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直流变频空调工作原理

直流变频空调工作原理

采用了直流变频压缩机,变频器也是把市电转变成直流电源,送人功率模块,同样,功率模块受CPU送来的控制信号控制,使功率模块输出直流电源(这里没有逆变过程),送人直流电机,控制压缩机的排气量。由于使用了直流电机,使空调更省电,噪声更小,可叫“完全直流变转速空调”。

1.制冷(热)系统及通风系统

与普通空调相同。

2.电气系统结构及工作原理

以海信直流1.5匹变频空调为例。

1)室内机电路分析

2-69为室内机控制电路原理(见书末插页)。

室内机主要包括电源、上电复位、晶振、过零检测、室内风机控制、温度传感器、E2PROM、显示驱动、应急控制及通信等电路。CPU丨C08(ST324)是控制电路的核心。室内机电气接线2-70。

(1)电源电路。

①电路分析。电源电路为空调室内机控制系统,如CPU、VFD(荧光屏)、驱动芯片、继电器、蜂鸣器、晶闸管等提供电源。如果电源出现问题,控制电路就无法正常工作。

电源电路2-71。交流220V经电源变压器降压后由5脚和6脚输出AC12V,经过乂丨)02、¥008、¥009、¥1)10整流,¥007、(:08、(:1丨滤波后得到0(:12丫电压(为丁0人62003八?驱动集成块及蜂鸣器提供工作电源),再经LM7805稳压及C09、C12滤波后,便得到稳定的5V直流电,为单片机及一些控制检测电路供电。电源变压器的7脚和9脚输出的交流电压,经VD12、VD05、VD06、VD11整流后,为显示屏提供22V工作电源。

②电源电路的故障判断,可以从后一级向前一级进行测量。先用万用表的直流电压挡测LM7805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VD07等是否开路。如一切正常,则可能是变压器开路。测童的方法是,用

65

2-70室内机电气接线

万用表的电压挡测试变压器的5脚、6脚是否有12V电压输出。如果没有,断开电源,测变压器初、次级线圈的电阻,是否断路和短路。

(2)复位电路。复位电路2-72。

①电路分析。5V电源通过HT7044A的2脚输入,VD13为钳位二极管。平时,单片机的24脚为高电平,在上电或受到干扰时,10^4的1脚输出一个正脉冲信号,至单片机的24脚,复位单片机。C13用来调节复位脉冲的宽度。.

②故障诊断。在上电复位电路中,一般的故障出现在HT7044A的电源监视器上。如果复位不正常,可能是HT7044A不能输出一个低电平,这时可在复位情况下,用示波器测试14脚

66

的输出波形。如果要用万用表进行测试,则步骤是:在DC1.2V量程内,将万用表的“+”端子接在单片机的24脚,“”端子接于0V(接地线),然后接通电源,这时如指针在瞬时摆动后又恢复到0V位置,则复位电路正常。

(3)晶振电路。晶振电路2-73。

OSC1

+5V

C22

104

2-72复位电路

2-73晶振电路

①电路分析。晶振XT011脚和3脚接单片机的19脚和20脚,2脚接地,为系统提供8MHz的时钟频率。

②故障诊断。如晶振不良,整个空调就不能正常工作或者出现素乱,可以用示波器测量来判定晶振的好坏。根据时钟频率为8MHz,便可知时钟周期为0.1251^。用万用表检测的步骤是:在DC1.2V量程内,将万用表的“+”端于接单片机的19脚(或20脚),“”端子接〇V(接地线)。万用表显示的电压介于波形的上、下部之间,则波形正常。万用表所显示的电压19脚为2.31V,4脚为2.46V。

(4)过零检测电路。过零检测电路2-71。

①电路分析。电源变压器输出的AC12V电压经VD02、VD08、VD09、VD10整流后,输出脉动直流电压,经R12和R16分压后接至VT01基极。当该电压小于0.7V时,VT01截止;芯片32脚处于高电平,当该电压大于0.7V时,VT01导通。这样,便得到一个过零触发的信号。R18为限流电阻。

②故障诊断。在实际故障检修中,发现VT01(S8050)很容易损坏,致使空调室内机风机不能正常工作。此时,可用示波器检测单片机32脚,如果风速正常、电源电压正常,则可得到一个100Hz‘的方波,如果方波不正常,说明过零检测电路有故障。

(5)室内风机控制电路。室内风机控制电路2_74。

①电路分析。室内风机的速度通过晶闸管进行平滑调速,有高、中、低三挡,该速度是根据室内温度与设定温度的温差自动调节的。

通过交流电零点的检测,风机驱动口(单片机的8脚)延时输出低电平,使晶闸管导通,单片机通过控制导通角来改变加在风机上的电源电压,从而对室内风机进行调速。通过风机转速的反馈口(单片机的9脚)检测风机运转状态,以准确控制室内风机的转速。

②故障诊断。该电路的关键元件为晶闸管TLP3526,如其损坏,风机就不能调速或只能单速运行。如遇风机调速不正常,可以用万用表的电阻挡测试晶闸管的发光二极管两端,如果开路,则晶闸管可能已烧坏。换一只晶闸管,故障即可排除。

(6)步进电机控制电路。步进电机控制电路原理2-75。

BZ01

2-75步进电机控制电路原理

①电路分析。单片机的1〇脚通过驱动芯片TD62003AP对步进电机进行控制,步进电机插座接到CN17上。TD62003AP是七反相驱动器,输出电流为10mA左右,电源电压+12V。

②故障诊断

®控制电路测量,将电机插件插到控制板上,测量电机电源电压及各相之间的相电压(额定电压为12V的电机,相电压约为4.2V;额定电压为5V的电机,相电压约为1.6V)。如果电源电压或相电压异常,说明控制电路损坏。此控制电路中的关键器件为驱动芯片TD62003AP,如果步进电机工作不正常,可以用万用表直流电压挡测试该芯片各脚电压来判定其好坏。

©绕组测量拔下电机插件,用万用表测量每相绕组的电阻值(额定电压为12V的电机每相电阻为2600~400fl;额定电压为5V的电机,每相电阻为80fl~100ft)。如果某相电阻太大或太小,说明该绕组已损坏。

(7)温度传感器。温度传感器电路2-76。

①电路分析。此机型采用的温度传感器在标准25弋时的阻值为5W1。温度采样信号经R26和R28分压取样,输出随温度变化的电平值,供单片机的2脚和3脚检测用。电感L02、L03用于防止温度采样信号瞬间跳变引起的误判。

②故障诊断。如果传感器或R26、R28分压电阻不准确,空调检测到的温度就不准确。用万用表电阻挡测量分压电阻或传感器的阻值,并与标准值进行比较,就可以判断故障原因。

(8)£卞110^电路。电路2-77。

①电路分析。E2PROM中记录着空调运行的状态参数,如室内风机的风速、室内机检测

+5V

L040

1^2-76温度传感器电路

+5V

CIO

R445.1k

1

A0

vcc

8

2

7

3

SCL

DATA

6

4

GND

5

ICD6

24C02

390

2-77E2PROM电路

到的温度值等。24C04的数据线E(5脚)和W(6脚)分别与单片机的17脚和18脚相连。

②故障诊断。24C04中存储着风机的风速、显示屏的亮度、变频值、温度保护值等,如果E2PROM有问题,会导致空调运行紊乱或不能开机,更换E2PROM即可解决。

2)室外机电路分析

室外机电路原理2_78~2-80(见书末插页)c

室外机电路包括开关电源、复位电路、晶振电路、电压检测电路、电流检测电路、室外风机四通电磁换向阀控制电路、温度传感器电路、E2PR0M和运行指示电路、通信电路等。电路被分成两块控制板,大板为电源板,提供室外机运行所需的各种电压、传感器量值、电流检测值等;IPM板为控制板,CPU在IPM板上,作用是采集压缩机、传感器、电流、电压等信息,控制室外机运行。室外机电气接线2-81。

(1)开关电源电路。开关电源电路2-82。

①电路分析。本电路为反激式开关电源,采用脉宽调制方式稳压。其特点是,内置振荡器,固定开关频率为60Hz,通过改变脉冲宽度来调整占空比。因为开关频率固定,所以设计滤波电路相对方便些,但是受功率开关管最小导通时间的限制,输出电压调节范围不宽。另外,输出端一般要接预负载,防止空载时输出电压升高。

开关反激振荡电路交流220V经整流、滤波,输出约300V的峰值电压(即电路板上的CN16和CN19接口),分两路送至开关振荡电路:一路经开关变压器的绕组加到开关管的漏极D上;另一路接开关管源极S。由于高频开关变压器T]初级绕组与次级绕组、反馈绕组极性相反,开关管IC01导通时,能量全部存储在开关变压器的初级,次级因整流二极管VD3、VD4

2-81室外机电气接线

2-82开关电源电路

未导通,相当于开路;当开关管截止时,初级绕组反极性,次级绕组也反极性,次级的整流二极管导通,初级绕组向次级绕组释放能量。次级在开关管截止时获得能置,开关变压器的次级得到所需的高频脉冲电压,经整流、滤波、稳压后送给负载。初级副绕组经VD2、R3、E1滤波后接开关管IC01的电源脚,为开关管供电。次级反馈采用由TM31组成的精密反馈电路,+12V电源经R8、R9分压后的取样电压,与T1431中的2.5V基准电压比较后产生输出误差电压,再经光耦合器去控制反馈电流,改变功率开关管的输出占空比,保持输出+12V电压的稳定,达到稳压目的。由于采用反激式开关方式,电网的干扰不会经开关变压器耦合到次级,因而具有较强的抗干扰能力。

②故障诊断。开关管关断时,由高频变压器漏感产生的尖峰电压会蝥加在电源上,损坏功率开关管。用万用表的直流电压挡测15V电压和12V电压是否正常。如果没有15V和丨2V电压,再用万用表的欧姆挡测试开关电源的绕组,如不正常,则可能是开关电源变压器损坏。

(2)电压检测电路,2-83。

①分析电路。交流220V电压经整流、滤波后输出到IPM模块的P、N端,电压检测电路从直流母线的P端通过电阻分压来检测直流电压,进而对交流供电电压进行判断。

②故障诊断。在电压检测故障诊断电路中,如果空调总是报电压保护故障,可以用万用表交流电压挡测试P、N的电压,一般在交流220V左右,而P、N之间电压应为310V左右。如果P、N之间电压不正常,测试前端整流硅桥、电解电容是否正常。如果P、N间电压正常,则需要测试后级分压电阻R64、R65、R51、R52是否正常。

(3)电流检测电路,2-84。

2-83电压检测电路

2-84电流检测电路

①电路分析。通过功率模块中的取样电阻,将电流信号转变为电压信号,经过放大器将电压信号放大比较:当超过规定限值时,LM358输出低电平,压缩机停机保护。

②故障诊断。LM358如果出现异常,可用万用表的直流电压挡测量其7脚输出电压是否正常,表2-4是电流一电压转换参考值。

表2-4电流一电压转换参考值

电流/A

电压K/V

5

1.1

8

1.72

10

2.2

(4)室外风机四通电磁换向阀控制电路,2-85。

①电路分析。单片机45脚~48脚输出高电平。经反相器IC07(TD62003)输出一低电平,触发室外风机、四通电磁换向阀和主继电器动作。需要注意的是,在主继电器的公共端和输出端接的是一只FTC电阻,它是用于限制室外机上电瞬间给电解电容造成的充电电流。在72

2-85室外风机四通电磁换向阀控制电路室外机上电之后,CPU控制该继电器吸合,将FTC短路。

②故障诊断。该电路的主要器件是IC07(TD62003)反相驱动器。在带电状态下,用万用表直流电压挡测试TD62003I/0电压。如不正常,更换该器件即可。

(5)温度传感器电路,2-86。

Tp;RM0(CN161)THERMO(CN16.2)

LED

L09

CNI6REDHHA1D.

33〇hH+5V

R66

I10k1%

CN01

1

?

<TGND1

<+15V

3

4

5

1+5V

<GND

6

7

〈盘管

8

<热保护

2-86温度传感器电路

①电路分析。温度传感器是用来检测室外环境温度、系统的盘管温度、压机排气温度和进行过载保护的。通过不同的传感器,将不同点的温度转换成电信号,传给主芯片进行处理。主芯片根据处理结果,输出相应的控制信号至执行电路,来调整空调的工作。

传感器的输出信号经R66、R71、R69、R65分压取样,E7、E8、E9滤波后,送单片机N2(WT)对应二极管的2脚、7脚、8脚、9脚,进行模拟量到数字量的转换。

②故障诊断。如果传感器或取样电阻不准确,则空调温度测不准,空调的开、关机时间及各种保护均会有一定的误差。此时,可以用万用表电阻挡测量分压电阻和传感器的阻值,如果不正常,可以进行更换。

(6)通信电路,2-87。左边为室内通信电路,右边为室外通信电路。

2-87通信电路

①通信规则。主机(室内机)发送信号到室外机是在收到室外机状态信号处理完50ms后进行的,副机同样是在收到主机(室内机)发送的信号并处理完50ms后进行。通信以室内机为主,正常情况下主机发送完之后等待接收,如500ms仍未接收到信号则再发送当前的命令,如果lmin(直流变频为lmin)内未收到对方的应答信号(或应答错误),则出错报警,同时发送信息命令至室外机。室外机未收到室内机的信号时,则一直等待,不发送信号,

因此,在维修空调时,不仅可以通过室内机的故障代码来判断故障,也可以借助室外控制板上三个故障指示灯来指示判断。

通信环路:R10—VD04—IC02—VD01—C04—CN19—PC04—PC03组成通信环路,ZD01、ZD03为通信环路提供稳定的24V、30V电压,整个通信环路的环流为3tnA左右。

光耦合器IC01、IC02、PC03、PC04起隔离作用,R02、R01、R03限流,将稳定的24V电压转换为3mA的环路电流。当通信处于室内发送、室外接收时,室外TXD置高电平,室外发送光耦合器PC04始终导通,如果室内TXD发送高电平,室内发送光耦合器IC02导通,通信环路闭合,接收光耦合器IC01、PC03导通,室外RXD接收髙电平如果室内TXD发送低电平,室内发送光耦合器IC02截止,通信环路断开,接收光耦合器IC01、PC03截止,室外RXD接收低电平,从而实现了通信信号由室内向室外的传输功能。同理,可分析通信信号由室外向室内的传输74

过程。

②故障诊断。当出现通信故障时,先用万用表直流电压挡检测用于通信的直流24V电压是否存在,再看室内外光耦合器工作是否正常。

(7)故障检测指示电路,2-88。在压缩机运转状态下,通过室外机控制板上的三个LED指示灯,指示压缩机当前的运行频率受限制的原因,见表2-5。

+SV

-f

LEDOlr

■,R74S6Q3

LEDQ2,_,R7S5604

jR765605

_6

P45/SN12*2相位WP46/PPG2压鰣浙关P50/AN0LEDIP51/AN1LED2P52/AN2LED3P53/AN3电压1

2故障检测指示电路表2-5LED指示灯显示代码

序号

LED01

LED02

LED03

压缩机运行频率受限原因

1

正常升降频,没有任何限频

2

过电流引起的降频或禁升频

3

制冷防冻结或制热防过载引起的降频或禁升频

4

压缩机排气温度过高引起的降频或禁升频

5

电源电压过低引起的最高运行频率限制

6

定频运行(当能力测定或强制定频运行时)

变频空调结构及工作原理 空调的安装与调试

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