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看圖學習變頻空調器電控系統維修
來源:本站整理  作者:佚名  2015-09-06 05:30:44

          第二節 變頻空調器工作原理與分類
    本節介紹變頻空調器的節電原理、工作原理和分類,以及交流變頻空調器與直流變頻空調器的相同之處和不同之處。
      由于直流變頻空調器與交流變頻空調器的工作原理、單元電路、硬件實物基本相似,且出現故障時維修方法也基本相同,因此本書重點介紹最普通但具有代表機型、社會保有量最大、大部分已進入維修期的交流變頻空調器。

    一、變頻空調器節電原理
    最普通的交流變頻空調器與典型的定頻空調器相比,只是壓縮機的運行方式不同,定頻空調器壓縮機供電由市電直接提供,電壓為交流220V,頻率為50Hz,理論轉速為3 000r/min、運行時由于阻力等原因,實際轉速約為2 800r/min,因此制冷量也是固定不變的。
    變頻空調器壓縮機的供電由模塊提供,模塊輸出的模擬三相交流電,頻率可以在15120Hz變化,電壓可以在30~220V之間變化,因而壓縮機轉速可以在1500~9 000r/min的范圍內。
    壓縮機轉速升高時,制冷量隨之加大,制冷效果加快,制冷模式下房間溫度迅速下降,相對應的,此時空調器耗電量也隨之上升;當房間內溫度下降到設計溫度附近時,電控系統控制壓縮機轉速降低,制冷量下降,維持房間溫度,相對應的,此時耗電量也隨之下降,從而達到節電的目的。

    二、變頻空調器工作原理
    圖1-16(a)所示為變頻空調器工作原理方框圖,圖1-16(b)所示為實物圖。

    室內機主板CPU接收遙控器發送的設定模式與設定溫度信號,與環溫傳感器溫度相比較,如達到開機條件,控制室內機主控繼電器吸合,向室外機供電;室內機主板CPU同時根據蒸發器溫度信號,結合內置的運行程序計算出壓縮機目標運行頻率,通過通信電路傳送至室外機主板CPU,室外機主板CPU再根據室外環溫傳感器、室外管溫傳感器、壓縮機排氣溫度傳感器及市電電壓等信號,綜合室內機主板CPU傳送的信息,得出壓縮機的實際運行頻率,輸出控制信號至功率模塊(IPM)。
    功率模塊是將300V直流電轉換為頻率與電壓均可調的模擬三相交流電的變頻裝置,內含6個大功率IGBT開關管,構成三相上下橋式驅動電路,室外機主板CPU輸出的控制信號使每只IGBT導通180°,且同一橋臂的兩只IGBT一只導通時,另一只必須關斷,否則會造成直流300V直接短路,且相鄰兩相的IGBT導通相位差在1200,在任意360“內都有3只IGBT開關管導通,以接通三相負載。在IGBT導通與截止的過程中,輸出的二相模擬交流電中帶有可以變化的頻率,且在一個周期內,如IGBT導通時間長而截止時間短,則輸出三相交流電的電壓相對應就會升高,從而達到頻率與電壓均可調的目的。
    功率模塊輸出的三相模擬交流電加在壓縮機的二相異步電機上,壓縮機運行,系統工作在制冷或制熱模式。如果室內溫度與設定溫度的差值較大,室內機主板CPU處理后送至室外機主板CPU,室外機CPU綜合輸入信號處理后,輸出控制信號,使功率模塊內部的IGBT導通時間長而截止時間短,從而輸出頻率與電壓均相對較高的三相模擬交流電加至壓縮機,壓縮機轉速加快,單位制冷量也隨之加大,達到快速制冷的目的;反之,當房間溫度與設計溫度的差值變小時,室外機主板CPU輸出的控制信號使得功率模塊輸出較低的頻率與電壓,壓縮機轉速變慢,制冷量降低。

    三、變頻空調器分類
    變頻空調器根據壓縮機工作原理和室內外風機的供電狀況可分為3種類型,即交流變頻空調器、直流變頻空調器和全直流變頻空調器。
    1.交流變頻空調器
    實物如圖1-17所示,是最早的變頻空調器,也是市場上擁有量最大的類型,現在一般已經進入維修期,它是本書重點介紹的機型。

    變頻空調器中的室內風機和室外風機與普通定頻空調器中的相同,均為交流異步電機,由市電交流220V直接啟動運行,只是壓縮機轉速可以變化,供電為功率模塊提供的模擬三相交流電。
    變頻空調器中的制冷劑通常使用與普通定頻空調器相同的R22,一般使用常見的毛細管作節流元件。
    2.直流變頻空調器
    直流變頻空調器是在交流變頻空調器基礎上發展而來的,與之不同的是,壓縮機采用無刷直流電機,整機的控制原理與交流變頻空調器基本相同,只是在室外機電路板上增加了位置檢測電路。
    直流變頻空調器中的室內風機和室外風機與普通定頻空調器中的相同,均為交流異步電機,由市電交流220V直接啟動運行。
    直流變頻空調器中的制冷劑早期機型使用R22,目前生產的機型多使用新型環保制冷劑R410A,節流元件同樣使用常見且價格低廉但性能穩定的毛細管。
    3.全直流變頻空調器
實物如圖1-18所示,屬于目前的高檔空調器,在直流變頻空調器基礎上發展而來,與直流變頻空調器相比最主要的區別是,室內風機和室外風機的供電為直流300V電壓,而不是交流220V,同時使用直流變轉速壓縮機。

    全直流變頻空調器中的制冷劑通常使用新型環保制冷劑R410A,節流元件也大多使用毛細管,只有少數品牌的機型使用電子膨脹閥,或電子膨脹閥與毛細管相結合的方式。

    四、交流變頻空調器與直流變頻空調器的相同和不同之處
    1.相同之處
    ①制冷系統:定頻空調器、交流變頻空調器、直流變頻空調器的工作原理與實物基本相同,區別是壓縮機工作原理與內部結構不同。
    ②電控系統:交流變頻空調器與直流變頻空調器的控制原理、單元電路和硬件實物基本相同,區別是室外機主控CPU對模塊的控制原理不同[即脈沖寬度調制(PWM)方式或脈沖幅度調制(PAM)方式],但控制程序內置在室外機CPU或存儲器之中,實物看不到。
    2.不同之處
    ①壓縮機:交流變頻空調器使用三相異步電機,直流變頻空調器使用無刷直流電機,兩者的內部結構不同。
    ②模塊輸出電壓:交流變頻空調器模塊輸出頻率與電壓均可調的模擬三相交流電,頻率與電壓越高,轉速就越快;直流變頻空調器的模塊輸出斷續、極性不斷改變的直流電,在任何時候只有兩相繞組有電流通過(余下繞組的感應電壓用作位置檢測信號),電壓越高,轉速就越快。
    ③位置檢測電路:直流變頻空調器設有位置檢測電路,交流變頻空調器則沒有。

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