，如變頻模塊、霍爾元件、光耦合器、看門狗電路、開關電源電路等。依據理論探討和實際維修實踐，本文詳細地分析了空調器的控制電路原理和維修技術，對于推廣和普及變頻技術，更好地滿足人民日益增長的物質文化生活的需要,有著重要的意義。
2 空調器控制電路原理分析
變頻空調器是當今房間空調器發展的方向,它通過變頻控制器調節壓縮機的轉速(頻率),實現了制冷(熱)量與房間熱(冷)負荷的自動匹配,具有調溫速度快,低溫制熱效率好,溫度控制精度高,適用溫度、電壓范圍寬等優點。特別是隨著變頻技術的發展，空調變頻從交流變頻轉到直流無刷電機、永磁同步電機變頻，因此變頻空調器無論是從使用電力電子器件，還是控制策略都廣泛地使用了當代的先進技術。無論是國產還是進口變頻空調，其控制電路原理大體相同，一般由室內機和室外機控制電路構成，下面以美的KFR-50LW/FBPY為例說明其基本控制原理。
變頻空調的室內機與室外機可以相互通信，并分別被兩個單片機控制。整個系統的控制結構圖以及各個環節的作用如圖1所示。整個控制系統由智能功率模塊IPM、電源板、室內板、開關板、室外主控板和變頻壓縮機等幾大部分組成。整個系統的被控對象是變頻壓縮機，與定速空調器相比，變頻空調器采用的供電電源頻率可調，因而具有高效節能、溫度波動小、舒適度高、運行電壓范圍寬、傳感器控制精確、超低溫運行時適應性強、良好的獨立除濕功能等優良性能，變頻壓縮機采用交流異步電動機、永磁同步電機(PMSM)或開關磁阻電機;智能功率模塊IPM采用六封裝或七封裝的GTO、IGBT等電力電子器件，并將過流、過熱、欠壓保護、GTO或IGBT的驅動等電路集成于一體;電源板是將市電通過橋式整流、濾波、穩壓以后得到直流電流供給IPM模塊，逆變輸出頻率可變的三相交流電供給變頻壓縮機;室內板和室外主控板是整個系統的靈魂和核心，分別采用了兩塊單片機，隨著科學技術的發展，現在的控制器件則普遍采用了數字信號處理器(DSP)來處理各種輸入的指令信號(如房間的設定溫度)和反饋信號(如房間的實際溫度)，使控制更加準確和可靠，因此，這種變頻空調，有人稱為“數字變頻空調”。室外主控板完成變頻三相電源的控制算法，得到六路PWM波形驅動IPM中電力電子器件的通斷，同時進行室外環境溫度檢測、冷凝器溫度檢測、排氣溫度檢測、交流電壓、交流電流檢測完成相應的保護、處理、通信功能;室內板進行室內風機、室溫檢測、蒸發器溫度檢測、室內外通信、擺風/空氣清新控制，完成遙控接收、液晶顯示蜂鳴器驅動，從而實現人機對話。
3 故障維修技術
在變頻空調使用的過程中難免出現故障，當出現問題時，要及時維修，以下是幾種常見的維修技巧。
3.1 故障現象與判斷
(1) 插上電源插頭，室內機電源指示燈亮，如無電源指示，說明您家的電源有故障或指示等損壞。
(2) 有電源指示，用遙控器按操作鍵，信號發射不出去。首先，檢查遙控器內的電池是否有電，然后檢查電池的正負極片觸點有無氧化腐蝕，若上述正常，檢查遙控器內部電路板是否損壞，可將遙控器靠近一臺調幅收音機，按遙控器鍵進行干擾試驗，聽收音機是否發出有“嘟嘟”聲，有聲說明遙控器無故障。
(3) 當遙控器確定無故障時，信號還是發射不出去時，可用室內機強制運行開關驗證，強制運行時，室內貫流風機和室外壓縮機若運轉正常，制冷效果良好，則證明空調器室內機紅外接收部位有故障。
(4) 當你使用的遙控器裝上新電池使用不到一個月就不顯示時，可將遙控器的后蓋打開，用95%的酒精清洗一下電路板和按鍵觸點面導電膠片，干燥后，即可排除漏電故障，遙控器液晶顯示缺字也可采用這種方法。
(5) 變頻空調器中的溫度傳感器起著非常重要的作用，室內機有空氣溫度傳感器和蒸發器溫度傳感器;室外機有空氣溫度傳感器，高壓管路傳感器和低壓管路傳感器，有的傳感器在長期使用后發生阻值變化，使控制特性改變，(如室內機空氣溫度傳感器阻值變大后，會引起變頻器輸出頻率偏低)，為了保證控制精度，及其相同的工作特性，確定傳感器故障后，應換用原型號的產品。
(6) 在空調器出現故障時，如果鑒別整個控制系統是否有故障，可將室內機控制器上的開關放在“試運行”擋上，此時微處理器會向變頻器發出一個頻率為50Hz的信號，若此時空調器能運轉，并保持頻率不變工作，一般認為整個控制系統無大問題，可著重檢查各傳感器是否完好。如果空調器不能正常運行，說明控制系統有故障。
3.2 控制系統檢測方法
(1) 通信電路
在檢測通信故障時，用萬用表交流電壓檔250V測試，在零線和信號線間如果有電壓來回變化且室內機通信指示等持續閃爍，則表明通信正常，否則通信電路有故障。
(2) 功率模塊
在檢測功率模塊故障時，第一種方法是用萬用表二極管檔測量功率模塊，“+”極與U、V、W極，或U、V、W極與“-”極間正向電阻應約為380-450Ω間，且反向不導通，否則功率模塊有故障;第二種方法是用萬用表交流電壓檔，測量功率模塊驅動壓縮機的電壓，其任意兩相間的電壓應在0~160V之間并且相等，否則功率模塊損壞。
(3) 電抗器
在檢測電抗器時，用萬用表R X1檔進行測量，其繞組電阻值約為1Ω。
(4)壓縮機
在檢測壓縮機時，用鉗子先拔下U、V、W的導線，測量三相間的電壓，若三相間的電壓相同，說明壓縮機繞組良好，否則壓縮機繞組有故障。
(5) 電解電容
變頻空調器中有大容量的電解電容，最大為2000-4500uF，即使切斷電源仍然會殘留有充電電荷，所以對電解電容器要先用烙鐵、插頭等物體充分釋放殘留電荷。電荷放盡以后，用指針式萬用表RX10K檔檢測，指針應是指到0，然后慢慢退到∞，否則電解電容器損壞。
(6) 傳感器
如果空調器出現頻率無法升降與保護性關機等故障，應首先考慮檢查傳感器，大多數傳感器可以從插座上拔下，從外表上即可以判斷是否損害、斷裂、脫膠。用手或溫水加熱，用萬用表RX100檔測其阻值，看它的阻值是否變化，無變化則可以判定傳感器損壞。
4 結束語
本文分析的變頻空調控制電路的基本原理和常見故障的檢測方法，對于用戶或工程技術人員維修有著重要的參考價值，對于其它快捷方法有待我們進一步研究和探討。
2 空調器控制電路原理分析
變頻空調器是當今房間空調器發展的方向,它通過變頻控制器調節壓縮機的轉速(頻率),實現了制冷(熱)量與房間熱(冷)負荷的自動匹配,具有調溫速度快,低溫制熱效率好,溫度控制精度高,適用溫度、電壓范圍寬等優點。特別是隨著變頻技術的發展，空調變頻從交流變頻轉到直流無刷電機、永磁同步電機變頻，因此變頻空調器無論是從使用電力電子器件，還是控制策略都廣泛地使用了當代的先進技術。無論是國產還是進口變頻空調，其控制電路原理大體相同，一般由室內機和室外機控制電路構成，下面以美的KFR-50LW/FBPY為例說明其基本控制原理。
變頻空調的室內機與室外機可以相互通信，并分別被兩個單片機控制。整個系統的控制結構圖以及各個環節的作用如圖1所示。整個控制系統由智能功率模塊IPM、電源板、室內板、開關板、室外主控板和變頻壓縮機等幾大部分組成。整個系統的被控對象是變頻壓縮機，與定速空調器相比，變頻空調器采用的供電電源頻率可調，因而具有高效節能、溫度波動小、舒適度高、運行電壓范圍寬、傳感器控制精確、超低溫運行時適應性強、良好的獨立除濕功能等優良性能，變頻壓縮機采用交流異步電動機、永磁同步電機(PMSM)或開關磁阻電機;智能功率模塊IPM采用六封裝或七封裝的GTO、IGBT等電力電子器件，并將過流、過熱、欠壓保護、GTO或IGBT的驅動等電路集成于一體;電源板是將市電通過橋式整流、濾波、穩壓以后得到直流電流供給IPM模塊，逆變輸出頻率可變的三相交流電供給變頻壓縮機;室內板和室外主控板是整個系統的靈魂和核心，分別采用了兩塊單片機，隨著科學技術的發展，現在的控制器件則普遍采用了數字信號處理器(DSP)來處理各種輸入的指令信號(如房間的設定溫度)和反饋信號(如房間的實際溫度)，使控制更加準確和可靠，因此，這種變頻空調，有人稱為“數字變頻空調”。室外主控板完成變頻三相電源的控制算法，得到六路PWM波形驅動IPM中電力電子器件的通斷，同時進行室外環境溫度檢測、冷凝器溫度檢測、排氣溫度檢測、交流電壓、交流電流檢測完成相應的保護、處理、通信功能;室內板進行室內風機、室溫檢測、蒸發器溫度檢測、室內外通信、擺風/空氣清新控制，完成遙控接收、液晶顯示蜂鳴器驅動，從而實現人機對話。
3 故障維修技術
在變頻空調使用的過程中難免出現故障，當出現問題時，要及時維修，以下是幾種常見的維修技巧。
3.1 故障現象與判斷
(1) 插上電源插頭，室內機電源指示燈亮，如無電源指示，說明您家的電源有故障或指示等損壞。
(2) 有電源指示，用遙控器按操作鍵，信號發射不出去。首先，檢查遙控器內的電池是否有電，然后檢查電池的正負極片觸點有無氧化腐蝕，若上述正常，檢查遙控器內部電路板是否損壞，可將遙控器靠近一臺調幅收音機，按遙控器鍵進行干擾試驗，聽收音機是否發出有“嘟嘟”聲，有聲說明遙控器無故障。
(3) 當遙控器確定無故障時，信號還是發射不出去時，可用室內機強制運行開關驗證，強制運行時，室內貫流風機和室外壓縮機若運轉正常，制冷效果良好，則證明空調器室內機紅外接收部位有故障。
(4) 當你使用的遙控器裝上新電池使用不到一個月就不顯示時，可將遙控器的后蓋打開，用95%的酒精清洗一下電路板和按鍵觸點面導電膠片，干燥后，即可排除漏電故障，遙控器液晶顯示缺字也可采用這種方法。
(5) 變頻空調器中的溫度傳感器起著非常重要的作用，室內機有空氣溫度傳感器和蒸發器溫度傳感器;室外機有空氣溫度傳感器，高壓管路傳感器和低壓管路傳感器，有的傳感器在長期使用后發生阻值變化，使控制特性改變，(如室內機空氣溫度傳感器阻值變大后，會引起變頻器輸出頻率偏低)，為了保證控制精度，及其相同的工作特性，確定傳感器故障后，應換用原型號的產品。
(6) 在空調器出現故障時，如果鑒別整個控制系統是否有故障，可將室內機控制器上的開關放在“試運行”擋上，此時微處理器會向變頻器發出一個頻率為50Hz的信號，若此時空調器能運轉，并保持頻率不變工作，一般認為整個控制系統無大問題，可著重檢查各傳感器是否完好。如果空調器不能正常運行，說明控制系統有故障。
3.2 控制系統檢測方法
(1) 通信電路
在檢測通信故障時，用萬用表交流電壓檔250V測試，在零線和信號線間如果有電壓來回變化且室內機通信指示等持續閃爍，則表明通信正常，否則通信電路有故障。
(2) 功率模塊
在檢測功率模塊故障時，第一種方法是用萬用表二極管檔測量功率模塊，“+”極與U、V、W極，或U、V、W極與“-”極間正向電阻應約為380-450Ω間，且反向不導通，否則功率模塊有故障;第二種方法是用萬用表交流電壓檔，測量功率模塊驅動壓縮機的電壓，其任意兩相間的電壓應在0~160V之間并且相等，否則功率模塊損壞。
(3) 電抗器
在檢測電抗器時，用萬用表R X1檔進行測量，其繞組電阻值約為1Ω。
(4)壓縮機
在檢測壓縮機時，用鉗子先拔下U、V、W的導線，測量三相間的電壓，若三相間的電壓相同，說明壓縮機繞組良好，否則壓縮機繞組有故障。
(5) 電解電容
變頻空調器中有大容量的電解電容，最大為2000-4500uF，即使切斷電源仍然會殘留有充電電荷，所以對電解電容器要先用烙鐵、插頭等物體充分釋放殘留電荷。電荷放盡以后，用指針式萬用表RX10K檔檢測，指針應是指到0，然后慢慢退到∞，否則電解電容器損壞。
(6) 傳感器
如果空調器出現頻率無法升降與保護性關機等故障，應首先考慮檢查傳感器，大多數傳感器可以從插座上拔下，從外表上即可以判斷是否損害、斷裂、脫膠。用手或溫水加熱，用萬用表RX100檔測其阻值，看它的阻值是否變化，無變化則可以判定傳感器損壞。
4 結束語
本文分析的變頻空調控制電路的基本原理和常見故障的檢測方法，對于用戶或工程技術人員維修有著重要的參考價值，對于其它快捷方法有待我們進一步研究和探討。
文章版權歸西部工控xbgk所有，未經許可不得轉載。
服務咨詢