直流變頻空調(diào)基本原理及結(jié)構(gòu)

1、.直流變頻空調(diào)基本原理及結(jié)構(gòu)直流變頻空調(diào)其關(guān)鍵在于采用了無(wú)刷直流電機(jī)作為壓縮機(jī)， 其控制電路與交流變頻控制器基本一樣。（ 1）直流變頻空調(diào)的基本原理? 直流變頻概念我們把采用無(wú)刷直流電機(jī)作為壓縮機(jī)的空調(diào)器稱(chēng)為“直流變頻空調(diào)”從概念上來(lái)說(shuō)是不確切的，因?yàn)槲覀兌贾乐绷麟娛菦](méi)有頻率的，也就談不上變頻，但人們已經(jīng)形成了習(xí)慣，對(duì)于采用無(wú)刷直流壓縮機(jī)的空調(diào)器就稱(chēng)之為直流變頻空調(diào)。? 無(wú)刷直流電機(jī)無(wú)刷直流電機(jī)與普通的交流電機(jī)或有刷直流電機(jī)的最大區(qū)別在于其轉(zhuǎn)子是由稀土材料的永久磁鋼構(gòu)成，定子采用整距集中繞組，簡(jiǎn)單地說(shuō)來(lái)，就是把普通直流電機(jī)由永久磁鐵組成的定子變成轉(zhuǎn)子，把普通直流電機(jī)需要換向器和電刷提供電源的

2、線圈繞組轉(zhuǎn)子變成定子。這樣，就可以省掉普通直流電機(jī)所必須的電刷，而且其調(diào)速性能與普通的直流電動(dòng)機(jī)相似，所以把這種電機(jī)稱(chēng)為無(wú)刷直流電機(jī)。無(wú)刷直流電機(jī)既克服了傳統(tǒng)的直流電機(jī)的一些缺陷，如電磁干擾、噪聲、火花可靠性差、壽命短，又具有交流電機(jī)所不具有的一些優(yōu)點(diǎn)，如運(yùn)行效率高、調(diào)速性能好、無(wú)渦流損失。所以，直流變頻空調(diào)相對(duì)與交流變頻空調(diào)而言，具有更大的節(jié)能優(yōu)勢(shì)。? 轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)由于無(wú)刷直流電機(jī)在運(yùn)行時(shí)，必須實(shí)時(shí)檢測(cè)出永磁轉(zhuǎn)子的位置，從而進(jìn)行相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)控制，以驅(qū)動(dòng)電機(jī)換相，才能保證電機(jī)平穩(wěn)地運(yùn)行。實(shí)現(xiàn)無(wú)刷直流電機(jī)位置檢測(cè)通常有兩種方法，一是利用電機(jī)內(nèi)部的位置傳感器（通常為霍爾元件）提供的信號(hào)；二是檢測(cè)出無(wú)

3、刷直流電機(jī)相電壓，利用相電壓的采樣信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算后得出。在無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)中總有兩相線圈通電，一相不通電。一般無(wú)法對(duì)通電線圈測(cè)出感應(yīng)電壓，因此通常以剩余的一相作為轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)信號(hào)用線，捕捉到感應(yīng)電壓，通過(guò)專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的電子回路轉(zhuǎn)換，反過(guò)來(lái)控制給定子線圈施加方波電壓；由于后一種方法省掉了位置傳感器，所以直流變頻空調(diào)壓縮機(jī)都采用后一種方法進(jìn)行電機(jī)換相。? 直流變頻空調(diào)與交流變頻空調(diào)的電控區(qū)別;.交流變頻空調(diào)的變頻模塊按照 SPWM調(diào)制方法，通過(guò)三極管的通斷，給壓縮機(jī)三相線圈同時(shí)通電，壓縮機(jī)為一三相交流壓機(jī)。直流變頻空調(diào)的變頻模塊每次導(dǎo)通二個(gè)三極管（ A+、A-不能同時(shí)導(dǎo)通， B+、B-不能同時(shí)導(dǎo)通， C+

4、、C-不能同時(shí)導(dǎo)通），兩相線圈通以直流電，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)，另一相線圈不通電，但有感應(yīng)電壓，根據(jù)感應(yīng)電壓的大小可以判斷出轉(zhuǎn)子的位置，進(jìn)而控制繞組通電順序。直流變頻相比交流變頻多一位置檢測(cè)電路。下圖為直流變頻空調(diào)的電路原理圖：下圖為直流變頻空調(diào)壓縮機(jī)各繞組電壓控制例圖;.直流變頻空調(diào)可分為兩類(lèi)， 一類(lèi)是只有壓縮機(jī)采用無(wú)刷直流電機(jī)；二是不僅壓縮機(jī)，還包括室內(nèi)風(fēng)機(jī)、室外風(fēng)機(jī)都采用了無(wú)刷直流電機(jī)，而且制冷劑的調(diào)節(jié)方式也由毛細(xì)管變?yōu)殡娮优蛎涢y，這就是全直流變頻空調(diào)。 KFR-35GW/BP2Y，就是一款全數(shù)字直流變頻空調(diào) （其中其壓縮機(jī)更是采用了高性能的雙轉(zhuǎn)子直流變頻壓縮機(jī)）。三.變頻空調(diào)電路分析變頻空調(diào)電

5、控總體框圖如下;.概述：室內(nèi)電路與普通空調(diào)基本相同，僅增加與外機(jī)通訊電路，通過(guò)信號(hào)線“ S”，按一定的通訊規(guī)則與室外機(jī)實(shí)現(xiàn)通訊，信號(hào)線“ S”通過(guò)的為 +24V電信號(hào)。室外電路一般分為三部分：室外主控板、室外電源電路板、 IPM變頻模塊組件。電源電路板完成交流電的濾波、保護(hù)、整流、功率因素調(diào)整，為變頻模塊提供穩(wěn)定的直流電源。主控板執(zhí)行溫度、電流、電壓、壓機(jī)過(guò)載保護(hù)、模塊保護(hù)的檢測(cè)；壓機(jī)、風(fēng)機(jī)的控制；與室內(nèi)機(jī)進(jìn)行通訊； 計(jì)算六相驅(qū)動(dòng)信號(hào)， 控制變頻模塊。變頻模塊組件輸入 310V直流電壓，并接受主控板的控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)，為壓縮機(jī)提供運(yùn)轉(zhuǎn)電源。1. 通訊電路;.?通訊規(guī)則：從主機(jī)（室內(nèi)機(jī)）發(fā)送信號(hào)到室

6、外機(jī)是在收到室外機(jī)狀態(tài)信號(hào)處理完50毫秒之后進(jìn)行，副機(jī)同樣等收到主機(jī)（室內(nèi)機(jī)）發(fā)送信號(hào)處理完50 毫秒之后進(jìn)行，通訊以室內(nèi)機(jī)為主，正常情況主機(jī)發(fā)送完之后等待接收，如500 毫秒仍未接收到信號(hào)則再發(fā)送當(dāng)前的命令，如果1 分鐘（直流變頻為1 分鐘，交流變頻為2 分鐘）內(nèi)未收到對(duì)方的應(yīng)答（或應(yīng)答錯(cuò)誤），則出錯(cuò)報(bào)警；同時(shí)發(fā)送信息命令給室外，以室外機(jī)為副機(jī)，室外機(jī)未接收到室內(nèi)機(jī)的信號(hào)時(shí)，則一直等待，不發(fā)送信號(hào)，通訊時(shí)序如下所示：? 電路分析由于空調(diào)室內(nèi)機(jī)與室外機(jī)的距離比較遠(yuǎn)，因此兩個(gè)芯片之間的通信（ +5V信號(hào)）不能直接相連，中間必須增加驅(qū)動(dòng)電路，以增強(qiáng)通信信號(hào)（增加到 +24V），抵抗外界的干擾。下圖

7、為室內(nèi)外通訊電路圖，其中上部份為室內(nèi)通訊電路，下部份為室外通訊電路。二極管 D1、電阻 R1、R2、 R47、電容 C3、C4、穩(wěn)壓二極管 CW1組成通訊電路的電源電路，交流電經(jīng) D1半波整流， R1、R2限流后， R47電阻分流后，穩(wěn)壓二極管 CW1將輸出電壓穩(wěn)定在 24V，再經(jīng) C3、C4濾波后，為通信環(huán)路提供穩(wěn)定的 24V 電壓，整個(gè)通信環(huán)路的環(huán)流為 3mA左右。光耦 IC1、IC2、 PC1、PC2起隔離作用，防止通訊環(huán)路上的大電流、高電壓串入芯片內(nèi)部，損壞芯片， R3、R18、R21、 R22電阻限流，將穩(wěn)定的24V 電壓轉(zhuǎn)換為 3mA的環(huán)路電流， R23、 R42電阻分流，保護(hù)光耦

8、， D2、D5防止 N、S 反接。;.當(dāng)通信處于室內(nèi)發(fā)送、室外接收時(shí)，室外TXD置高電平，室外發(fā)送光耦PC2始終導(dǎo)通，若室內(nèi) TXD發(fā)送高電平“ 1”，室內(nèi)發(fā)送光耦 IC2 導(dǎo)通，通信環(huán)路閉合，接收光耦I(lǐng)C1、 PC1導(dǎo)通，室外 RXD接收高電平“ 1”；若室內(nèi) TXD發(fā)送低電平“ 0”，室內(nèi)發(fā)送光耦 IC2 截止，通信環(huán)路斷開(kāi)，接收光耦 IC1、 PC1截止，室外 RXD接收低電平“ 0”，從而實(shí)現(xiàn)了通信信號(hào)由室內(nèi)向室外的傳輸。同理，可分析通信信號(hào)由室外向室內(nèi)的傳輸過(guò)程。2. 交流電源的濾波及保護(hù)下圖為室外電源電路板上的濾波及保護(hù)電路;.該部分主要的功能是吸收電網(wǎng)中各種干擾，并抑制電控器本身

9、對(duì)電網(wǎng)的電磁串?dāng)_，以及過(guò)壓保護(hù)及防雷擊保護(hù)。FS1 為延時(shí)保險(xiǎn)絲，可以防止電控器的長(zhǎng)時(shí)間過(guò)流或短路，同時(shí)，又可在輸入電壓過(guò)高時(shí)，與 ZMR1一起保護(hù)后續(xù)電路免受沖擊而千萬(wàn)損壞。AS1、ZMR2共同組成防雷擊保護(hù)電路。C1、T1、C4、 C5、C2 組成有效的電磁干擾濾波器，該濾波器有雙向作用，即能吸收電網(wǎng)對(duì)電控器的干擾，也能阻止電控器本身的諧波進(jìn)入電網(wǎng)。3. 變頻器高壓直流供電部分下圖為室外電源電路板上的高壓直流供電電路該部分的功能是將交流輸入整流濾波為 300V左右的高壓直流供給變頻驅(qū)動(dòng)部分作為主能源。并將已畸變的電流波形校正減少高次濾波（以奇次為主）對(duì)電網(wǎng)的干擾。并且提高功率因素。PTC1

10、、RL3 組成延時(shí)防瞬間大電流電路， 以防止上電初期對(duì)電容的過(guò)大的電流沖擊，以免插入電源插頭時(shí)，插頭與插座間打火，如果室內(nèi)外機(jī)通訊正常，延時(shí)3-5 秒手， RL3吸合。;.整流橋堆 DB1將交流整流為直流， 該器件可能發(fā)生的故障有斷路和短路， 斷路時(shí)引起的現(xiàn)象是壓縮機(jī)啟動(dòng)后，轉(zhuǎn)動(dòng)一會(huì)即會(huì)停止，產(chǎn)生欠壓保護(hù)；短路可引起的現(xiàn)象是用戶(hù)的保險(xiǎn)燒斷或限電保護(hù)器動(dòng)作。C81-C83 為主濾波電容，該電容有可能過(guò)太擊穿，另外電解液干涸及使用環(huán)境溫度過(guò)高均可使其損壞。損壞分兩種情況：失效（含斷路）和短路，前者表現(xiàn)與橋堆斷路相同，后者與橋堆短路相同。DB2、C26、L1 組成功率因素校正電路，此部分中 DB2為

11、故障關(guān)鍵點(diǎn)，該器件固定在散熱鉛型材上，其斷路時(shí)與 DB1現(xiàn)象相同，更換即可，短路則無(wú)明顯表現(xiàn)，只是對(duì)電網(wǎng)易產(chǎn)生干擾，不影響變頻空調(diào)的使用。4. 變頻模塊如下圖， P、N端接入 300V高壓直流電， CZ端子從主控板處接來(lái)控制信號(hào)，控制六個(gè)三極管的通斷，以獲得準(zhǔn)確控制電壓， U、V、 W對(duì)壓縮機(jī)輸出控制電壓，交流變頻輸出的為三相交流電，直流變頻輸出的為通電繞組不斷改變的直流電。;.<>5. 全直流風(fēng)扇電機(jī)美的全直流變頻空調(diào)室內(nèi)、 外風(fēng)扇電機(jī)使用的都是直流電機(jī)， 以下為它們的接線圖。? 室內(nèi)直流風(fēng)機(jī)通過(guò)改變電壓大小的方式來(lái)控制風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，Vc 的電壓范圍在9 36V之間，電壓越高，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速越高，電壓越低，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速越低；+5V為風(fēng)機(jī)內(nèi)電路控制板的工作電壓；? 室外直流風(fēng)機(jī)室外直流風(fēng)機(jī)工作原理與直流壓縮機(jī)基本相同，只是 PWM電壓波形形成電路做在了電機(jī)內(nèi)； Vc 為高壓直流供電部分提供的直流電源，供風(fēng)機(jī)繞組工作使用，300V左右，由于;.用戶(hù)電源電壓有高有低，因而 Vc 實(shí)際在 200V-375V之間； +15V電壓為風(fēng)機(jī)內(nèi)電路板的工作電源電壓； Vsp