第一章變頻空調(diào)器基礎(chǔ)知識
本章介紹變頻空調(diào)器的基礎(chǔ)知識，主要內(nèi)容有變頻空調(diào)器與定頻空調(diào)器硬件區(qū)別、工作原理及分類、單元電路對比、控制功能、特殊電氣元器件和智能功率模塊（IPM）。
第一節(jié) 變頻空調(diào)器與定頻空調(diào)器硬件區(qū)別
本節(jié)選用海信空調(diào)器兩款機型，比較兩類空調(diào)器硬件之間的相同點與不同點，使讀者對變頻空調(diào)器有初步的了解。定頻空調(diào)器選用典型的機型KFR-25GW；變頻空調(diào)器選用KFR-26GW/11BP，是一款最普通的交流變頻空調(diào)器。
一、室內(nèi)機
1．實物
實物如圖1-1所示，兩類空調(diào)器的進風格柵、進風口、出風口、導(dǎo)風板、顯示板組件的設(shè)計形狀和作用基本相同，部分部件甚至可以通用。
2．主要部件設(shè)計位置
實物如圖1-2所示，兩類空調(diào)器的主要部件設(shè)計位置基本相同，包括蒸發(fā)器、電控盒、接水盤、步進電機、導(dǎo)風板、貫流風扇及室內(nèi)風機等。
3．制冷系統(tǒng)
實物如圖1-3所示，兩類空調(diào)器中設(shè)計相同，只有蒸發(fā)器。
4．通風系統(tǒng)
實物如圖1-4所示，兩類空調(diào)器的通風系統(tǒng)使用相同形式的貫流風扇，均由帶有霍爾反饋功能的PG電機驅(qū)動，貫流風扇和PG電機在兩類空調(diào)器中可以相互通用。
5．輔助系統(tǒng)
接水盤和導(dǎo)風板在兩類空調(diào)器中的設(shè)計位置與作用相同。
6．電控系統(tǒng)
兩類空調(diào)器的室內(nèi)機主板在控制原理方面的最大區(qū)別在于：定頻空調(diào)器的室內(nèi)機主板是整個電控系統(tǒng)的控制中心，對空調(diào)器整機進行控制，室外機不再設(shè)置電路板； 變頻空調(diào)器的室內(nèi)機主板只是電控系統(tǒng)的一部分，工作時處趣輸入的信號獷處理后傳送至室外機主板，才能對空調(diào)器整機進行控制，也就是說室內(nèi)機主板和室外機主 板一起才能構(gòu)成一套完整的電控系統(tǒng)。
（1）室內(nèi)機主板
由于兩類空調(diào)器的室內(nèi)機主板單元電路相似，在硬件方面有許多相同的地方。其中不同之處在于：定頻空調(diào)器的室內(nèi)機主板使用3個繼電器為室外機壓縮機、室外風 機、四通閥線圈供電；變頻空調(diào)器的室內(nèi)機主板只使用1個繼電器為室外機供電，并增加通信電路與室外機主板傳遞信息，實物如圖1-5所示。
（2）接線端子
從兩類空調(diào)器接線端子上也能看出控制原理的區(qū)別，實物如圖1-6所示。定頻空調(diào)器的室內(nèi)外機接線端子上共有5根引線，分別是地線、公用零線、壓縮機供電引線、室外風機供電引線和四通閥線圈供電引線；而變頻空調(diào)器只有4根引線，分別是相線、零線、地線和通信線。
二、室外機
1．實物
實物如圖1-7所示，從外觀上看，兩類空調(diào)器進風口、出風口、管道接口、接線端子等部件的位置與形狀基本相同，沒有明顯的區(qū)別。
2．主要部件設(shè)計位置
實物如圖1-8所示，室外機的主要部件有冷凝器、軸流風扇、軸流電機、壓縮機、毛細管和四通閥等，電控盒的設(shè)計位置也基本相同。
3．制冷系統(tǒng)
在制冷系統(tǒng)方面，兩類空調(diào)器中的冷凝器、毛細管、四通閥、單向閥與輔助毛細管等部件設(shè)計的位置與工作原理基本相同，有些部件可以通用，實物如圖1-9所示。
兩類空調(diào)器在制冷系統(tǒng)方面最大的區(qū)別在于壓縮機，其設(shè)計位置和作用相同，但工作原理（或稱為方式）不同：定頻空調(diào)器供電為輸入的市電交流220V，由室內(nèi) 機主板提供，轉(zhuǎn)速、制冷量、耗電量均為額定值；而變頻空調(diào)器壓縮機的供電由模塊提供，運行時轉(zhuǎn)速、制冷量、耗電量均可連續(xù)變化。
4．通風系統(tǒng)
實物如圖1-10所示，兩類空調(diào)器的室外機通風系統(tǒng)部件為軸流風扇及軸流電機，工作原理和外觀基本相同，軸流電機均使用交流 220V供電；不同的地方是，定頻空調(diào)器由室內(nèi)機主板供電，變頻空調(diào)器由室外機主板供電。
5．制冷／制熱狀態(tài)轉(zhuǎn)換
兩類空調(diào)器的制冷／制熱狀態(tài)轉(zhuǎn)換部件均為四通閥，實物如圖1-11所示，工作原理與設(shè)計位置相同，四通閥在兩類空調(diào)器中也可以通用，四通閥線圈供電均為交流220V；不同的地方是，定頻空調(diào)器中由室內(nèi)機主板供電，變頻空調(diào)器中由室外機主板供電。
6．電控系統(tǒng)
兩類空調(diào)器硬件方面最大的區(qū)別是室外機電控系統(tǒng)，區(qū)別如下。
（1）室外機主板和模塊
實物如圖1-12所示。定頻空調(diào)器室外機未設(shè)置電控系統(tǒng)，只有壓縮機啟動電容和室外風機啟動電容；而變頻空調(diào)器則設(shè)計有復(fù)雜的電控系統(tǒng)，主要部件是室外機主板和模塊等。
（2）壓縮機啟動方式
實物如圖1-13所示。定頻空調(diào)器的壓縮機由電容直接啟動運行，工作電壓為交流220V、頻率50Hz、轉(zhuǎn)速約2 800r/min。變頻空調(diào)器壓縮機由模塊供電，工作電壓為交流30～220V、頻率15～120Hz、轉(zhuǎn)速1 500～9 000r/min。
（3）電磁干擾保護
實物如圖1-14所示。變頻空調(diào)器由于模塊等部件工作在開關(guān)狀態(tài)，電路中的電流諧波成分增加，功率因數(shù)降低，因此在電路中增加了濾波電感等元件，定頻空調(diào)器則不需要設(shè)計此類元件。
（4）溫度檢測
實物如圖1-15所示。變頻空調(diào)器為了對壓縮機的運行進行最好的控制，設(shè)計了室外環(huán)溫傳感器、室外管溫傳感器、壓縮機排氣溫度傳感器；定頻空調(diào)器一般沒有設(shè)計此類器件（只有部分機型設(shè)置有室外管溫傳感器）。
三、結(jié)論
1．通風系統(tǒng)
室內(nèi)機均使用貫流式通風系統(tǒng)，室外機均使用軸流式通風系統(tǒng)，兩類空調(diào)器相同。
2．制冷系統(tǒng)
制冷系統(tǒng)均由壓縮機、冷凝器、毛細管和蒸發(fā)器四大部件組成，區(qū)別是壓縮機工作原理不同。
3．主要部件設(shè)計位置
主要部件設(shè)計位置兩類空調(diào)器基本相同。
4．電控系統(tǒng)
兩類空調(diào)器電控系統(tǒng)的工作原理不同，硬件方面室內(nèi)機有相同之處，最主要的區(qū)別是室外機電控系統(tǒng)。
5．壓縮機
這是定頻空調(diào)器與變頻空調(diào)器最根本的區(qū)別，變頻空調(diào)器的室外機電控系統(tǒng)就是為控制變頻壓縮機而設(shè)計的，也可以簡單地理解為，將定頻空調(diào)器的壓縮機換成變頻 壓縮機，并配備與之配套的電控系統(tǒng)（方法是增加室外機電控系統(tǒng)，更換室內(nèi)機主板部分元器件），那么這臺定頻空調(diào)器就可以稱為變頻空調(diào)器。
第二節(jié) 變頻空調(diào)器工作原理與分類
本節(jié)介紹變頻空調(diào)器的節(jié)電原理、工作原理和分類，以及交流變頻空調(diào)器與直流變頻空調(diào)器的相同之處和不同之處。
由于直流變頻空調(diào)器與交流變頻空調(diào)器的工作原理、單元電路、硬件實物基本相似，且出現(xiàn)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(diào)器。
一、變頻空調(diào)器節(jié)電原理
最普通的交流變頻空調(diào)器與典型的定頻空調(diào)器相比，只是壓縮機的運行方式不同，定頻空調(diào)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(zhuǎn)速為3 000r/min、運行時由于阻力等原因，實際轉(zhuǎn)速約為2 800r/min，因此制冷量也是固定不變的。
變頻空調(diào)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(zhuǎn)速可以在1500～9 000r/min的范圍內(nèi)。
壓縮機轉(zhuǎn)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(yīng)的，此時空調(diào)器耗電量也隨之上升；當房間內(nèi)溫度下降到設(shè)計溫度附近 時，電控系統(tǒng)控制壓縮機轉(zhuǎn)速降低，制冷量下降，維持房間溫度，相對應(yīng)的，此時耗電量也隨之下降，從而達到節(jié)電的目的。
二、變頻空調(diào)器工作原理
圖1-16（a）所示為變頻空調(diào)器工作原理方框圖，圖1-16（b）所示為實物圖。
室內(nèi)機主板CPU接收遙控器發(fā)送的設(shè)定模式與設(shè)定溫度信號，與環(huán)溫傳感器溫度相比較，如達到開機條件，控制室內(nèi)機主控繼電器吸合，向室外機供電；室內(nèi)機主 板CPU同時根據(jù)蒸發(fā)器溫度信號，結(jié)合內(nèi)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(jù)室外環(huán)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(nèi)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(zhuǎn)換為頻率與電壓均可調(diào)的模擬三相交流電的變頻裝置，內(nèi)含6個大功率IGBT開關(guān)管，構(gòu)成三相上下橋式驅(qū)動電路，室外機主板 CPU輸出的控制信號使每只IGBT導(dǎo)通180°，且同一橋臂的兩只IGBT一只導(dǎo)通時，另一只必須關(guān)斷，否則會造成直流300V直接短路，且相鄰兩相的 IGBT導(dǎo)通相位差在1200，在任意360“內(nèi)都有3只IGBT開關(guān)管導(dǎo)通，以接通三相負載。在IGBT導(dǎo)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(nèi)，如IGBT導(dǎo)通時間長而截止時間短，則輸出三相交流電的電壓相對應(yīng)就會升高，從而達到頻率與電壓均可調(diào)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(tǒng)工作在制冷或制熱模式。如果室內(nèi)溫度與設(shè)定溫度的差值較大，室內(nèi)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(nèi)部的IGBT導(dǎo)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(zhuǎn)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(shè)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(zhuǎn)速變慢，制冷量降低。
三、變頻空調(diào)器分類
變頻空調(diào)器根據(jù)壓縮機工作原理和室內(nèi)外風機的供電狀況可分為3種類型，即交流變頻空調(diào)器、直流變頻空調(diào)器和全直流變頻空調(diào)器。
1．交流變頻空調(diào)器
實物如圖1-17所示，是最早的變頻空調(diào)器，也是市場上擁有量最大的類型，現(xiàn)在一般已經(jīng)進入維修期，它是本書重點介紹的機型。
變頻空調(diào)器中的室內(nèi)風機和室外風機與普通定頻空調(diào)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(zhuǎn)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(diào)器中的制冷劑通常使用與普通定頻空調(diào)器相同的R22，一般使用常見的毛細管作節(jié)流元件。
2．直流變頻空調(diào)器
直流變頻空調(diào)器是在交流變頻空調(diào)器基礎(chǔ)上發(fā)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(diào)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(diào)器中的室內(nèi)風機和室外風機與普通定頻空調(diào)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(diào)器中的制冷劑早期機型使用R22，目前生產(chǎn)的機型多使用新型環(huán)保制冷劑R410A，節(jié)流元件同樣使用常見且價格低廉但性能穩(wěn)定的毛細管。
3．全直流變頻空調(diào)器
實物如圖1-18所示，屬于目前的高檔空調(diào)器，在直流變頻空調(diào)器基礎(chǔ)上發(fā)展而來，與直流變頻空調(diào)器相比最主要的區(qū)別是，室內(nèi)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(zhuǎn)速壓縮機。
全直流變頻空調(diào)器中的制冷劑通常使用新型環(huán)保制冷劑R410A，節(jié)流元件也大多使用毛細管，只有少數(shù)品牌的機型使用電子膨脹閥，或電子膨脹閥與毛細管相結(jié)合的方式。
四、交流變頻空調(diào)器與直流變頻空調(diào)器的相同和不同之處
1．相同之處
①制冷系統(tǒng)：定頻空調(diào)器、交流變頻空調(diào)器、直流變頻空調(diào)器的工作原理與實物基本相同，區(qū)別是壓縮機工作原理與內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同。
②電控系統(tǒng)：交流變頻空調(diào)器與直流變頻空調(diào)器的控制原理、單元電路和硬件實物基本相同，區(qū)別是室外機主控CPU對模塊的控制原理不同［即脈沖寬度調(diào)制（PWM）方式或脈沖幅度調(diào)制（PAM）方式］，但控制程序內(nèi)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(diào)器使用三相異步電機，直流變頻空調(diào)器使用無刷直流電機，兩者的內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同。
②模塊輸出電壓：交流變頻空調(diào)器模塊輸出頻率與電壓均可調(diào)的模擬三相交流電，頻率與電壓越高，轉(zhuǎn)速就越快；直流變頻空調(diào)器的模塊輸出斷續(xù)、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(yīng)電壓用作位置檢測信號），電壓越高，轉(zhuǎn)速就越快。
③位置檢測電路：直流變頻空調(diào)器設(shè)有位置檢測電路，交流變頻空調(diào)器則沒有。
第三節(jié) 單元電路對比
本節(jié)介紹具有典型電控系統(tǒng)的控制電路方框圖，并以早期電控系統(tǒng)代表機型海信KFR-2601 GWBP及目前電控系統(tǒng)代表機型海信KFR-26GW/ 11 BP為基礎(chǔ)，對交流變頻空調(diào)器單元電路硬件部分的特點作簡要分析。
注：本節(jié)內(nèi)容不涉及全直流變頻空調(diào)器。本書內(nèi)容的重點也是以上述兩種機型為基礎(chǔ)，對早期代表機型電控系統(tǒng)和目前代表機型電控系統(tǒng)的控制原理進行分析。由于直流變頻空調(diào)器和交流變頻空調(diào)器電控系統(tǒng)基本相同，因此學習直流變頻空調(diào)器時可以參考和借鑒。
一、控制電路方框圖
圖1-19所示為典型交流變頻空調(diào)器的整機控制電路方框圖，左半部分為室內(nèi)機電路，右半部分為室外機電路。
從圖1-19中可以看出，整機電路也是由許多單元電路組成的，且室內(nèi)機單元電路同定頻空調(diào)器電控系統(tǒng)相差不多，主要區(qū)別或稱為“難點”在室外機電控系統(tǒng)，控制原理在以后的章節(jié)里介紹。
二、室內(nèi)機單元電路對比
1．電源電路
實物如圖1-20所示，作用是為室內(nèi)機主板提供直流12V和5V電壓。
常見有兩種形式的電路：使用變壓器降壓和使用開關(guān)電源。交流變頻空調(diào)器或直流變頻空調(diào)器室內(nèi)風機使用PG電機（供電為交流220V），普遍使用變壓器降壓形式的電源電路，也是目前最常見的設(shè)計形式，只有少數(shù)機型使用開關(guān)電源電路。
全直流變頻空調(diào)器室內(nèi)風機為直流電機（供電為直流300V），普遍使用開關(guān)電源電路。
2. CPU三要素電路
實物如圖1-21所示，它是CPU正常工作的必備電路，包含直流5V供電電路、復(fù)位電路和晶振電路。
無論是早期還是目前的室內(nèi)機主板，CPU三要素電路的工作原理完全相同，即使不同也只限于使用元器件的型號。
3．傳感器電路
實物如圖1-22所示，作用是為CPU提供溫度信號，環(huán)溫傳感器檢測房間溫度，管溫傳感器檢測蒸發(fā)器溫度。
早期和目前的室內(nèi)機主板傳感器電路相同，均是由環(huán)溫傳感器和管溫傳感器組成。
4．接收器電路、應(yīng)急開關(guān)電路
實物如圖1-23所示，接收器電路將遙控器發(fā)射的遙控信號傳送至CPU，應(yīng)急開關(guān)電路在無遙控器時可以操作空調(diào)器的運行。
早期和目前的室內(nèi)機主板接收器和應(yīng)急開關(guān)電路基本相同，即使不同也只限于應(yīng)急開關(guān)的設(shè)計位置或型號，以及目前生產(chǎn)的接收器表面涂有絕緣膠（減小空氣中水分引起的漏電概率）。
5．過零檢測電路
實物如圖1-24所示，作用是為CPU提供過零信號，以便CPU驅(qū)動光耦可控硅（又稱晶閘管）。
使用變壓器供電的主板，檢測器件為NPN型三極管，取樣電壓取自變壓器次級整流電路；使用開關(guān)電源供電的主板，檢測器件為光耦，取樣電壓取自交流220V輸入電源。
6．指示燈電路實物如圖1-25所示，作用是顯示空調(diào)器的運行狀態(tài)。
早期和目前的指示燈電路工作原理相同，不同的是使用器件不同，早期多使用單色的發(fā)光二極管，目前多使用雙色的發(fā)光二極管。
說明：有些空調(diào)器使用指示燈和數(shù)碼管組合的方式，也有些空調(diào)器使用液晶顯示屏或真空熒光顯示屏（VFD）。
7．蜂鳴器電路、主控繼電器電路
實物如圖1-26所示，蜂鳴器電路提示已接收到遙控信號或應(yīng)急開關(guān)信號，并且已處理；主控繼電器電路為室外機供電。
早期和目前的主板蜂鳴器和主控繼電器電路相同。說明：有些空調(diào)器蜂鳴器發(fā)出的響聲為和弦音。
8．步進電機電路
實物如圖1-27所示，作用是帶動導(dǎo)風板上下旋轉(zhuǎn)運行。
早期和目前的主板步進電機電路相同。說明：有些空調(diào)器也使用步進電機驅(qū)動左右導(dǎo)風板。
9．室內(nèi)風機驅(qū)動電路、霍爾反饋電路
實物如圖1-28所示，室內(nèi)風機驅(qū)動電路改變PG電機的轉(zhuǎn)速，霍爾反饋電路向CPU輸入代表PG電機實際轉(zhuǎn)速的霍爾信號。
早期和目前的主板PG電機驅(qū)動和霍爾反饋電路相同。
10．通信電路
該電路的作用是用于室內(nèi)機主板和室外機主板交換信息。
早期主板的通信電路電源為直流140V，實物如圖1-29（a）所示，設(shè)在室外機主板，并且較多使用6腳光耦。
目前主板的通信電路電源通常為直流24V，實物如圖1-29（b）所示，設(shè)在室內(nèi)機主板，一般使用4腳光耦。
三、室外機單元電路對比
1．直流300V電壓形成電路
實物如圖1-30所示，作用是將輸入的交流220V電壓轉(zhuǎn)換為平滑的直流300V電壓，為模塊和開關(guān)電源供電。
早期和目前的電控系統(tǒng)均是由PTC電阻、主控繼電器、硅橋、濾波電感和濾波電容5個主要元器件組成的；不同之處在于濾波電容的結(jié)構(gòu)形式，早期電控系統(tǒng)通常由1個容量較大的電容組成，目前的電控系統(tǒng)通常由2-4個容量較小的電容并聯(lián)組成。
2．開關(guān)電源電路
實物如圖1-31所示，變頻空調(diào)器的室外機全部使用開關(guān)電源電路，為室外機主板提供直流12V和5V電壓，為模塊內(nèi)部控制電路提供直流15V電壓。
早期主板的開關(guān)電源電路通常由分離元器件組成，以開關(guān)管和開關(guān)變壓器為核心，輸出的直流15V電壓通常為4路。
目前主板的開關(guān)電源電路通常使用集成電路的形式，以集成電路和開關(guān)變壓器為核心，直流15V電壓通常為單路輸出。
3. CPU三要素電路
實物如圖1-32所示，CPU三要素電路是CPU正常工作的必備電路，具體內(nèi)容參見室內(nèi)機CPU。
早期和目前的主板CPU三要素電路原理均相同，只是早期的主板CPU引腳較多，目前的主板CPU引腳較少。
4．存儲器電路
實物如圖1-33所示，作用是存儲相關(guān)數(shù)據(jù)，供CPU運行時調(diào)取使用。
早期主板的存儲器多使用93C46系列，目前主板的存儲器多使用24C XX系列（24C01、24C02、24C04等）。
5．傳感器電路、壓縮機頂蓋溫度開關(guān)電路
實物如圖1-34所示，作用是為CPU提供溫度信號，環(huán)溫傳感器檢測室外環(huán)境溫度，管溫傳感器檢測冷凝器溫度，壓縮機排氣溫度傳感器檢測壓縮機排氣管溫度，壓縮機頂蓋溫度開關(guān)檢測壓縮機頂部溫度是否過高。
早期和目前的主板傳感器和壓縮機頂蓋溫度開關(guān)電路相同。 6.瞬時停電檢測電路
實物如圖1-35所示，作用是向CPU提供輸入市電電壓是否接觸不良的信號。
早期的主板使用光耦檢測，目前的主板則不再設(shè)計此電路，通常由室內(nèi)機CPU檢測過零信號，通過軟件計算得出輸入的市電電壓是否正常。
7．電壓檢測電路
實物如圖1-36所示，作用是向CPU提供輸入市電電壓的參考信號。
早期的主板多使用電壓檢測變壓器，向CPU提供隨市電變化而變化的電壓，CPU內(nèi)部電路根據(jù)軟件計算出相應(yīng)的市電電壓值。
目前的主板CPU通過檢測直流300V電壓，經(jīng)軟件計算出相應(yīng)的交流市電電壓值，起到間接檢測市電電壓的目的。
8．電流檢測電路
實物如圖1-37所示，作用是提供室外機運行電流信號或壓縮機運行電流信號，由CPU通過軟件計算出實際的運行電流值，以便更好地控制壓縮機。
早期的主板通常使用電流檢測變壓器，向CPU提供室外機運行的電流參考信號。
目前的主板由模塊其中的一個引腳，或模塊電流取樣電阻，輸出代表壓縮機運行的電流參考信號，由外部電路將電流信號放大后提供給CPU，通過軟件計算出壓縮機的實際運行電流值。
說明：早期和目前的主板還有另外一種常見形式，就是使用電流互感器。
9．模塊保護電路
實物如圖1-38所示，模塊保護信號由模塊輸出，送至室外機CPU。
早期模塊輸出的保護信號經(jīng)光耦耦合送至室外機主板CPU，目前模塊輸出的保護信號直接送至室外機主板CPU。
10．主控繼電器電路、四通閥線圈電路
實物如圖1-39所示，主控繼電器電路控制主控繼電器觸點的導(dǎo)通與斷開，四通閥線圈電路控制四通閥線圈的供電與失電。
早期和目前的主板主控繼電器和四通閥線圈電路相同。
11．室外風機電路
實物如圖1-40所示，作用是控制室外風機運行。
早期的空調(diào)器室外風機一般為2擋風速或3擋風速，因此室外機主板有2個或3個繼電器；目前的空調(diào)器室外風機轉(zhuǎn)速一般只有1個擋位，因此室外機主板只設(shè)有1個繼電器。
說明：目前空調(diào)器部分品牌的機型也有使用2擋或3擋風速的室外風機；如果為全直流變頻空調(diào)器，室外風機供電為直流300V，不再使用繼電器。
12.污路信號電路
實物如圖1-41所示，6路信號由室外機CPU輸出，通過控制模塊內(nèi)部6個IGBT開關(guān)管的導(dǎo)通與截止，將直流300V電壓轉(zhuǎn)換為頻率與電壓均可調(diào)的模擬三相交流電，驅(qū)動壓縮機運行。
早期主板CPU輸出的6路信一號不能直接驅(qū)動模塊，需要使用光耦耦合，因此模塊與室外機CPU通常設(shè)計在兩塊電路板上，中間通過連接線連接。
目前主板CPU輸出的6路信號可以直接驅(qū)動模塊，因此通常做到一塊電路板上，不再使用連接線和光耦。
四、常見室外機電控系統(tǒng)特點
變頻空調(diào)器電控系統(tǒng)由室內(nèi)機和室外機組成，由于室內(nèi)機電控系統(tǒng)基本相同，因此不再進行說明，本節(jié)只對幾種常見形式的室外機電控系統(tǒng)的特點作簡單說明。
1．海信KFR-4001 GW/BP室外機電控系統(tǒng)
實物如圖1-42所示，由室外機主板和模塊兩塊電路板組成。
室外機主板處理各種輸入信號，對負載進行控制，并集成開關(guān)電源電路，向模塊板輸出6路信號和直流15V電壓，模塊處理后輸出頻率與電壓均可調(diào)的模擬三相交流電，驅(qū)動壓縮機運行。
2．海信KFR-2601 GW/BP室外機電控系統(tǒng)
實物如圖1-43所示，由室外機主板和模塊板兩塊電路板組成。
海信KFR-2601 GW/BP電控系統(tǒng)的特點與海信KFR-4001 GW/BP基本相同；不同之處在于開關(guān)電源電路設(shè)在模塊板上，由模塊板輸出直流12V電壓，為室外機主板供電。
3．海信KFR-26GW/11 BP室外機電控系統(tǒng)
實物如圖1-44所示，由模塊板和室外機主板兩塊電路板組成。
海信KFR-26GW/11BP室外機電控系統(tǒng)與前兩類電控系統(tǒng)相比最大的區(qū)別在于，CPU及弱信號處理電路集成在模塊板上，是室外機電控系統(tǒng)的控制中心。
室外機主板的開關(guān)電源電路為模塊板提供直流5V和15V電壓，并傳遞通信信號及驅(qū)動繼電器，作用和定頻空調(diào)器使用兩塊電路板中的強電板相同。
4．美的KFR-35GW/BP2DN l Y H（3）室外機電控系統(tǒng)
實物如圖1-45所示，由室外機主板一塊電路板組成。
功率模塊、硅橋、CPU及弱信號處理、通信電路等所有電路均集成在一塊電路板上，從而提高了可靠性和穩(wěn)定性，出現(xiàn)故障時維修起來也最簡單，只需更換一塊電路板，基本上就可以排除室外機電控系統(tǒng)的故障。
五、總結(jié)
①交流變頻空調(diào)器室內(nèi)機主板與定頻空調(diào)器室內(nèi)機主板的單元電路基本相同，大部分單元電路的工作原理也相同，因此學習或維修時可以參考定頻空調(diào)器電控系統(tǒng)。
②室外機主板從整體看比較復(fù)雜，體積大且電路較多。如果細分到單元電路，可以看出其實也有規(guī)律可循，只有部分電路或電氣元器件相對于定頻空調(diào)器而言是沒有接觸過的，只要認真學習，相信大多數(shù)讀者都可以學會。
第四節(jié) 控制功能
電控系統(tǒng)由室內(nèi)機電控系統(tǒng)和室外機電控系統(tǒng)組成，主板是其中的核心部件，由硬件和軟件兩部分組成。硬件部分就是由能看到的電氣元器件組成的單元電路，在本 章第2節(jié)和第3節(jié)己有簡單的介紹，以后的章節(jié)還會詳細介紹其控制原理。軟件是看不到的，儲存在CPU內(nèi)部或存儲器之中，作用是在各種運行模式下對外圍負載 進行控制。由于空調(diào)器品牌眾多，而控制功能也大同小異，本節(jié)只介紹海信KFR-26GW/11BP的整機控制功能，以使讀者對變頻空調(diào)器的控制功能有一個 簡單的了解。
說明：本節(jié)中將室內(nèi)房間溫度簡稱為t室，設(shè)定溫度簡稱為t設(shè)。
一、室內(nèi)機顯示指示燈
1．電源指示燈
空調(diào)器處于開啟狀態(tài)時，此燈亮。此燈為雙色顯示，制熱時顯示橙色，制冷、抽濕、自動（制冷）模式為綠色。
2．定時指示燈
空調(diào)器處于定時狀態(tài)時，此燈亮（綠色）。
3．運行指示燈
為雙色顯示，壓縮機處于運行狀態(tài)時，此燈顯示為藍色；當壓縮機處于高頻運行或開啟高效功能時，此燈顯示為紅色。
若由于通信故障，室內(nèi)機不能正確接收到室外機發(fā)送的通信信號，有可能導(dǎo)致運行燈不亮，但壓縮機可以短時間運行。
4．故障報警
當CPU自檢出故障時，空調(diào)器會停止運行，但電源燈仍然亮。在開機狀態(tài)下按遙控器“傳感器切換”鍵兩次，或按壓應(yīng)急開關(guān)5s，蜂鳴器“嘀嘀”響兩聲，空調(diào)器的3個指示燈全部熄滅，然后顯示故障內(nèi)容，若沒有故障，顯示直接恢復(fù)。
二、應(yīng)急開關(guān)功能 應(yīng)急開關(guān)可以在沒有遙控器的情況下開啟或關(guān)閉空調(diào)器，控制方法如下。
（1） t室≥23℃，模式自動選為制冷，t設(shè)為26℃，風向、風速為自動。
② t室＜23℃，模式自動選為制熱，t設(shè)為23℃，風向、風速為自動。
③冬季室溫比較低需要移機或拆機、回收制冷劑時，在空調(diào)器關(guān)閉的情況下，按壓應(yīng)急開關(guān)超過5s，將進入“強制制冷”狀態(tài)，不考慮t室和t設(shè)，直接啟動室外機運行。
三、無室內(nèi)機電控啟動室外機
將室外機模塊板上的CN6兩個端子短接，然后再接通電源，空調(diào)器進行制熱運行，室外風機處于運行狀態(tài)；再將短接線斷開，空調(diào)器將進行制冷運行（壓縮機延時50s），室外風機仍然處于運行狀態(tài)，只有切斷電源，室外機才能停止運行。
四、空調(diào)器的工作模式
使用遙控器可將空調(diào)器設(shè)置為自動、制熱、制冷、抽濕4種工作模式。
1．自動模式
①當t室≥t設(shè)，空調(diào)器處于制冷工作模式。
②當t室＜t設(shè)，空調(diào)器處于制熱工作模式。
③運行模式一旦確定，30min內(nèi)不應(yīng)做轉(zhuǎn)換，除非符合下列條件：當處于自動制冷模式，t室＜t=3℃時將立即進入制熱模式；或當處于自動制熱模式，t室＞設(shè)+3℃時，空調(diào)器將立即進入制冷模式。
2．制冷模式
①室內(nèi)風機按照遙控器的設(shè)定運行，微風600r/min，低風800r/min，中風1000r/min、高風1 250r/min，高效1 3 50r/min。
若為自動風速，按表1-1所示的控制方法進行控制。
②步進電機的控制按照遙控器設(shè)定進行，可參見使用安裝說明書。
③壓縮機運轉(zhuǎn)的目標頻率由t設(shè)和雌的差值決定，溫差越大頻率越高，電壓可通過壓縮機的U/f曲線查得。當t室＜t設(shè)時，壓縮機停止運行（但必須滿足壓縮機運行5min以上）。
制冷模式下壓縮機最低運行頻率15Hz，最高90Hz，額定頻率為61 Hz。
④四通閥線圈始終處于失電狀態(tài)，室外風機為單速風機，與壓縮機同時運行。
3．抽濕模式
①t室-t設(shè)≤2℃，進入抽濕模式運轉(zhuǎn)。室內(nèi)風機轉(zhuǎn)速強制為設(shè)定風速，壓縮機在高頻（60Hz）和低頻（40Hz）交替運行，室外風機運行。
②t室-t設(shè)> 2℃，空調(diào)器按照制冷模式運轉(zhuǎn)。
③t設(shè)-t室≥1℃，停壓縮機、室外風機，室內(nèi)風機按微風600r/min運行。
4．制熱模式
①若t內(nèi)盤（室內(nèi)管溫檢測）≥38℃，室內(nèi)風機按照遙控器的設(shè)定運行，微風600r/min，低風800r/min，中風1 000r/min，高風1 250r/min，高效1 350r/min。
若為自動風速，按表1-2所示的控制方法進行控制。
②步進電機的控制按照遙控器設(shè)定進行，可參見使用安裝說明書。
③壓縮機運轉(zhuǎn)目標頻率由t設(shè)和腸的差值決定，溫差越大頻率越高，電壓可通過壓縮機的〔刀、曲線查得。當t室> t設(shè)時，壓縮機停止運行（但必須滿足壓縮機運行5min以上）。
制熱模式下壓縮機最低運行頻率為15Hz，最高110Hz，額定頻率為75Hz。
④四通閥線圈始終處于通電吸合狀態(tài)（化霜期間除外），室外風機為單速風機，與壓縮機同時運行。
⑤除霜采用制熱逆循環(huán)的方式。進入除霜的條件：制熱運行超過30min，室外環(huán)溫與室外管溫之差超過7℃并且持續(xù)5min。除霜過程如下：
→壓縮機降低頻率，室外風機停止；
→斷開四通閥線圈供電；
→ t外盤（室外盤管檢測）＞12℃或壓縮機運行超過8min，壓縮機停止運行；
→30s后開四通閥線圈；
→5s后啟動壓縮機；
→3s后開室外風機；
→除霜結(jié)束。
⑥防冷風功能：壓縮機啟動后，室內(nèi)風機根據(jù)室內(nèi)盤管溫度的變化改變其運行速度，防止吹出冷風而讓人感覺不適，主要以室內(nèi)管溫檢測溫度為參考值。
·當t內(nèi)盤<>
·當t內(nèi)盤>28℃時，室內(nèi)風機低速運轉(zhuǎn)。
·當t內(nèi)盤}3 8℃時，室內(nèi)風機以設(shè)定風速運行。
·若4min內(nèi)不能達到38℃時，4min后強制以設(shè)定風速運行。
五、空調(diào)器保護功能
1．通信故障
當室內(nèi)機主板在30s以上接收不到室外機主板發(fā)送的通信信號時，室內(nèi)機主板停止向室外機供電。
當室外機開機后或正在運行過程中，若20s以上接收不到室內(nèi)機主板發(fā)送的有效通信信號時，室外機將停止運行。
2．延時啟動保護
壓縮機關(guān)閉后，必須延時3min才能再次啟動。但第一次上電要立即啟動。
3．經(jīng)濟運行
經(jīng)濟運行時（由遙控器設(shè)定），空調(diào)器限制最大運行電流（最大電流的50%）。
4．傳感器異常
當室內(nèi)、室外傳感器發(fā)生短路或斷路時，停止壓縮機運轉(zhuǎn)。
5．室內(nèi)風機故障
根據(jù)室內(nèi)風機（PG電機）的霍爾反饋信號，若室內(nèi)機CPU判定電機處于停止、堵架異常抖動狀態(tài)，將切斷室內(nèi)風機的驅(qū)動信號，整機停機，3min后重新啟動。
7．制冷過載保護
當t外盤（室外管溫檢測）≥70℃，壓縮機停機；當t外管≤50℃、3min以后自動開機。
7．制冷蒸發(fā)器防凍結(jié)保護
①當t內(nèi)盤（室內(nèi)管溫檢測）>10℃時，壓縮機頻率不受限制。
②當t內(nèi)盤＜7℃時，壓縮機開始降頻。
③當t內(nèi)盤＜－1℃并持續(xù)3min時，關(guān)閉壓縮機，室內(nèi)風機正常運行。
④當t內(nèi)盤≥7 ℃，且壓縮機停機己滿3min時，壓縮機恢復(fù)運行。
8．制熱蒸發(fā)器防過載保護
①當t內(nèi)盤（室內(nèi)管溫檢測）<>
②當t內(nèi)盤>63℃時，壓縮機降頻運行。
③當t內(nèi)盤＞78℃時，壓縮機停止運行。
④當t內(nèi)盤<>
9．制冷電流保護
10（7A）為E2ROM中設(shè)定的正常運行電流值，Imax（ 10A）為E2ROM中設(shè)定的最聲行電流值。
①I
②I>Io +1.5A：降頻運行。
③I≥Imax：停機。
10．制熱電流保護
Io（ 8.5A）為E2ROM中設(shè)定的正常運行電流值，Imax（II A）為E2 ROM中設(shè)定的最少行電流值。
①I<>
②I>Io +1.5A：降頻運行。
③I>Imax：停機。
11．壓縮機排氣溫度保護
①當t排<>
②當93℃
第五節(jié) 特殊電氣元器件 特殊電氣元器件是變頻空調(diào)器電控系統(tǒng)中比較重要的元器件，在定頻空調(diào)器電控系統(tǒng)中沒有使用。這類元器件工作在大電流下，比較容易損壞。本節(jié)將對特殊電氣元器件的作用、實物外觀、測量方法等作簡單說明。
一、直流電機
注：本節(jié)所示的直流電機，為三菱重工KFR-35GW/AIBP全直流變頻空調(diào)器上所使用。
1．作用
直流電機用于全直流變頻空調(diào)器的室內(nèi)風機和室外風機，實物外觀及安裝位置如圖1-46所示，作用及安裝位置和普通定頻空調(diào)器室內(nèi)機的PG電機、室外機的軸流電機相同。
室內(nèi)直流電機帶動貫流風扇運行，制冷時將蒸發(fā)器產(chǎn)生的冷量輸送到室內(nèi)。
室外直流電機帶動軸流風扇運行，制冷時將冷凝器產(chǎn)生的熱量排放到室外，吸入自然空氣為冷凝器降溫。
2．引線作用及工作原理
（1）引線作用
實物如圖1-47所示，室內(nèi)直流電機、室外直流電機的工作原理及插頭引線作用相同。
直流電機插頭共有5根引線：1號為直流300V電壓正極引線，2號為直流電壓地線，3號為直流15V電壓正極，4號為驅(qū)動控制引線，5號為轉(zhuǎn)速反饋引線。
（2）工作原理
直流電機的工作原理與直流變頻壓縮機基木相同，只不過將變頻模塊和控制電路封裝在電機內(nèi)部，組成一塊電路板，變頻模塊供電電壓為直流300V，控制電路供電電壓為直流15V、均由主板提供。
主板CPU輸出含有轉(zhuǎn)速信號的驅(qū)動電壓，經(jīng)光耦耦合由4號引線送入直流電機內(nèi)部控制電路，處理后驅(qū)動變頻模塊，將直流300V電壓轉(zhuǎn)換為繞組所需要的電壓，直流電機開始運行，從而帶動貫流風扇（室內(nèi)直流電機）或軸流風扇（室外直流電機）旋轉(zhuǎn)運行。
直流電機運行時5號引線輸出轉(zhuǎn)速反饋信號，經(jīng)光耦耦合后送至主板CPU，主板CPU適時監(jiān)測直流電機的轉(zhuǎn)速，與內(nèi)部存儲的目標轉(zhuǎn)速相比較，如果轉(zhuǎn)速高于或 低于目標值，主板CPU調(diào)整輸出的脈沖電壓值，直流電機內(nèi)部控制電路處理后驅(qū)動變頻模塊，改變直流電機繞組的電壓，轉(zhuǎn)速隨之改變，使直流電機的實際轉(zhuǎn)速與 目標轉(zhuǎn)速保持一致。
說明：直流電機輸入的直流300V電壓，室內(nèi)直流電機由交流220V整流濾波后直接提供，實際電壓值一般恒為直流300V；室外直流電機則取自功率模塊的 P、N端子，實際電壓值隨壓縮機轉(zhuǎn)速變化而變化，壓縮機低頻運行時電壓高，高頻運行時電壓低，電壓范圍通常在直流240～300V之間。
3．直流電機與交流電機對比
雖然真流電機與室內(nèi)PG電機、室外軸流電機（二者為交流電機）的作用及安裝位置均相同，但工作原理完全不同，是兩種不同形式的電機，以室內(nèi)直流電機、室內(nèi)PG電機、室外軸流電機（單速）為例進行比較，區(qū)別見表1-3。
4．測量方法
由于直流電機由電路板和電機繞組兩部分組成，繞組引線與內(nèi)部電路板連接，因此不能像交流電機那樣，使用萬用表電阻擋通過測量電機繞組線圈的阻值就可以判斷 是否正常，也就是說，依靠萬用表電阻擋測量直流電機的方法不準確，容易引起誤判。準確的方法是，在主板通電時測量插頭引線之間電壓，根據(jù)電壓值判斷。
（1）電阻法
使用萬用表電阻擋測量直流電機的5根引線之間的阻值，只有兩組引線有阻值，見表1-4，其余均為無窮大。
（2）直流電壓法
測量時使用萬用表直流電壓擋，由于直流電機的直流300V電壓的地線與主板上直流5V電壓的地線不相連（即不是同一個地線），因此在測量時要注意地線的選擇。
室內(nèi)直流電機和室外直流電機的測量方法及判斷結(jié)果相同，本節(jié)以室內(nèi)直流電機為例進行說明。
①測量直流300V和直流15V電壓
實物如圖1-48所示。由于直流電機供電由主板提供，如果主板未供電或供電電壓不正常，即使直流電機正常也不能運行，因此應(yīng)首先測量上述兩個電壓值。
測量結(jié)果為直流300V和直流15V，說明主板供電電路正常。如果電壓值為0v或低于正常值較多，說明主板供電電路出現(xiàn)故障，可以更換主板試機。
②電機不運行故障，開機測量驅(qū)動控制引線電壓
實物如圖1-49所示。使用遙控器開機，主板CPU輸出的驅(qū)動電壓經(jīng)光耦耦合，由驅(qū)動控制引線（4號）送至直流電機內(nèi)部電路板。4號引線正常電壓：低風2.7V，中風3.3V，高風3.7V；如果遙控器關(guān)機即處于待機狀態(tài)，電壓為0V。
直流電機不運行時，如實測電壓值與上述電壓值相同，說明主板輸出驅(qū)動電壓正常，在直流300V和15V電壓正常的前提下，可以判斷為直流電機損壞。如在待機和開機狀態(tài)下電壓均為0v，則說明是主板故障，可更換試機。
③電機運行正常，但開機后馬上關(guān)機，報“室內(nèi)風扇電機異?！钡墓收洗a
關(guān)機但不拔下電源插頭，測量轉(zhuǎn)速反饋引線（5號）電壓：實物如圖1-50所示，用手撥動貫流風扇，正常為跳變電壓，即0V～24V～0V～24V變化。正常的直流電機在運行時，轉(zhuǎn)速反饋引線電壓約為直流11V。
如果測量結(jié)果符合上述特點，說明直流電機正常，故障為主板轉(zhuǎn)速反饋電路損壞，可更換主板試機。
如果旋轉(zhuǎn)貫流風扇時顯示值一直為0V或24V或其他數(shù)值，則說明直流電機內(nèi)部電路板上的轉(zhuǎn)速反饋電路損壞，可更換直流電機試機。
說明：直流電機轉(zhuǎn)速反饋故障的檢查方法和定頻空調(diào)器室內(nèi)風機為PG電機的檢查方法一樣，待機狀態(tài)下旋轉(zhuǎn)貫流風扇時均為跳變電壓，運行時則恒為一定值。
5．常見故障
常見故障是電機不運行或運行時無轉(zhuǎn)速反饋信號，故障判斷方法見上述內(nèi)容。
二、電子膨脹閥
1．作用
電子膨脹閥在制冷系統(tǒng)中的作用和毛細管相同，起到降壓節(jié)流和調(diào)節(jié)流量的作用。CPU輸出電壓驅(qū)動電子膨脹閥線圈，帶動閥體內(nèi)閥針上下移動，改變閥孔的間 隙，使閥體的流通截面積發(fā)生變化，通過改變制冷劑流過時的壓力，從而改變節(jié)流壓力和流量，使進入蒸發(fā)器的流量與壓縮機運行速度相適應(yīng)，達到精確調(diào)節(jié)制冷量 的目的。
2．優(yōu)點
壓縮機在高頻或低頻運行時對進入蒸發(fā)器的制冷劑流量要求不同。在高頻運行時要求進入蒸發(fā)器的流量大，以便迅速蒸發(fā)，提高制冷量，迅速降低房間溫度；在低頻運行時要求進入蒸發(fā)器的流量小，降低制冷量，以便維持房間溫度。
使用毛細管作為節(jié)流元件，由于節(jié)流壓力和流量為固定值，因而在一定程度上降低了變頻空調(diào)器的優(yōu)勢；而使用電子膨脹閥作為節(jié)流元件則滿足制冷劑流量變化的要 求，從而最大程度地發(fā)揮了變頻空調(diào)器的優(yōu)勢，提高了系統(tǒng)制冷量；同時具有流量控制范圍大、調(diào)節(jié)精確、可以使制冷劑正反兩個方向流動等優(yōu)點。
3．適用范圍
如果電子膨脹閥的開度控制不好（即和壓縮機轉(zhuǎn)速不匹配），制冷量會下降甚至低于使用毛細管作為節(jié)流元件的變頻空調(diào)器。
使用電子膨脹閥的變頻空調(diào)器，由于在運行過程中需要同時調(diào)節(jié)兩個變量，這也要求室外機主板上的CPU有很高的運算能力，同時電子膨脹閥與毛細管相比成本較高，因此一般使用在高檔空調(diào)器中。
4．實物外觀及安裝位置
電子膨脹閥實物外觀及安裝位置如圖1-51所示，通常是垂直安裝在室外機制冷系統(tǒng)中。引線，其中有2根引線連在一起為公共端，接電源直流12V，余下4根引線接CPU控制部分；另一種為5根引線，1根為公共端，接直流12V，余下4根接CPU控制部分。
測量時使用萬用表電阻擋，黑表筆接公共端，紅表筆測量4根控制引線，阻值應(yīng)相等，為44Ω，4根控制引線之間的阻值為88Ω，結(jié)果見表1-5（說明：測量方法和步進電機線圈相同）。
三、PTC電阻
1．作用
PTC電阻為正溫度系數(shù)熱敏電阻，阻值隨溫度上升而變大，其與室外機主控繼電器觸點并聯(lián)。室外機初次通電時，主控繼電器因無工作電壓，觸點斷開，交流 220V電壓通過PTC電阻對濾波電容充電，PTC電阻通過電流時由于溫度上升阻值也逐漸變大，從而限制充電電流，防止由于電流過大造成空調(diào)器插頭與插座 間打火。在室外機供電正常后，CPU控制主控繼電器觸點吸合，PTC電阻便不起作用。
2．實物外觀及安裝位置
PTC電阻的實物外觀為黑色的長方體，共有兩個引腳，安裝在室外機主板主控繼電器附近，引腳與繼電器觸點并聯(lián)，如圖1-53所示。
3．測量方法
PTC電阻使用型號通常為25℃/47Ω，常溫下測量阻值為50Ω左右，表面溫度較高時測量阻值為無窮大。其常見故障為開路，即常溫下測量阻值為無窮大。
由于PTC電阻的兩個引腳與室外機主控繼電器的兩個觸點并聯(lián)，因此使用萬用表電阻擋測量繼電器的兩個端子就相當于測量PTC電阻的兩個引腳，測量方法如圖1-54所示。
四、硅橋
1．作用與常用型號
硅橋的內(nèi)部為4個整流二極管組成的橋式整流電路，將交流220V電壓整流成為直流300V電壓。
硅橋的常用型號為S25VB60，“25”的含義為最大正向整流電流25A ，“60”的含義為最高反向工作電壓600V。
2．實物外觀及安裝位置
硅橋的實物外觀及安裝位置如圖1-55所示。硅橋工作時需要通過較大的電流，功率較大，有一定的熱量，因此它與模塊一起固定在大面積的散熱片上。
3．引腳
硅橋共有4個引腳，分別為兩個交流輸入端和兩個直流輸出端。兩個交流輸入端接交流220V，使用時沒有極性之分；兩個直流輸出端中的正極經(jīng)濾波電感接濾波電容正極，負極直接與濾波電容負極連接。
4．分類及引腳辨認方法
硅橋根據(jù)外觀分類常見有兩種：方形和扁形，實物如圖1-56所示。
方形：其中的一角有豁口，對應(yīng)引腳為直流正極，對角線引腳為直流負極，其他兩個引腳為交流輸入端。
扁形：其中一側(cè)有一個豁口，對應(yīng)引腳為直流正極，中間兩個引腳為交流輸入端，最后一個引腳為直流負極。
5．測量方法
由于硅橋內(nèi)部為4個大功率的整流二極管，因此測量時應(yīng)使用萬用表二極管擋。
（1）測量正、負端子
測量過程如圖1-57所示，相當于測量串聯(lián)的D1和D4（或串聯(lián)的D2和D3）。
紅表筆接正極，黑表筆接負極，為反向測量，結(jié)果為無窮大；紅表筆接負極，黑表筆接正極，為正向測量，結(jié)果為823mV。
（2）測量正極、兩個交流輸入端
測量過程如圖1-58所示，相當于測量D1、D2。
紅表筆接正極，黑表筆接交流輸入端，為反向測量，兩次結(jié)果相同，應(yīng)均為無窮大；紅表筆接交流輸入端，黑表筆接正極，為正向測量，兩次結(jié)果應(yīng)相同，均為452mV。
（3）測量負極、兩個交流輸入端
測量過程如圖1-59所示，相當于測量D3、D4。
紅表筆接負極，黑表筆接交流輸入端，為正向測量，兩次結(jié)果相同，均為452mV；紅表筆接交流輸入端，黑表筆接負極，為反向測量，兩次結(jié)果相同，均為無窮大。 （4）測量交流輸入端子
測量過程如圖1-60所示，相當于測量反方向串聯(lián)的D1和D2（或D3和D4），由于為反向串聯(lián)，因此正反向測量結(jié)果應(yīng)均為無窮大。
6．測量說明
①測量時應(yīng)將4個端子的引線全部拔下。
②上述測量方法使用數(shù)字萬用表。如果使用指針萬用表，選擇R×1k擋，測量時紅、黑表筆所接端子與上述方法相反，得出的規(guī)律才會一致。
③不同的硅橋、不同的萬用表正向測量時，得出結(jié)果的數(shù)值會不相同，但一定要符合內(nèi)部4個整流二極管連接特點所構(gòu)成的規(guī)律。
④同一硅橋、同一萬用表正向測量內(nèi)部二極管時，結(jié)果數(shù)值應(yīng)相同（如本次測量為452mV）。測量硅橋時不要只記得出的數(shù)值，要掌握規(guī)律。
⑤硅橋常見故障為內(nèi)部4個二極管全部擊穿或某個二極管擊穿，開路損壞的比例相對較少。
五、濾波電感
4．測量方法
圖1-62所示為測量濾波電感的方法，測量時使用萬用表電阻擋，測量阻值約1Ω。
由于濾波電感位于室外機底部，且外部有鐵殼包裹，直接測量其接線端子不是很方便，檢修時可以測量兩個連接引線的插頭阻值。
5．常見故障
①濾波電感安裝在室外機底部，在制熱模式下化霜過程中產(chǎn)生的冷凝水將其浸泡，一段時間之后（安裝5年左右）引起絕緣阻值下降，通常在低于2MΩ時，會出現(xiàn)空調(diào)器通上電源之后空氣開關(guān)跳閘的故障。
②由于繞制濾波電感線圈的線徑較粗，很少有開路損壞的故障。而其工作時通過的電流較大，接線端子處容易產(chǎn)生熱量，將連接引線燒斷，出現(xiàn)室外機無供電的故障。
③濾波電感如果鐵芯與線圈松動，在壓縮機工作時會產(chǎn)生比較刺耳的噪聲，有些故障表現(xiàn)為壓縮機低頻運行時噪聲小，壓縮機高頻運行時噪聲大，容易誤判為壓縮機故障，在維修時需要注意判斷。
六、濾波電容
1．作用
濾波電容實際為容量較大（約2 000μF）、耐壓較高（約直流400V）的電解電容。根據(jù)電容“通交流、隔直流”的特性，對濾波電感輸送的直流電壓再次濾波，將其中含有的交流成分直接入地，使供給模塊P、N端的直流電壓平滑、純凈，不含交流成分。
2．引腳
電容共有兩個引腳，即正極和負極。正極接模塊P端子，負極接模塊N端子，負極引腳對應(yīng)有“日”狀標志?！?br> 3．分類
濾波電容按電容個數(shù)分類，有兩種類型：單個電容或幾個電容并聯(lián)組成，實物外觀如圖1-63所示。
單個電容：由1個耐壓400V、容量2 200μF左右的電解電容，對直流電壓濾波后為模塊供電，常見于早期壁掛式或目前柜式的變頻空調(diào)器，電控盒內(nèi)設(shè)有專用安裝位置。
幾個電容并聯(lián)：由2-4個耐壓400V、容量560μF左右的電解電容并聯(lián)組成，對直流電壓濾波后為模塊供電，總?cè)萘繛閱蝹€電容標注容量相加，常見于目前生產(chǎn)的變頻空調(diào)器，直接焊在室外機主板上。
4．測量方法
由于濾波電容容量較大，使用萬用表檢測難以準確判斷，通常直接代換試機。其常見故障為容量減小引發(fā)屢燒模塊故障，在實際維修中損壞比例較小。
需要注意的是，由于濾波電容的容量較大，不能像檢測定頻空調(diào)器的壓縮機啟動電容一樣，直接短路其兩個引腳，否則濾波電容將會發(fā)出很大的放電聲音，甚至能將螺絲刀桿打出一個豁口。
5．注意事項
濾波電容正極連接模塊P端子，負極連接N端子，引線不能接錯。引線接反時，如濾波電容內(nèi)存有直流300V電壓，將直接加在模塊內(nèi)部與IGBT開關(guān)管并聯(lián)的續(xù)流二極管兩端，瞬間將模塊炸裂。
如濾波電容未存有電壓，不會損壞模塊，但濾波電容正極經(jīng)模塊內(nèi)部的續(xù)流二極管接濾波電容的負極，相當于直流300V電壓短路，在室外機上電時，PTC電阻 由于后級短路電流過大，阻值變?yōu)闊o窮大，室外機無工作電源，室內(nèi)機由于檢測不到室外機發(fā)送的通信信號，2min后斷開室外機供電，報“通信故障”的故障代 碼。
七、變頻壓縮機
變頻壓縮機的實物外觀及安裝位置如圖1-64所示。
1．作用
變頻壓縮機是制冷系統(tǒng)的心臟，通過運行使制冷劑在制冷系統(tǒng)中保持流動和循環(huán)，它由三相異步電機和壓縮系統(tǒng)兩部分組成，模塊輸出頻率與電壓均可調(diào)的模擬三相交流電為三相異步龜機供電，電機帶動壓縮系統(tǒng)工作。
模塊輸出電壓變化時電機轉(zhuǎn)速也隨之變化，轉(zhuǎn)速變化范圍為1500～9000/min，壓縮系統(tǒng)的輸出功率（即制冷量）也發(fā)生變化，從而達到在運行時調(diào)節(jié)制冷量的目的。
2．引線作用
變頻壓縮機引線實物如圖1-65所示，無論是交流變頻壓縮機還是直流變頻壓縮機，均有3個接線端子，標號分別為U、V、W，和模塊上的U、V、W 3個接線端子對應(yīng)連接。
交流變頻空調(diào)器在更換模塊或壓縮機時，如果U、V、W接線端子由于不注意插反導(dǎo)致不對應(yīng)，壓縮機則有可能反方向運行，引起不制冷故障，調(diào)整方法和定頻空調(diào)器三相渦旋壓縮機相同，即調(diào)整任意兩根引線的位置。
直流變頻空調(diào)器如果U、V、W接線端子不對應(yīng)，壓縮機啟動后室外機CPU檢測轉(zhuǎn)子位置錯誤，報出“壓縮機位置保護”或“直流壓縮機失步”的故障代碼。
3．分類
根據(jù)工作方式主要分為直流變頻壓縮機和交流變頻壓縮機。
直流變頻壓縮機：使用無刷直流電機，工作電壓為連續(xù)但極性不斷改變的直流電。
交流變頻壓縮機：使用三相異步電機，工作電壓交流30^-220V、頻率15.120Hz，轉(zhuǎn)速1500～9000r/min。
4．測量方法
測量過程如圖1-66所示，使用萬用表電阻擋測量3個接線端子之間的阻值，VW、VU、UW間的阻值相等，即Rvw=Rvu=Ruw，阻值為1.5Ω左右。
5．常見故障
實際維修中變頻空調(diào)器壓縮機和定頻空調(diào)器壓縮機相比，故障率較低，原因為室外機電控系統(tǒng)保護電路比較完善，故障主要是壓縮機啟動不起來（卡缸）或線圈對地短路等。
第六節(jié) 功率模塊
功率模塊是變頻空調(diào)器電控系統(tǒng)中較重要的器件之一，也是故障率較高的一個器件，屬于電控系統(tǒng)特殊器件之一，本應(yīng)歸納到本章第5節(jié)，但由于知識點較多，因此單設(shè)一節(jié)進行詳細說明。
一、基礎(chǔ)知識
1．作用
功率模塊可以簡單地看作是電壓轉(zhuǎn)換器。室外機主板CPU輸出6路信號，經(jīng)功率模塊內(nèi)部驅(qū)動電路放大后控制IGBT開關(guān)管的導(dǎo)通與截止，將直流300V電壓轉(zhuǎn)換成與頻率成正比的模擬三相交流電（交流30～220V、頻率15～120Hz），驅(qū)動壓縮機運行。
三相交流電壓越高，壓縮機轉(zhuǎn)速及輸出功率（即制冷效果）也越高；反之，三相交流電壓越低，壓縮機轉(zhuǎn)速及輸出功率（即制冷效果）也就越低。三相交流電壓的高低由室外機CPU輸出的6路信號決定。
2．功率模塊實物外觀
嚴格意義的功率模塊如圖1-67所示，它是一種智能模塊，將IGBT連同驅(qū)動電路和多種保護電路封裝在同一模塊內(nèi)，從而簡化了設(shè)計，提高了穩(wěn)定性。功率模塊只有固定在外圍電路的控制基板上，才能組成模塊板組件。
3．功率模塊組成
在實際應(yīng)用中，功率模塊通常與控制基板組合在一起。如三菱一種型號為PM20CTM60的功率模塊，與帶開關(guān)電源功能的控制基板組合，如圖1-68所示，即組成帶開關(guān)電源功能的功率模塊板組件。
本書所稱的“模塊”，就是由功率模塊和控制基板組合而成的模塊板組件。
4．固定位置
由于模塊工作時產(chǎn)生很高的熱量，因此設(shè)有面積較大的鋁制散熱片，并固定在上面，中間有絕緣墊片（實物如圖1-69所示），設(shè)計在室外機電控盒里側(cè)，室外風扇運行時帶走鋁制散熱片表面的熱量，間接為模塊散熱。
二、輸入與輸出電路
圖1-70（a）所示為模塊輸入與輸出電路的方框圖，圖1-70（b）所示為實物圖。
說明：直流300V供電回路中，在實物圖上未顯示PTC電阻、室外機主控繼電器及濾波電感等元器件。
1．輸入部分
①P、N：由濾波電容提供直流300V電壓，為模塊內(nèi)部開關(guān)管供電，其中P端外接濾波電容正極，內(nèi)接上橋3個IGBT開關(guān)管的集電極；N端外接濾波電容負極，內(nèi)接下橋3個IGBT開關(guān)管的發(fā)射極。
②15V：由開關(guān)電源提供，為模塊內(nèi)部控制電路供電。
③6路驅(qū)動信號：由室外機CPU提供，經(jīng)模塊內(nèi)部控制電路放大后，按順序驅(qū)動6個IGBT開關(guān)管的導(dǎo)通與截止。
2．輸出部分
①U、V、W：上橋IGBT與下橋IGBT的中點，輸出與頻率成正比的模擬三相交流電，驅(qū)動壓縮機運行。
②FO（保護信號）：當模塊內(nèi)部控制電路檢測到過熱、過流、短路、15V電壓低4種故障時，輸出保護信號至室外機CPU。
三、常見模塊形式及特點
國產(chǎn)變頻空調(diào)器從問世到現(xiàn)在大約有10年的時間，在此期間出現(xiàn)了許多新改進的機型。模塊作為重要部件，也從最初只有模塊的功能，到集成CPU控制電路，再到目前常見的模塊控制電路一體化，經(jīng)歷了很多技術(shù)上的改變。
1．只具有功率模塊功能的模塊
實物如圖1-71所示，代表有海信KFR-4001 GWBP、海信KFR-3 501 GWBP等機型，此類模塊多見于早期的交流變頻空調(diào)器。
使用光耦傳遞6路驅(qū)動信號，直流15V電壓由室外機主板提供（分為單路15V供電和4路15V供電兩種）。模塊的常見型號為三菱PM20CTM060，可以稱其為第二代模塊，其最大負載電流20A P最高工作電壓600V，設(shè)有鋁制散熱片，目前己經(jīng)停止生產(chǎn)。
2．帶開關(guān)電源的模塊
實物如圖1-72所示，代表有海信KFR-2601 GWBP、美的KFR-26GWBPY R等機型，此類模塊多見于早期的交流變頻空調(diào)器，在只有功率模塊功能的模塊板基礎(chǔ)上改進而來。
該類模塊的模塊板增加了開關(guān)電源電路，次級輸出4路直流15V和1路直流12V兩種電壓：直流15V電壓直接供給模塊內(nèi)部控制電路；直流12V電壓輸出至室外機主板7805穩(wěn)壓塊，為室外機主板供電，室外機主板則不再設(shè)計開關(guān)電源電路。
模塊的常見型號同樣為三菱PM20CTMO60，由于此類模塊已停止生產(chǎn)，而市場上還存在大量使用此類模塊的變頻空調(diào)器，為供應(yīng)配件，目前有改進的模塊作為配件出現(xiàn)，如使用東芝或三洋的模塊，東芝型號為IPMPIG20J503L。
3．集成CPU控制電路的模塊
實物如圖1-73所示，代表有海信KFR-26GW/11BP等機型，此類模塊多見于目前生產(chǎn)的交流變頻空調(diào)器或直流變頻空調(diào)器。
該類模塊的模塊板集成CPU控制電路，室外機電控系統(tǒng)的弱信號控制電路均在模塊板上處理和運行。室外機主板只是提供模塊板所必需的直流15V（模塊內(nèi)部控制電路供電）、5V（室外機CPU和弱信號電路供電）電壓，以及傳遞通信信號、驅(qū)動繼電器等功能。
該類模塊的生產(chǎn)廠家有三菱、三洋、飛兆等，可以稱其為第三代模塊，與使用三菱PM20CTM060系列的模塊相比，有著本質(zhì)區(qū)別：一是6路信號為直接驅(qū) 動，中間不再需要光耦，這也為集成CPU提供了必要的條件；二是成本較低，通常為非鋁制散熱片；三是模塊內(nèi)部控制電路使用單電源直流15V供電；四是內(nèi)部 可以集成電流檢測電阻元件，與外圍元器件電路即可組成電流檢測電路。
4．控制電路和模塊一體化的模塊
實物如圖1-74所示，代表有美的KFR-35GWBP2DNIY H（3）、三菱重工KFR-35GW/AIBP等機型，此類模塊多見于目前生產(chǎn)的交流變頻空調(diào)器、直流變頻空調(diào)器及全直流變頻空調(diào)器，也是目前比較常見的 一種類型，在集成CPU控制電路模塊的基礎(chǔ)上改進而來。
模塊、室外CPU控制電路、弱信號處理電路、開關(guān)電源電路、濾波電容、硅橋、通信電路、PFC電路、繼電器驅(qū)動電路等，也就是說室外機電控系統(tǒng)的所有電路均集成在一塊電路板上，只需配上傳感器、濾波電感等少量外圍元器件即可以組成室外機電控系統(tǒng)。
該模塊的生產(chǎn)廠家有三菱、三洋、飛兆等，可以稱其為第四代模塊，是目前最常見的控制類型，由于所有電路均集成在一塊電路板上，因此在出現(xiàn)故障后維修時也最簡單。
四、分類
根據(jù)CPU輸出6路驅(qū)動信號至模塊內(nèi)部控制電路的過程，模塊可分為使用光耦耦合與直接驅(qū)動兩種。
1．6路信號使用光耦耦合的模塊特點
該類模塊的實物外觀如圖1-71和圖1-72所示。
①通常用于早期生產(chǎn)的交流變頻空調(diào)器。
②CPU輸出的6路信號經(jīng)光耦耦合至模塊內(nèi)部控制電路，模塊輸出的保護信號也是經(jīng)光耦耦合至CPU，即CPU電路與模塊內(nèi)部電路相互隔離。
③模塊與CPU控制電路通常設(shè)計在兩塊電路板上，使用排線連接。
④模塊內(nèi)部控制電路使用的直流15V電壓通常為4路供電。
⑤模塊通常與開關(guān)電源電路設(shè)計在一塊電路板上。
2. 6路信號直接驅(qū)動的模塊特點
該類模塊的實物外觀如圖1-73和圖1-74所示。
①通常用于目前生產(chǎn)的交流變頻空調(diào)器或直流變頻空調(diào)器。
②CPU輸出的6路信號直接送至模塊內(nèi)部控制電路，中間無光耦。
③模塊通常與CPU控制電路集成到一塊電路板上面。
④模塊內(nèi)部控制電路使用的直流15V電壓通常為單路供電。
⑤體積更小，智能化程度更高，成本更低，且不易損壞（指模塊內(nèi)部IGBT開關(guān)管不易損壞）。
⑥模塊內(nèi)部集成電流檢測電路或外置模塊電流檢測電阻，只需外圍電路放大信號，即可輸送至CPU電流檢測引腳。
五、模塊測量方法
無論何種類型的模塊，使用萬用表測量時，內(nèi)部控制電路工作是否正常不能判斷，只能對內(nèi)部6個開關(guān)管做簡單的檢測。
從圖1-75所示的模塊內(nèi)部IGBT開關(guān)管簡圖可知，萬用表顯示值實際為IGBT開關(guān)管并聯(lián)6個續(xù)流二極管的測量結(jié)果，因此應(yīng)選擇二極管擋，且P、N、U、V、W端子之間應(yīng)符合二極管的特性。
（1）測量P、N端子
測量過程如圖1-76所示，相當于Dl和D2（或D3和D4、D5和D6）串聯(lián)測量。
紅表筆接P端、黑表筆接N端，為反向測量，結(jié)果為無窮大；紅表筆接N端、黑表筆接P端，為正向測量，結(jié)果為733mV。。
如果正反向測量結(jié)果均為無窮大，為模塊P、N端子開路；如果正反向測量接近0MV、為模塊P、N端子短路。
（2）測量P與u、V、w端子
相當于測量D1、D3、D5。
紅表筆接P端，黑表筆接u、V、w端，測量過程如圖1-77（a）所示，為反向測量，3次結(jié)果相同，應(yīng)均為無窮大。
紅表筆接u、V、w端，黑表筆接P端，測量過程如圖1-77（b）所示，為正向測量，3次結(jié)果相同，應(yīng)均為406mV。
如果反向測量或正向測量時P與U、V、W端結(jié)果接近0mv，則說明模塊PU、PV、PW端擊穿。實際損壞時有可能是PU、PV端正常，只有PW端擊穿。
（3）測量N與U、V、W端子
相當于測量D2、D4、D6。
紅表筆接N端，黑表筆接U. V、W端，測量過程如圖1-78（a）所示，為正向測量，3次結(jié)果相同，應(yīng)均為407mV。
紅表筆接U、V、W端，黑表筆接N端，測量過程如圖1-78（b）所示，為反向測量，3次結(jié)果相同，應(yīng)均為無窮大。
如果反向測量或正向測量時，N與U、V、W端結(jié)果接近0mv，則說明模塊NU、NV、NW端擊穿。實際損壞時有可能是NU、NW端正常，只有NV端擊穿。
（4）測量U、V、W端子
測量過程如圖1-79所示，由于模塊內(nèi)部無任何連接，U、V、W端子之間無論正反向測量，結(jié)果相同，應(yīng)均為無窮大。如果結(jié)果接近0mv，則說明UV、UW、VW端擊穿。實際維修時U、V、W端之間擊穿損壞的比例較小。
六、測量說明
①測量時應(yīng)將模塊上的P、N端子濾波電容供電引線，U、V、W端子壓縮機線圈引線全部拔下。
②上述測量方法使用數(shù)字萬用表。如果使用指針萬用表，選擇R×1k擋，測量時紅、黑表筆所接端子與上述方法相反，得出的規(guī)律才會一致。
③不同的模塊、不同的萬用表正向測量時得出的結(jié)果數(shù)值會不相同，但一定要符合內(nèi)部6個續(xù)流二極管連接特點所組成的規(guī)律。同一模塊、同一萬用表正向測量P與U、V、W端或N與U、V、W端時，結(jié)果數(shù)值應(yīng)相同（如本次測量為406mV）。
④P、N端子正向測量得出的結(jié)果數(shù)值應(yīng)大于P與U、V、W端或N與U、V、W端得出的數(shù)值。
⑤測量模塊時不要死記得出的數(shù)值，要掌握規(guī)律。
⑥模塊常見故障為PN、PU（或PV、PW）、NU（或NV、NW）端子擊穿，其中PN端子擊穿的比例最高。
⑦純粹的模塊為一體化封裝，如內(nèi)部IGBT開關(guān)管損壞，只能更換整個模塊板組件。
⑧模塊與控制基板（電路板）焊接在一起，如模塊內(nèi)部損壞，或電路板上的某個元器件損壞但檢查不出來，也只能更換整個模塊板組件。
