变频空调的原理与维修22

变频空调器原理与检修随着变频空调器的发展, 其变频技术也由交流变频发展到直流变频, 控制技术由PWM (脉 冲宽度调制)发展为PAM.(脉冲振幅调制.) 第一节 变频空调器原理 一,变频空调器原理与特点 1.变频空调器原理 变频空调器是采用先进变频和模糊控制技术生产制造的, 且制冷量可以进行自动调节的 新型空调器,其最大特点是节能和舒适度高. 例如, 变频空调器初次运行时室内温度较高, 空调器会自动高速运转使室内很快达至设 定温度.当达到设定温度后空调器会自动低速运行,这样室内噪音就会降低,并使整个房间 保持此温度从而减少了压缩机频繁启动带来的电力浪费. 变频空调器与传统空调器的主要区别是, 变频空调器是通过变频器将电源频率处理, 使 供给变频压缩机的电源频率根据需要发生变化, 这样压缩机转速也发生变化从而控制压缩机 排气量使空调器真正达到节能效果. 此外它还采用了电子膨胀阀替代毛细管, 在电控系统主 要增加了变频器和感温检测点并采用了三相变频压缩机. 变频空调器运转速度始终受电控系 统变频器控制,其制冷量随压缩机转而变化,电控系统主要由室内和室外两部分组成,控制 中枢采用微电脑单片机. 变频空调器将交流电通过大功率半导体整流变成直流电, 然后再根据需要把直流电转换 成三相且电压随频率变化的交流电. 2.变频空调器特点 2.变频空调器特点 (1)启动后可快速达到设定温度.变频空调器启动时频率较低压缩机转速较慢,当压缩 机启动后利用较高的频率使其转速增加, 这样使制冷量在增大的同时缩短室内温度不舒适的 时间. (2)室内温度变化小且稳定. 普通空调器是利用温控器对压缩机进行开/停控制, 制冷量 调节是通过改变室内风机转速实现的, 而压缩机转速并没有变化, 因此电功率并没有降低多 少.而变频空调器制冷量小时,压缩机转速降低,所以电功率的消耗大幅度将下降.当室内 达至设定温度后压缩机将保持这转速,使室内温度稳定保持在设定范围内. (3)空调器运行后振动和噪音小.变频式空调器在压缩机运行过程中,由于没有频繁的 开停机现象,所以不会产生开关的动作声,以及压缩机启停机时发出的气流声和振动声. (4)空调器制热效果有较大增强.普通空调器排气量是以制冷设计为主.对于热泵空调 器如设计制冷量大, 就会影响其制热能力, 而变频空调器可利用提高压缩机转速增加制热效 果. 例如, 当室外低于零度时变频空调器可通过提高压缩机转速使制热量增加, 为防止室外 机结霜时室内温度低, 变频压缩机除霜时仍以高转速运转, 同时除霜时还通过旁通阀将压缩 机排出制冷剂的一部分直接送入室外散热器,这样使除霜时间缩短,制热能力增加. (5)具有较强的除湿功能.变频式空调器可用压缩机转速和合理循环风量除湿,达到耗 电少而不会改变室温的除湿效果. (6)启动时对电网干扰小.由于变频空调器以低频率的方式启动,随后再逐渐提高运转 频率,所以空调器在启动时电流小.另外,压缩机大部分时间是运转在低频率状态,这样压 缩机的机械磨损减小,使用寿命延长,可靠性提高. 目前变频压缩机多采用涡旋式或双转子式,压缩机线圈为三相,频率范围在30～13OHz 之间变化,转速在60O～7200转/分之间变化. (7)变频空调器的主要缺点.变频空调器低电压运行时,达不到最大制冷与制热量,压 缩机高频运转时噪音较大.变频空调器的电器元件较多,检修难度大,且价格较普通空调器 高. 二,变频与普通空调器在制冷系统与电控方面的区别 1.变频与普通空调器在制冷系统中的区别 1.变频与普通空调器在制冷系统中的区别 (1)普通空调器制冷量是通过改变室内风机转速或开停压缩机调节的,而变频空调器是 通过改变压缩机转速实现的. (2)变频空调器制冷系统可分为两种,一种采用毛细管节流,它与普通空调器的制冷系 统完全相同,缺点是制冷,制热量调节范围小.另一种采用电子膨胀阀节流,该系统制冷量 调节范围比较宽,启动性能好,利用电磁旁通阀或电子膨胀阀还可实现不停机除霜. (3)变频空调器与普通空调器的压缩机不同,普通压缩机供电频率是固定的,且单相压 缩机都有运转电容, 而变频压缩机都是三相结构, 所以无启动电容, 且机械结构也不尽相同. 2.变频与普通空调器在电控方面的区别 变频空调器在室内和室外各有一套微电脑主控电路板,同时还增加了变频器等元件, 下面分别介绍室内外控制电路的特点. 1)室内电路控制部分 变频空调器室内控制电路与普通微电脑分体空调器室内控制电路差别不大,它由接收 电路,温控电路,电源电路,单片机外围电路等组成.变频空调器与普通微电脑空调器的 主要区别是通讯电路和风扇速度控制电路. (1)室内外通讯电路.变频空调器室内外信号通常采用串行通讯方式,其信息传输量较 大,而不像一般空调器通讯电路采用直流和交流电压传输控制信号. (2)室内风速检测电路.由于变频空调器制冷量的大小和温度设定有很大关系,室内风 扇电机常采用直流电机或交流调速电机, 风扇电机也常采用可控硅控制. 由于变频空调器制 冷量与室内风扇电机转速,快慢有很大关系,所以也有厂家采用开关电源. 2)室外电路控制部分 变频空调器室外控制电路部分与普通空调器室外电路部分区别很大, 下面介绍变频空调 器与普通空调器室外电路板的不同之处. (1)室外增加了变频器.变频器由整流器,滤波器,变频模块所组成.变频式空调器室 外变频器是将交流220V或380V电压经桥式整流后, 供给变频分相电路, 然后输出随频率变化 的三相交流电压,供给三相变频压缩机. (2)室外增加了主控制板.变频空调器在室外增加了主控制板,该电路板是通过将室内 外管温信号经过微电脑单片机分析判断后,去控制电子膨胀阀,电磁阀,变频模块输入口, 使输入到变频压缩机的频率电压随室内温度变化. (3)室外增加了温度检测点.由于变频空调器采用了电子膨胀阀控制系统的供液量,所 以电子膨胀阀开启度须根据压缩机回气管温度和排气管温度进行控制, 为此增加了温度检测 点,在检修时要加以注意. (4)室外增加了电器元件.由于变频空调器采用了电子膨胀阀取代毛细管节流,所以元 件有所增加;同时在除霜中增加了电磁旁通阀,所以除霜时制冷剂不经过室内机. 三,功率三极管与逆变驱动输入信号 1.功率三极管原理 1.功率三极管原理 功率晶体管并不是我们常说的"大功率晶体管", 它本质上不是一只管, 而是多晶体管的 组合,其功率可达上千瓦,内部结构如图1-1(a)所示. 图1-1(a)中晶体管V1和V2组成达林顿结构, 这样具有较高的电流放大系数. D1为加速二 V 极管,当输入端B控制信号从高电平变为低电平的瞬间VD1开始导通,这样可使V1的一部发射 极电流经过VDl流到输入端B,从而加快功率晶体管集电极电流的下降速度,即加速了功率晶 体管的关断.VD2流二极管可对晶体管V2起保护作用,当功率晶体管关断时,感性负载所存储 以保护功率晶体管不被反向击穿. 功率晶体管主要用于变频器逆 的能量可通过VD2续流泄放, 变电路,它具有耐压高,工作电大,开关时间短,饱和压降低等特点. 2.逆变器驱动输入信号 逆变器驱动输入信号 该电路如图1-1(b)所示, 它和普通驱动电路结构相同, 即单片机输出控制信号经过反相 驱动送逆变功率晶体管基极进行控制. 该电路特点是:单片机输出的是脉冲信号,各驱动脚不能同时导通,驱动集成块的开关 速度较快, 用一般检测驱动电路的方法很难判断驱动电路的好坏. 其具体导通过程参见逆变 器原理与检修. 四,变频控制电路原理与检测 变频控制器与变频器两者通称变频控制电路. 变频控制器是为变频器提供驱动信号的电 路,而变频器则是用来驱动变频压缩机的主电路. 1.变频控制器结构与原理 (1)变频控制板原理与检修.变频控制器主要由微电脑单片机及外围元件组成,它与普 通微电脑体空调器室外控制电路板差别不大, 也由温度检测电路, 电流检测电路, 电源电路, 保护电路,反相驱动电路,通讯电路等组成.变频控制器可根据室内外功能与温度检测信号 产生相应的控制信号, 从而功率晶体三极管的导通状态, 使逆变器输出预定频率的三相交流 电压. 变频控制器是变频空调器电路中最主要的部分, 它主要用来控制室外电子膨胀阀开启 度,逆变器导通,除霜,室外风机速度等. 变频控制器的检修与一般普通柜式室外主控电路板检修基本相同, 具体参见柜式室外控 制电路板检修. 但变频控制器也有自己的特点, 如供给变频器输出驱动信号就不同于普通驱 动信号(即不是高电平就是低电平), 所以检修时如测量至变频控制器输出一直为低电平或高 电平,就说明该电路不正常. (2)噪声滤波器原理.噪声滤波器主要由电感线圈和电容组成,该部分的主要功能是吸 收电网中的各种干扰信号,并抑制电控器本身对电网的电磁干扰,以及过压保护. 电路中电感与电容并联后串在交流电源中, 即利用电感和电容在压缩机启动时产生反电 势,阻止启动电流不至变化过大,以保护整流器和功率三极管不被损坏. 2.变频器结构原理与检测 变频器是将工频交流电源变为适用于交流电机变频调速用的电压可变, 频率可变的变流 装置.它可分为交—交变频器和交一直—交变频器,空调器常用后者,基本结构如图1-2所 示,它主要由以下环节组成,即整流器,滤波器,功率逆变器. (1)整流器原理.整流器 是将交流电转换为直流电的 装置,采用硅整流元件桥式 连接,整流器结构可分为单 相和三相电源输入.一般变 频空调器电功率在2kW以下 多采用单相电源输入,当电 功率在2 kW以上时,多采用 三相电源输入.单相与三相 整流电路不同之处只是在电 路中多增加了2个整流二极管.三相变频整流后续电路和单相变频整流后续电路完全相同. 它由电容C1和L组成,该电容量较大一般在75～15OμF之间,具体容量大小要根据变频压缩 机功率而定,原理如图1-3所示. (2)整流滤波原理. 滤 波电路作用是使输出直流 电压平滑且得到提高,常 采用大容量电容器,电容 量一般在1500～3OOOμF 之间.因该电容量大,放 电时间较长,所以检修变 频器时先需将电容放电. 放电时用两根导线通过一 个500Ω的大功率电阻并 联在电容两端,检修时如 不放电,会造成人员伤亡事故. (3)功率逆变器原理.功率逆变器(又称变频模块)是将直流电转换为频率与电压可调的 三相交流变流装置,电路如图1-3所示,其由六个功率晶体管组成以开关元件的交一直一交 电路电控制线路使每只功率晶体管导通180℃,且同一桥臂上两只功率晶体管一只导通时, 另一只必须关断.相邻两相的元件导通相位差为120度,在任意60℃内都有三只功率管导通 以接通三相负载.V1～V6为移相功率三极管,VD1～VD6为续流二极管.当控制器输出信号时, Vl～V6使功率逆变器中各功率管分别导通,从而输出频率变化的三相交流电使压缩机运转. (4)变频器检测.检测变频器正常与否一般采用以下几种方法: 1 ○测量绝缘电阻.测量变频器绝缘电阻时应将电源和电动机连线断开,然后将所有 输入端和输出端连接起来,再用万用表R×lOk挡测量是否漏电. 2 ○测量运转电流.由于变频器输入和输出电流都含有各种高次谐波成分,故测量电 流时需选用电磁式仪表,因电磁式仪表所指示的是电流的有效值. 3 ○测量主电路波形.用示波器测主电路电压和电流波形时必须使用高压探头,如使 用低压探头须用互感器或其它隔离器件进行隔离. 4 ○测量整流器与逆变器.如图1-3所示,断开逆变器输入输出端,测量逆变器直流电 阻值是否正常.变频器的电阻测量状态如表1-1所示. 表1-1 变频器的电阻测量状态整流元件 黑笔位置 红笔位置 正常状态 L P 通 VD7 P L 不通 Q L 通 VD8 L Q 不通 N P 通 VD9 P N 不通 Q N 通 VD10 N Q 不通 逆变电阻黑笔位置 红笔位置 正常状态 V1 U P 通 V2 P U 不通 V3 U Q 不通 V4 P V 不通 V5 V Q 不通 V6 P W 不通 Q U 通 V P 通 Q V 通 W P 通 Q W 通 W Q 不通 五,变频空调器电器元件的特点 1.变频空调器温度传感器的作用 (1)室内环温热敏电阻作用.实现制冷与制热控制,根据室温与设定温度进行比较后, 通过单片机控制室外电子膨胀阀开启度与压缩机运行频率. (2)室内管温热敏电阻作用.通过测量室内管温过冷与过热,控制室内外风机速度或开 停,制热时防冷风与除霜,限定压缩机运行频率或开停. (3)室外环温热敏电阻作用.通过测量室外环境温度的高低,控制室外风机速度,降低 或增高压缩机运行频率. (4)室外管温热敏电阻作用.通过测量室外管温的高低,控制电子膨胀阀开启度以及压 缩机运行频率.(管温超过60℃以上关压缩机.) (5)室外压缩机排气管温热敏电阻作用:当压缩机排气管温高于115℃时,限定降低压缩 机运行频率高于120℃停压缩机,1小时内连续四次超过115℃压缩机停. (6)变频压缩机顶部温度保护. 当压缩机顶部温度超过125℃, 过载保护器断开给单片机 提供保护信号,使压缩机停止运行. (变频空调器温度传感器在不同厂家使用时,作用略有不同,但区别不大.) 2.电子膨胀阀结构与作用 2.电子膨胀阀结构与作用 普通空调器采用毛细管调节制冷剂的流量, 它的流量调节范围较小, 仅适用于小型制冷 系统, 对于变频空调器来说, 压缩机转速变化范围宽, 要求制冷剂供液量的调节范围就越宽, 而且调节反应速度要快. 电子膨胀阀分电磁式和电动式两类. 电磁式膨胀阀的开启度取决于其电磁线圈上施加电 压高低,在电磁线圈通电前,阀体内针阀处于全开位置,流量最大.随着控制电压的增加, 针阀的开启度逐渐减小,流量逐渐减小. 电动式膨胀阀分直动型和减速型,目前多采用直动型四相脉冲步进电机(最高工作压差 为2.75 MPa,l2V,垂直放置,流动方向可逆,焊接时阀体温度不能高于120℃),当脉冲电 压按一定顺序作用到电机线圈上,电机正反转,以带动针阀上升或下降,调节电子膨胀阀的 流量. 3.变频压缩机原理与特点 3.变频压缩机原理与特点 变频压缩机按内部机械结 构不同,可分为双转子旋转式 压缩机与涡旋式压缩机.按电 器结构不同,可分为交流变频 压缩机与直流变频压缩机. (1)交流变频压缩机. 交流 变频压缩机电机定子与转子同 普通三相交流电动机内部结构 相同,但输入的为三相脉冲式 电压. (2)直流变频压缩机(应称 为直流调速压缩机). 由于空调 器制冷系统内部不允许产生火花,所以直流变频压缩机电机采用了三相四极直流无刷电机, 该电机定子结构与普通三相感应电机相同, 但转子结构则截然不同, 其转子采用四极永久磁 铁. 正常时变频模块向直流电机定子侧提供直流电流形成磁铁, 该磁铁和转子磁铁相互作用 产生电磁转矩.因转子不需二次电流,所以损耗小,功率因数高,但由于转子采用了永久磁 铁,所以成本比交流变频压缩机高.直流变频压缩机正常通电顺序为UV-VW-WU-UV循环.当 在直流变频压缩机定子线圈 UV二相上通入直流电流时, 由于转子中永久磁铁之磁通的交链, 而在剩余的W相线圈上产生感应信号,作为直流电机转子的位置检测信号,然后配合转子磁 铁位置,逐次转换直流电机定子线圈通电相,使其继续回转. 4.变频模块结构与特点 变频模块结构与特点 IPM(又称功率逆变器)内部由T1～T6六个功率晶体管组成,它将输入的直流电逆变为频 率与电压可调的交流电. 变频模块内部六个功率晶体管导通,必须遵循一定规律,即在一个周期360度内,由控 制线路使每个晶体管导通180度, 且同一桥臂上的两个晶体管一个导通时, 另一个必须关断, 相邻两相的元件导通相位差为120度,在任意60度内都有三个晶体管导通以接通三相负载. 当空调器生产厂家不同时,变频模块内部也略有不同,即增加了主控板直流稳压电路,模块 保护电路等. 5.PWM(脉冲宽度调制) PWM(脉冲宽度调制) 脉冲宽度调制 在保证脉冲幅度不变的情况下,通过改变脉冲的宽度,使送到压缩机线圈的平均电压接 近正弦量. 6.PAM(脉冲幅度调制) PAM(脉冲幅度调制) 脉冲幅度调制 在保证脉冲宽度不变的情况下, 通过改变脉冲的幅度, 而使送到压缩机线圈的电压接近 正弦波. 其最大特点是比PWA控制的直流变频控制得到更高的电压, 使压缩机达到更高转速. (最高可达9000转/分.)压缩机转速与线圈电压成线性关系,如图1-4所示. 7.PWM和PAM控制方式 PWM和PAM控制方式 PWM控制方式 线圈直流电压30～260V之间; 压缩机转速700～6000转/分之间. PAM控制方式: 线圈直流电压30～360V之间; 压缩机转速700～9000转/分之间. 六,交直流变频空调器电路控制原理 1.支流变频空调器控制原理 1.支流变频空调器控制原理 交流电机转速公式:n=60f/p n=60f/p 式中,f为电源频率;p为极对数;n为转速. 从上式可见,如果均匀地改变电动机供电频率,就可改变电动机转速.目前交流变频空 调器一般按交一直一交对压缩机转速进行控制, 即将交流220V电压经过整流, 变为280V送入 变频模块,然后输出电压80～280V,频率为25到13OHz的三相交流电,送至变频压缩机,压 缩机转速600～7200转/分.交流变频室外机主电路原理图如图1-5所示.电路中延时保险管 F1,可用于防止变频模块或压机过载或短路.同时,又可在输入电压高时,与压敏电阻RV 一起保护后续电路的元件不被过压烧毁. C1,C2,C3,C4,T1组成防电磁干扰滤波器,该滤波器有双向作用,即能吸收电网对电 控器的干扰,也能阻止电控器本身的谐波进入电网. PTC1,K1组成延时防瞬间大电流电路,防止上电初期对电容过大的电流冲击,以免插入 电源插头时,插头与插座打火.如室外机通风正常,延时3～5秒后K1吸合.当室外机电控有 故障,则K1不会吸合,PTC1因温度过高会自动断开主电路. CT电流互感器,主要用于间接测量压缩机运行电流,然后进行过电流保护.T2电源变压 器,为单片机提供采样电压,进行过欠压控制或过零检测. VD1, C5组成整流滤波电路, D1将交流电变换成直流电, V 然后通过主滤波电容C5滤波升压. VD2,C6,L1组成功率因数校正电路. IPM变频模块5个接插件,P直流电源正极,N直流电源负极,U,V,W接变频压缩机三相 绕组.其中,变频模块内部V1~V6为功率晶体管. 接插件Pl,P2为四通换向阀,室外风机等提供交流电源.接插件N1为变频模块提供输入 控制信号.COMP为三相交流变频压缩机. 2.直流变频空调器控制原理 直流变频空调器控制原理 直流电机转速公式:N=U/Cφ N=U/Cφ N=U/C 式中,N为直流电机转速;C为电机常数,它与电机构造有关;U为定子输入电压; φ为 磁极磁通. 直流与交流变频 主电路差别不大,变 频模块之前电路完全 相同.不同之处是交 流变频压缩机无转速 反馈信号,直流变频 压缩机有三相转速反 馈信号;交流与直流 变频压缩机内部结构 与供电方式不同;交 流采用调频,直流采用调压;交流与直流变频模块控制信号输入方式不同.直流与交流变频 空调器检修基本相同.直流变频空调器控制电路如图1-6所示. 七,变频空调器常见故障检修 1.变频空调器故障检修 1.变频空调器故障检修 (1)变频空调器检修注意事项.变频空调器直流电源与普通空调器不同,其主电路整流 电压高,滤波电容容量大,检修时一定要将电容器放电,以防人被电击.由于变频空调器供 电电源范围宽, 所以有一些厂家的控制电路采用开关电源供电, 检修时也要注意底板带电问 题. (2)变频空调器电路检修不同点.变频模块制造时,由于厂家要求不同,内部电路也不 完全相同.有些模块内含保护电路,为主控板提供电流电源.所以,利用故障代码检修时, 须对整机电路有所了解,否则很容易走弯路.如空调器显示通讯故障,但故障不一定出在通 讯电路,如无DC280V或变频模块内部保护,都会造成上述故障现象. (3)变频模块检测.变频模块(功率模块)上有5个单独的插头,上面分别标注有P,N,U, V,W,P与N分别接直流电源正极与负极,U,V,W接压缩机三相绕组.当变频模块5个接插头 与外电路不连接时,测量U,V,W相互之间电阻应为无穷大,测量阻值很小,说明内部击穿. 测量P与U,V,W之间电阻,正反向阻值分别为40k与无穷大.测量N与U,V,W之间结果与之 相反.如测量规律与之不同,说明变频模块损坏. (4)变频空调器主电路检修.主电路常见故障多为主保险管,压敏电阻烧毁,整流桥, 主滤波电容,变频模块,压缩机损坏,检修时可分步骤进行.即测量变频模块接插头P与N 之间有无280V电压,有电压说明其之前电路正常,否则相反. 区分变频模块与压缩机故障时,测量压缩机线圈上三相电压,有电压其不启动,说明故 障在压缩机.也可测量压缩机线圈电阻,正常时三相线圈阻值相同.有条件可将3个同功率 灯泡接成星形,然后与变频模块U,V,W连接,开机后三只灯泡应逐渐由暗变亮,如灯泡不 亮说明变频模块或控制电路有故障,否则故障在压缩机. (5)变频空调器压缩机频率过低. 压缩机频率上不去多为:电源电压过低, 设定与实际温 度差过小,室内环温热敏电阻故障,空调器调试开关位置不对,室外环温热敏电阻故障,室 外环境温度过高,压缩机排气管热敏电阻故障,室外主控板抗电磁干扰能力差,电网污染或 接触不良,系统内部制冷剂过多. (6)变频空调器压缩机频率过高. 压缩机频率高降不下来多为:设定与实际环境温度差值 过大,室内环温热敏电阻故障,系统内部制冷剂过少,室外主控板抗干扰能力差,电网污染 或死机. 2.变频空调器制冷系统检修 在检修制冷系统时,须先将强制开关置于定频挡,此时变频空调器压缩机就自动处于 5OHz或60Hz, 所以此时变频与普通空调器在系统上就基本相同, 然后按照定频空调器检修方 法,进行加氟或维修,变频空调器系统压力比定频空调器略高. 变频空调器制冷系统检修也是通过用压力表测量系统高低压与正常状态下压力值进行 比较. 也可用钳型电流表测量空调器运行电流与额定电流值进行比较判断, 注意最好同时测 量压缩机三相电流是否平衡, 这样对判断故障有很大帮助. 变频空调器制冷系统故障多为不 制冷或制冷效果差,下面介绍检修方法和思路. (1)压缩机运转但不制冷. 检修时在制冷系统接入压力表, 观察系统平衡压力是否正常, 如平衡压力低说明系统缺少制冷剂, 如平衡压力正常且压缩机运转不制冷, 说明故障在压缩 机或电子膨胀阀. 判断压缩机正常与否可在系统接入压力表, 然后开机观察系统高低压值进 行故障分析,如压缩机运转后系统能迅速形成高低压力差,说明压缩机正常,其故障多在电 子膨胀阀或温度检测电路. 检查电子膨张阀正常与否的方法是, 将空调器置于调试挡然后开机, 如压缩机转速正常, 也不漏氟,然后观察电子膨胀阀出口端是否结霜,如结霜说明电子膨胀阀开启度过小.此故 障有两种可能,一种是电子膨胀阀本身故障,另一种是电子膨胀阀驱动电路故障,如将空调 器置于调试挡后, 开机制冷正常说明故障在室内外温度检测电路. 检修时也可通过测量室内 外环温和管温热敏电阻来进行故障判断. (2)压缩机运转但制冷效果差.变频空调器制冷效果差主要原因有如下几种: 1 2 3 ○制冷系统缺少制冷剂.○变频压缩机机械故障.○电子膨胀阀自身损坏. 4 5 ○室内外热敏电阻接触不良或损坏.○室外电子膨胀阀驱动电路故障. 6 7 8 ○制冷系统内部脏堵.○室内外控制电路板故障.○空调器设定温差过小. 第二节 变频电路分析本节将以单元电路为起点,对空调器的电路从易到难,进行详细分析. 一,室内机电路 室内机电路主要包括电源电路,上电复位电路,晶振电路,过零检测电路,室内风机控 制电路,温度传感器电路,EPROM 电 显示驱动电路,亮度检测电路,应急控制电路以及 通信电路等,CPU IC(TM87C46)是控制电路的核心.室内机控制原理框图参见图 2-1 所示, 室内机控制基板电路原理如图 2-2 所示,室内机电气接线图如图 2-3 所示. (1) 电源电路 电源电路为空调器室内机电气控制系统提供所需的工作电源. 在本电路中, 主要为 CPU, VFD (真空荧光屏),驱动芯片, 继电器, 蜂鸣器, 可控硅等器件提供电源. 电 源一旦出现问题, 控制电路就无法正常工作, 因此, 掌握这一部分电路原理器故障有重 要的意义. 电源电路原理如图 2-4 所示,交流 220V 经电源变压器的⑥ 脚和⑦脚降压后输出 ACl2V, 经过 D02, D08, D09, D10 二级管桥式整流, D07, C08,C11 平滑滤波后得 到较平滑的直流电 DCl2V (此电压为 TDA62003AP 驱动集成块及速鸣器提供工作电源), 再 经 LM7805 稳压及电解电容 C09, Cl2 滤波 后, 便得到了一稳定的 5V 直流电 (此电压 为单片机及一些控制检测电路提供工作电 源. 电源变压器①和②脚降压输出二交流电 压, 此电压和 LM7805 输出的 DC5V 为显示 屏和显示控制电路提供工作电源. 换气电机 的电源单独提供, 由 220V 变压器降压输出 的 ACl2V, 经 D14, Dl5, D16, D17 桥式 整流和电容 Cl9 高频滤波及电解电容 C18 平 滑滤波之后,输出一较稳定的直流电,为换 气电机提供工作电源,如图 2-5 所示. 检测电源电路故障时, 可以从电源的后一级向电源的前一级进行测量, 首先可以用万用 表的直流电压挡测试 LM7805 稳压管是否有 5V 电压输出,如没有 5V 电压,可能是前一级出 现问题,可以用万用表的欧姆挡分别测试二极管是否开路.如果 这一切正常,则可能是变 压器出现开路.具体测量方法是,用万用表的电压挡测试变压器的⑥,⑦脚是否有 12V 电压 输出.如没有,断开电源,测试变压器的初次级线圈的电阻,判断其是否短路或断路. (2)上电复位电路 上电复位电路的 主要作用是:上电延 时输出,正常工作时 监视电源电压;电压 异常或有干扰时,给 芯片输出一复位信 号,消除由于电源的 不稳定因素而给芯片 带来的不利影响. 上电复位电路原 理如图 2-6 所示,5V 电源通过 MC34064 的②脚输入, 二极管 D13 做为钳位二极管, 在平时让单片机的⒅脚电压为 高电压,在上电时或受到干扰的情况下,①脚便可输出一个上升沿信号,触发芯片的复位脚 ⒅.电解电容 C13 用来调节复位延时时间. 在上电复位电路中,如果复位不正常, .可能是 MC34064 不能输出一个低电平.这时可 在复位情况下,用示波器测试①脚的输出波形. (3)晶振电路 晶振电路为系统提供下个基准的时钟序列, .以保证系统正常准确地工作.晶振电路原 理如图 2-7 所示晶振 XT01①脚和③脚接 CPU TMP87C846 的⒆脚和⒇脚,②脚接地,为系统 提供一个 8MHz 的时钟频率. 在晶振电路中,如晶振不好,空调器的正常运行就要出现故障,甚至整个空调器就不能 正常工作或者出现功能紊乱.此时可以用示波器进行测量,以判定晶振的好坏. (4)过零检测电路 过零检测电路在系统中的作用有两个方面:一个是用于控制室内风机的风速;二是检测 供电电压的异常. 过零电路原理如图 2-8 所示,电源变压器输出的 ACl2V 电压经 D02,D08,D09,D10 桥 式整流后,输出一脉动的直流电; ,经 RM 和 R16 分压提供给 Q0l,当三极管 Q0l 的基极电压 小于 0.7V 时,Q01 不导通,芯片(32)脚处于高电平;当三极管 Q0l 的基极电压大于 0.7V 时,Q0l 导通.这样便可得到一个过零触发的信号.电阻 R18 作为限流用. (5)室内风机控制电路 室内风机控制电路用来控制室内风机的风速; 室内风速通过可控硅进行平滑调速, 有高, 中,低三速,并可根据室内温度与设定温度的温差而自动地进行调节. 室内风机控制电路原理如图 2-9 所示,通过交流电零点的检测,风机驱动(即芯片的⑥ 脚)延时输出一低电平,使可控硅导通,通过控制导通角改变施加在风机上的电源电压,就 可以对室内风机进行调速. 通过风机转速的反馈(即芯片⑦脚)检测风机运转的状态, 以便准 确地控制室内风机的风速. 本电路的关键性元器件为可控硅 IC05.如该器件损坏,风机就不能进行调速,或者只能 一速运行. 如果风机调整不正常, 可以用万用表的欧姆挡粗略测试一下可拉硅的初级是否开 路(相当于二极管),如果开路,可能是可控硅己经烧坏,此时换一可控硅,故障即可排除. (6)步进电机控制电路 步进电机控制电路主要是用来改变室内机出风口的方向. 步进电机采取四相八拍式进行 控制,以便纵向控制格栅. 步进电机控制电路原理如图 2-10 所示,在芯片控制电路中,芯片第(33)(35),(36), , (37)脚通过两块驱动芯片 TD62003AP 对步进电机进行控制,步进电机插座分别接到 CN16, CNl7 上 . 驱 动 片 TD62003AP 是一个反相驱 动器, 能提高负载的输出, 其输出电流为 10mA 左右, 供给电压为 l2V. 本电路的关键件为驱动片 TD62003AP .如果步进电机不能正常工作,可以用万用表直 流电压挡测试此芯片的对应脚.看对应脚的电位是否相反,即可判定芯片的好坏. (7)换气电路 为让室内空气保持清新,预防空调病,该空调设计了换气功能,可以与室外进行空气交 换.换气电路原理如图 2-11 所示,在芯片的第(30)脚输出控制信号,通过 TD62003AP 的 (10)脚输出一个高低电平来控制换气电机的运转与停止.当换气电机停止时,TD62003AP 的(10)脚输出高电平(5.0V). 如电机不转或者转速不稳,可用表示波仪测量驱动器 IC09 TD62003AP 的第(10)脚上 的波形,如果正常的话,应该是一串方波. (8)温度传感器电路 室内机有两个温度传感器, 它属用来检测室内温度和盘管温度的, 并给芯片提供一个模 拟信号,让其根据提供的温度数据进行温度调节. 温度传感器电路原理如图 2-12 所示,此机型采用的温度传感器在标准 25C 时的阻值为 5k, 在此电路中, R26 和 R28(4.7k)分压取样, 经 提供一随温度变化的电平值, 供芯片(23)和(24) 脚检测用.电感 L02,L03 是为了防止电压瞬间跳变而引起芯片的误利斯.电感 L04 是为了 防止温度传感器电源波动的. 温度检测电路在空调器控制方面非常重要, 如传感器或者 R26/R28 电阻不准确, 就可能 导致空调温度检测不准. 此时可以用万用表测量一下电阻和传感器的阻值, 再与标准值进行 比较,就可以进行判断故障原因. 2 9)E PROM 电路,显示屏信号传输电路以及遥控接收电路 2 E PROM 电路原理图如图 2-13 所示, EPROM 和显示屏数据传输共用两条数据线 SI④和 SO ③,另外一条为时钟线 SCK⑤.EPROM 和 显示屏分别通过 EECS①和 DSPCS②选择信 号.遥控器通过显示屏上的光敏接收头接 收遥控器信号,经 RI4 输入芯片的(31) 脚(遥控接收端口). 本电路的关键性元器件为 EPROM,它 存储着风速,显示屏亮度,变频值,温度 保护值等参数,如果 EPROM 有问题,可能 导致空调的运行紊乱或不能开机. (10)显示屏亮度检测电路 通过显示屏的亮度检测电路,可以使 VFD 显示屏适应环境的亮度,其电路原理 如图 2-14 所示.亮度检测通过显示屏的 光敏三极管,经 CN02 的①脚,经滤波取 样输入到芯片的亮度检测的端口 (26) 脚. 本电路的关键性元器件为光敏三极管, 随着环境亮度的变化其阻值跟着变化. 可用万用 表检测(26)脚电压.检测亮度的参考电平值如表 2-1 所示. 表 2-1 检测亮度的参考电平值 最 亮 V26<4.5V 中等亮 最 暗 4.5V