詳解變頻空調(diào)器結(jié)構(gòu)原理及基本維修

學就比不學強 2017-12-13

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    變頻是相對于傳統(tǒng)定頻而產(chǎn)生的概念。變頻空調(diào)器與傳統(tǒng)空調(diào)器的區(qū)別，主要是通過變頻模塊對壓縮機供電電壓及頻率的處理，來調(diào)節(jié)壓縮機的轉(zhuǎn)速（頻率），以控制壓縮機的排氣量，實現(xiàn)制冷/熱量與房間熱/冷負荷的自動匹配。
    變頻空調(diào)器具有用戶運行（自動、制冷、制熱、除濕、送風）、強制運行（強制制冷、強制制熱）、維修運行（試運行即定頻運行、額定能力運行、快速自檢）、故障自我診斷及運行狀態(tài)指示等多種運行模式；多種保護功能（過/欠壓保護、過流保護、室內(nèi)外熱交換器及壓縮機過熱保護、室內(nèi)外熱交換器防凍結(jié)保護、變頻功率模塊故障保護、溫度傳感器故障保護）；室內(nèi)/外機信息通信功能；制冷/熱快、溫度控制精度高、工作電壓范圍寬；可以適應(yīng)更大面積的制冷/熱需求，可在低電壓和低溫度條件下啟動，啟動時電壓較小等優(yōu)點。
變頻空調(diào)器按工作方式分為交流變頻空調(diào)器、直流變頻空調(diào)器。變頻在其型號規(guī)格中用“BP”表示。如交流變頻空調(diào)器用BP或BPM表示；直流變頻空調(diào)器用BPK或BPA、BPN、BPSF、ZBP、FZBP等表示。這兩種空調(diào)器的區(qū)別在于使用何種壓縮機以及因壓縮機的不同而帶來室外變頻板和電腦板的變化。
  1.1變頻空調(diào)器制冷/熱原理
    圖1-1為變頻空調(diào)器工作示意圖。在變頻空調(diào)器內(nèi)部，由整流濾波電路把220VAC/50Hz單相交流電壓變成+310V左右直流電壓，再經(jīng)變頻器（即變頻模塊）把+310V直流電壓轉(zhuǎn)換成頻率為15 ～150 Hz、電壓為30～180V可調(diào)的三相電壓，提供給變頻壓縮機，使壓縮機的轉(zhuǎn)速在900～1500r/min可調(diào)。

    當變頻器輸出的U、V、w三相電的頻率和電壓高時，變頻壓縮機的運行頻率高，壓縮機轉(zhuǎn)速快，壓縮機的排氣量大，空調(diào)器制冷/熱量就大；當變頻器輸出的U、V、w三相電頻率和電壓較低時，其排氣量小，空調(diào)器制冷/熱量就小。這樣，變頻空調(diào)器就可根據(jù)房間需求提供相應(yīng)的制冷/熱量。
   （1）交流變頻原理
交流變頻空調(diào)器采用的變頻壓縮機，使用異步電機，由定子繞組產(chǎn)生磁場，帶動轉(zhuǎn)子運動，轉(zhuǎn)速高低由電機結(jié)構(gòu)和供電電壓、頻率決定，改變電機的供電頻率f，就可改變電機的轉(zhuǎn)速。為了提高電機的效率，要求在改變供電頻率的同時，電機的工作電壓V隨之變化，這種控制方法稱為V/f控制。
    如圖1-2所示是交流變頻空調(diào)器的原理圖，由整流濾波電路先把220V/50Hz的交流電轉(zhuǎn)換為+310V左右直流電源，提供給交流變頻模塊。交流變頻模塊受驅(qū)動單元和微處理器CPU輸出的PWM1～PWM6脈寬調(diào)制信號控制，把+310V直流電壓逆變?yōu)轭l率和電壓（（30～137Hz、30～180V）可調(diào)的U、V、W三相交流電壓，分別連接到壓縮機的R、S、T接線端，控制壓縮機電機的轉(zhuǎn)速，從而控制壓縮機的排氣量，調(diào)節(jié)空調(diào)器制冷或制熱量。

為了保證交流變頻模塊將直流電逆變?yōu)轭l率與電壓可調(diào)的交流電壓，其內(nèi)部六個IG-BT功率管的導通，必須遵循一定規(guī)律，即在一個周期360°內(nèi)，由控制線路使每個IGBT管導通180°，且同一橋臂上的兩個晶體管一個導通時，另一個必須關(guān)斷，相鄰兩相的元件導通相位差為120°，在任意60°內(nèi)都有三個晶體管導通以接通三相負載。這就要求CPU輸出的PWM1～PWM6六路脈沖的順序及相位必須符合要求，其寬度與壓縮機運行頻率呈現(xiàn)比例關(guān)系。
PWM1～PWM6這六路PWM脈沖的寬度，由室外CPU根據(jù)房間負荷量（室溫與設(shè)定溫度的差值）、室外各種信息（室外環(huán)境溫度、外盤溫度、壓縮機排氣管溫度、壓縮機殼頂溫度、電網(wǎng)電壓、室外機電流），按軟件程序進行綜合運算處理后確定。
因交流變頻空調(diào)器所用的壓縮機電機為普通交流三相感應(yīng)電動機，雖然也能調(diào)速，但壓縮電機效率不高，節(jié)能效果一般。它是普通定速空調(diào)器到直流變頻空調(diào)器的過渡產(chǎn)品，以后會逐漸淡出市場。