變頻空調器變頻電路的故障檢修

變頻空調器通過改變壓縮機供電頻率的方式進行調速，從而實現製冷量(或制熱量)的變化。為了實現供電頻率的調節，變頻空調器機內部專門設有一個變頻電路，為壓縮機提供變頻驅動電壓。

變頻空調器變頻電路的故障檢修

24.1變頻電路的結構原理

變頻空調器通過改變壓縮機供電頻率的方式進行調速，從而實現製冷量(或制熱量)的變化。為了實現供電頻率的調節，變頻空調器機內部專門設有一個變頻電路，為壓縮機提供變頻驅動電壓。

圖24-1為典型變頻空調器中的變頻電路，該電路是變頻空調器中特有的電路模塊，通常安裝在空調器室外機變頻壓縮機的.上端的散熱片上，由固定支架進行固定。

圖24-1變頻電路的安裝位置

24.1.1變頻電路的結構組成

變頻電路的結構比較緊湊，幾乎所有的元器件都集成在一塊比較規則的矩形電路板上。我們將典型變頻空調器中的變頻電路從固定支架上取下，即可看到其整個電路結構，如圖24-2為海信KFR-35GW/06ABP型變頻空調器中的變頻電路板。

可以看到，該電路主要是由智能功率模塊、光電耦合器、連接插件或接口以及外圍元器件等構成。

( 1)智能功率模塊

變頻空調器中採用的智能功率模塊是一種混合集成電路，其內部一般集成有逆變器電路(功率輸出管)、邏輯控制電路、電壓電流檢測電路、電源供電接口等。主要用來將直流300V電壓轉換成電壓和頻率可變的變頻壓縮機工作電壓( 30~ 220V、15~ .120Hz)，是變頻電路中的核心部件。

圖24-3為STK621-410型智能功率模塊的實物外形。

在變頻空調器中，將邏輯控制、電流/電壓檢測、逆變電路集成在- -體的模塊一般稱為智能功率模塊。有些機型中，邏輯控制未與逆變電路集成，而是單獨設置在電路板.上，這種未集成邏輯控制電路的模塊稱為功率模塊，如圖24-4所示。值得注意的是，有些場合將這兩種結構形式的模塊統稱為變頻模塊，可通過深入了解內部結構進行區分。

(2)光電耦合器

光電耦合器也是變頻電路中的典型元器件之一。

它用來接收室外機微處理器送來的控制信號，經光電轉換後送入智能功率模塊中,驅動智能功率模塊工作,具有光電隔離、抗幹擾能力強、單向信號傳輸的特點。

圖24-5為典型變頻電路中光電耦合器的實物外形。

[提示說明]

在採用光電耦合器驅動功率模塊的變頻電路中,通常安裝有7隻光電耦合器，其中6隻為驅動信號輸出.光電耦合器，1隻為保護電路中的反饋光耦。

目前，新型變頻空調器中多採用微處理器直接驅動功率模塊的形式，這種變頻電路中不再設置光電耦合器。

(3)連接插件或接口

變頻電路是在控制電路的控制作用下輸出變頻壓縮機的驅動信號的， 它與控制電路、變頻壓縮機之間通過連接插件或接口建立關聯。圖24-6為變頻電路中的連接插件或接口，在連接插件或接口附近通常會標識有插件功能或連接對應關係等信息。

24.1.2變頻電路的工作原理

變頻空調器室外機變頻電路的主要功能就是為變頻壓縮機提供驅動信號,用來調節變頻壓縮機的轉速實現空調器製冷劑的循環，完成熱交換的功能，圖24-7變頻空調器中變頻電路的流程框圖。

從圖中可以看出，交流220V經變頻空調器室內機電源電路送入室外機中，經室外機電源電路以及整流濾波電路後，變為300V直流電壓，為智能功率模塊中的IGBT進行供電。

同時由變頻空調器室內機控制電路將控制信號送到室外機控制電路中，室外機控制電路根據控制信號對變頻電路進行控制，由變頻控制電路輸出PWM驅動信號控制智能功率模塊，為變頻壓縮機提供所需的變頻驅動信號，變頻驅動信號加到變頻壓縮機的三相繞阻端，使變頻壓縮機啟動運轉，變頻壓縮機驅動製冷劑循環，進而達到冷熱交換的目的。

智能功率模塊是將直流電壓變成交流電壓的功率模塊，被稱為逆變器。通過6個IGBT的導通和截止控制將直流電源變成交流電壓為變頻壓縮機提供所需的工作電壓(變頻驅動信號)，圖24-8為變頻電路中智能功率模塊的工作原理(為便於理解，我們將智能功率模塊的結構進行了簡化，阻尼二極體也未畫出)。

智能功率模塊內的6隻IGBT以兩隻為- -組，分別導通和截止。下面我們將室外機控制電路中微處理器對6隻IGBT的控制過程進行分析，具體了解一下每組IGBT導通周期的工作過程。

①0°~ 120周期的工作過程

圖24-9為0° ~ 120°周期的工作過程。在變頻壓縮.機內的電動機旋轉的0° ~ 120周期，控制信號同時加到IGBT U+和V-的控制極，使之導通，於是電源+300V經智 能功率模塊①腳-→U+ IGBT管--→智能功率模塊③腳→∪線圈→V線圈→功率模塊④腳→V_IGBT管-→智能功率模塊2腳→電源負端形成迴路。

②120° ~ 240°周期的工作過程

圖24-10為120°~ 240°周期的工作過程。在變頻壓縮機旋轉的120° ~ 240°周期，主控電路輸出的控制信號產生變化，使IGBT V +和IGBT W_控制極為高電平而導通，於是電源+300V經智能功率模塊①腳 → V+ IGBT管 → 智能功率模塊④腳-→V線圈-→W線圈智能功率模塊⑤腳-→W- IGBT管- >智能功率模塊②腳 → 電源負端形成迴路 。

圖24-11為240° ~ 360周期的工作過程。在變頻

壓縮機旋轉的240° ~ 360°周期，電路再次發生轉換，IGBT W +和IGBT U_控制極為高電平導通，於是電源+300 V經功率模塊①腳→W+ IGBT管→智能功率模塊⑤腳→W線圈→U線圈→ 智 能功率模塊③腳→U-IGBT管→智能功率模塊2腳→電源負端形成迴路。

[提示說明]

有很多變頻電路的驅動方式採用圖24-12的形式，即每個周期中變頻壓縮機內電動機的三相繞組中都有電流，合成磁場是旋轉的，此時驅動信號加到U+、V+和W-，其電流方向如圖24-12所示。

24.2變頻電路的電路分析

在了解了變頻電路的變頻過程後，我們以典型變頻空調器中的變頻電路為例，進行電路的具體分析，從而清晰了解該電路的工作原理。

( 1) LG FMU2460W3M型變頻空調器

變頻電路的基本工作過程和信號流程圖24-13為LG FMU2460W3M型變頻空調器的變頻電路。可以看到，該變頻電路主要由光電耦合器、變頻模塊、變頻壓縮機等部分構成。

圖24- I3 LG FMU2460W3M型變頻空調器的變頻電路

室外機電源電路為變頻電路中智能功率模塊和光電耦合器提供直流工作電壓;室外機控制電路中的微處理器輸出PWM驅動信號，經光電耦合器IC01S ~IC06S轉換為電信號後，分別送入智能功率模塊對應引腳中，經智能功率模塊內部電路的邏輯處理和變換後，輸出變頻驅動信號加到變頻壓縮機三相繞組端,驅動變頻壓縮機工作。

(2)海信KFR-50LW/27ZB型變頻空調

器變頻電路的基本工作過程和信號流程.圖24- 14為海信KFR-50LW/27ZB型變頻空調器的室外機變頻電路。可以看到，該電路主要是由邏輯控制晶片IC11、變頻模塊U1、晶體Z1 ( 8M)、過流檢測電路(U2A、R32 ~ R40)等部分構成的。主要功能就是為變頻壓縮機提供驅動信號，用來調節變頻壓縮機的轉速，實現變頻空調器製冷劑的循環，完成熱|交換的功能。

圖24- 14海信KFR-50LW/27ZB型變頻空調器的室外機變頻電路

24.3變頻電路的故障檢修

變頻電路出現故障經常會引起變頻空調器出現不製冷/制熱、製冷或制熱效果差、室內機出現故障代碼、壓縮機不工作等現象。

24.3.1變頻電路的檢修分析

對變頻電路進行檢修，應首先採用觀察法檢查變頻電路的主要元器件有無明顯損壞或元器件脫焊、插口不良等現象，如出現上述情況則應立即更換或檢修損壞的元器件。

在實際檢修過程中， 變頻空調器出現故障後，大多情況下不能實現正常的通電開機，此時，對變頻電路的檢測即為對變頻電路中各部件的檢測，這是掌握變頻電路檢修技能的關鍵。

圖24-15典型變頻空調器變頻電路的檢修分析。

圖24-15典型變頻空調器變頻電路的檢修分析

如圖所示，變頻電路中較易損壞的部件主要有智能功率模塊、光電耦合器等，可重點監測。若檢測變頻電路中關鍵元器件正常，可嘗試進行通電測試。即在通電狀態下，根據變頻電路的信號流程檢測電路中的供電、輸入輸出的驅動信號等進行逐級排查。

24.3.2變頻電路的檢修方法

對變頻空調器變頻電路的檢修，可按照前面的檢修分析進行逐步檢測， 對損壞的元器件或部件進行更換，即可完成對變頻電路的檢修。

(1)智能功率模塊的檢測

確定智能功率模塊是否損壞時，可根據智能功率模塊內部的結構特性，使用萬用表的二極體檢測到檢測P(+)端與U、V、W端，或N(+)與U、V、W端，或P與N端之間的正反嚮導通特性，若符合正嚮導通，反向截止的特性，則說明智能功率模塊正常,否則說明智能功率模塊損壞，如圖24-16所示。

圖24-17為STK621-410型智能功率模塊的檢測方法。

智能功率模塊其他引|腳之間也需要採用圖24-17.所示方法進行逐一檢測。

①將黑表筆搭在P端子上,紅表筆搭在U端子上,智能功率模塊P端與U端之間正向測量結果為424mV。

②將黑表筆搭在P端子.上，紅表筆搭在V端子上，智能功率模塊P端與V端之間正向測量結果為424mV。

③將黑表筆搭在P端子上，紅表筆搭在W端子上,智能功率模塊P端與W端之間正向測量結果為423mV。

④將紅表筆搭在P端子上，黑表筆搭在U端子上,智能功率模塊P端與U端之間反向測量結果為無窮大。

⑤將紅表筆搭在P端子上，黑表筆搭在V端子上，智能功率模塊P端與V端之間反向測量結果為無窮大。

⑥將紅表筆搭在P端子上，黑表筆搭在W端子.上,智能功率模塊P端與W端之間反向測量結果為無窮大。

⑦將黑表筆搭在N端子上，紅表筆搭在U端子.上,智能功率模塊N端與U端之間反向測量結果為無窮大。

⑧將黑表筆搭在N端子上，紅表筆搭在V端子.上,智能功率模塊N端與V端之間反向測量結果為無窮大。

⑨將黑表筆搭在N端子上,紅表筆搭在W端子上，智能功率模塊N端與W端之間正向測量結果為425mV。

⑩將紅表筆搭在N端子上，黑表筆搭在U端子.上,智能功率模塊N端與U端之間正向測量結果為42 lmV。

將紅表筆搭在N端子上，黑表筆搭在V端子上,智能功率模塊N端與V端之間正向測量結果為422mV。

將紅表筆搭在N端子上,黑表筆搭在W端子上,智能功率模塊N端與W端之間正向測量結果為425mV。

將紅表筆搭在N端子上，黑表筆搭在P端子.上，智能功率模塊P端與N端之間正向測量結果為765mV。

將黑表筆搭在N端子.上，紅表筆搭在P端子上。智能功率模塊P端與N端之間反向測量結果為無窮大。

任何一個數值異常，都表明智能功能模塊內部可能存在故障。

(2)光電耦合器的檢測

光電耦合器是用於驅動智能功率模塊的控制信號輸入電路，損壞後會導致來自室外機控制電路中的PWM信號無法送至智能功率模塊的輸入端。若經.上述檢測室外機控制電路送來的PWM驅動信號正常，供電電壓也正常，而變頻電路無輸出，則應對光電耦合器進行檢測。

圖24-18為光電耦合器的檢測方法。

[提示說明]

由於在路檢測，受外圍元器件的幹擾，測得的阻值會與實際阻值有所偏差，但內部的發光二極體基本滿足正嚮導通，反向截止的特性;若測得的光電耦合器內部發光二極體或光敏電晶體的正反向阻值均為零、無窮大或與正常阻值相差過大，都說明光電耦合器已經損壞。

(3)變頻電路中信號的檢測

對變頻電路中信號進行檢測，要求待測變頻空調器能夠接入電源，且不會進入待機保護狀態。檢測時操作遙控器，將空調器置於製冷或制熱模式中，為變頻電路工作提供基本的控制前提。接下來，參照檢修分析，分別對變頻壓縮機驅動信號、變頻電路+300V供電電壓、變頻電路PWM驅動信號進行檢測。

①變頻壓縮機驅動信號的檢測

通電檢測變頻電路時，應首先對變頻電路( 智能.功率模塊)輸出的變頻壓縮機驅動信號進行檢測，若變頻壓縮機驅動信號正常，則說明變頻電路正常;若變頻壓縮機驅動信號不正常，則需對電源電路板和控制電路板送來的供電電壓和壓縮機驅動信號進行檢測。

圖24- 19為變頻壓縮機驅動信號的檢測方法。

圖24-19變頻壓縮機驅動信號的檢測方法

在上述檢測過程中，對變頻壓縮機驅動信號進行檢測時，使用了示波器進行測試，若不具備該檢測條件時，也可以用萬用表測電壓的方法進行檢測和判斷，如圖24-20所示。

圖24-20用萬用表檢測變頻電路輸出變頻壓縮機驅動電壓

②變頻電路300V直流供電電壓的檢測

變頻電路的工作條件有兩種，即供電電壓和PWM驅動信號，若變頻電路無驅動信號輸出，在判斷是否為變頻電路的故障時，應首先對這兩個工作條件進行檢測。

檢測時應先對變頻電路(智能功率模塊)的300V直流供電電壓進行檢測，若300 V直流供電電壓正常，則說明電源供電電路正常，若供電電壓不正常，則需繼續對另一個工作條件PWM驅動信號進行檢測。

圖24-21為變頻電路300V直流供電電壓的檢測方法。

圖24-21變頻電路300V直流供電電壓的檢測方法

③變頻電路PWM驅動信號的檢測

若經檢測變頻電路的供電電壓正常，接下來需對控制電路板送來的PWM驅動信號進行檢測，若PWM驅動信號也正常，而變頻電路無輸出，則多為變頻電路故障，應重點對光電耦合器和智能功率模塊進行檢測;若PWM驅動信號不正常，則需對控制電路進行檢測。

圖24-22為變頻電路PWM驅動信號的檢測方法。