【空调晶体管控制是什么意思】逆变器空调特有装置是什么？看完这篇文章就知道了。

变频空调的固有部件主要有变频压缩机、智能电源模块、电子膨胀阀三种。

变频压缩机

变频压缩机是变频空调的关键部件，可根据机械结构分为涡旋压缩机和双转子旋转式压缩机。根据电气结构，可分为交流变频压缩机和直流电源变频压缩机。在《空调器维修从入门到精通(第2版)》本书中介绍了涡旋压缩机和双转子旋转式压缩机的工作原理，下面介绍了它们的电气性能。

1.交流变频压缩机

交流变频压缩机电机和普通机柜空调使用的三相交流电机的配置基本相同。但是不同的是，输入电压是脉冲电压。

2直流变频压缩机

直流变频空调的压缩机采用直流变频压缩机。直流变频压缩机电机使用与普通三相异步电机具有相同定子结构的三相四极直流无刷电机，但转子结构使用四极永磁。

(1)工作原理

正常工作时，变频模块向直流电机定子侧提供直流电流，形成磁场，该磁场与转子磁铁相互作用，产生电磁转矩。转子不需要二次电流，因此损耗小，功率因数高，但转子使用永磁体，因此成本比交流变频压缩机高。由于无刷电机具有彼此为120的三个绕组U、V、W(国内习惯上用A、B、C表示)，因此功率放大器使用三相半桥放大器，以确保每根绕组有电流流动，如图1-3所示。

图1-3三相导电恒星三相六相状态直流电动机结构图

提示

在图1-3中，功率管VT1、VT3、VT5是高级放大器(也称为上桥臂)，功率管VT2、VT4、VT6是低端放大器(也称为下桥臂)。从20世纪60年代末开始，功率管包括晶闸管(SCR)、栅极截止晶闸管(GTO)、双极功率晶体管(BJT)、金属氧化物场效应晶体管(MOSFET)、静电感应晶体管(SITH)和静电感应晶闸管

当VT1、VT4打开时，VCC(300V电压)通过VT1、绕组U和V、VT4构成电路，传导电流从绕组U通过绕组V流动，通过绕组U、V的电流产生磁场驱动转子旋转。当VT1、VT6打开时，VCC通过VT1、绕组U和W、VT6构成电路，传导电流从绕组U通过绕组W流动，通过绕组U、W的电流产生磁场驱动转子旋转。当VT3、VT6打开时，VCC通过VT3、绕组V和W、VT6构成电路，传导电流从绕组V通过绕组W流动，通过绕组V、W的电流产生磁场驱动转子旋转。当VT3、VT2打开时，VCC通过VT3、绕组V和U、VT2构成电路，传导电流从绕组V通过绕组U流动，通过绕组V、U的电流产生磁场驱动转子旋转。当VT5、VT2打开时，VCC通过VT5、绕组W和U、VT2构成电路，传导电流从绕组W通过绕组U流动，通过绕组W、U的电流产生磁场驱动转子旋转。当VT5、VT4打开时，VCC通过VT5、绕组W和V、VT4构成电路，通过绕组W、V的电流产生磁场驱动转子旋转。

注意

半桥上的两个电源管(如VT1、VT2)不能同时打开。否则，可能会发生电源短路。

(2)电子整流(相)

为了保证直流无刷电机的平稳运行，必须准确检测转子的磁极位置，使用电子开关(功率管)切换多根绕组的供电方式，获得持续前进的动力。最初，位置检测是通过在电机内部安装霍尔元件类型位置传感器而产生的相位信号来实现的。近年来，位置检测是通过检测直流无刷电机不通电的绕组中产生的检测电压来实现的。这种检测方法取消了位置传感器，不仅结构简单，还提高了电机的寿命。因此，变频空调的压缩机电机几乎都用后一种方法改变方向。

(3)未经授权的速度调节

由于使用直流电源，电机的速度必须依靠调节添加到电机两端的电压，使用PWM脉冲调节添加到电机两端的电压更容易。当PWM脉冲的占空比达到最大值时，添加到电机两端的电压最大，电机速度最高，PWM脉冲的占空比由CPU输出的调速信号控制。CPU输出的调速信号由温控信号和温度传感器生成的温度检测信号控制。

常见缺陷和测试

(1)一般障碍

压缩机异常后出现的常见故障：第一，压缩机无法正常工作，显示压缩机过流/过热错误代码。第二，压缩机无法正常工作，显示智能电源模块(IPM)异常错误代码。第三，压缩机不工作，显示负载电流故障代码。四、噪音大；第五，冷却效果下降。

(2)检测错误

变频压缩机的检测与普通空调中使用的压缩机检测方法基本相同，但在测量压缩机电机绕组电阻时要注意，三绕组的电阻值完全相同。

智能电源模块(IPM)

IPM是英语智能电源模块的缩写，翻译为智能电源模块。典型的IPM是将绝缘栅双极晶体管(IGBT)、高压绝缘栅双极晶闸管(HVIGBT)与驱动电气相结合的电力管道。

路、保护电路等构成，如图1-4(a)所示。当然，不同型号的IPM，其内部具有的功能会有所不同。图1-4(b)是 80DC01SPDU 模块的实物图，该模块上不仅有功率管及其驱动电路，而且还设置了低压电源电路，不仅可以满足IPM模块驱动电路供电需要，而且通过连接器为室外机电路板提供12V和5V直流工作电压。

图1-4 典型的IPM

1.IPM的特点

变频空调器采用的IPM一般具有以下特点。

① 集成度高。IPM作为功率集成电路产品，使用表面贴装技术将三相桥臂的6个IGBT型功率管及其控制电路、保护电路集成在一个模块内，具有体积小、功能多、可靠性高、价格便宜等优点。

② 保护功能完善。目前，变频空调器采用的IPM都具有过流(OC)保护、短路(SC)保护、驱动电路供电欠压(UV)保护、过热(OH)保护功能。过热保护功能是为了防止IGBT、续流二极管过热损坏。

③ 内含故障保护信号输出(ALM)电路。ALM电路是向外部输出故障报警的一种功能电路，当IPM过热、下桥臂过流以及驱动电路的供电欠压保护电路动作时，通过向室外微处理器输出异常信号，使室外微处理器能及时停止系统，实现保护，以免故障扩大。

2.IPM的主要参数

为了保证 IPM 长期安全、可靠地工作，选择和使用 IPM 时，应当根据系统实际情况选择参数正确的IPM。

(1)IGBT的最大耐压值VCES

最大耐压值应按略大于直流电压的2倍选择，如直流电压为300V，则要求IPM的IGBT耐压值为600V以上。

(2)IGBT的额定电流值IC及集电极(c极)峰值电流IcP

IcP应根据电机的峰值电流而定，而电机的峰值电流与电机的额定功率、效率、线电压以及功率因数有关。

(3)IGBT的开关频率fPWM

尽可能选择开关频率高一些的IGBT。

(4)IPM的最小死区时间tdead

激励信号的死区时间不能小于模块的最小死区时间tdead。

除了上述主要参数以外，还有其他一些参数也需要考虑，如IGBT的最大结温tj等。为了确保IGBT能够长时间正常工作，必须通过散热片或风扇为IPM散热。

3.IPM输出电压的调整方式

近年来，为了进一步提高变频模块的工作效率，变频空调器逐步从单纯的PWM控制改为PWM+PAM混合控制方式，即较低速时采用PWM控制，保持电压/频率(V/f)为一定值;当转速大于一定值后，将调制度固定在最大值附近，通过改变直流斩波器的导通占空比的大小，提高变频模块的输入直流电压值，从而保持变频模块输出电压和转速成比例，这一区域称为 PAM 区。采用混合控制方式后，变频模块的输入功率因数、电机效率、装置综合效率都比单独采用PWM技术的空调器有较大幅度的提高。

4.典型故障与检测

(1)典型故障

IPM异常后产生的主要典型故障：一是压缩机不运转，显示IPM异常故障代码;二是压缩机不运转，显示负载电流大故障代码;三是压缩机不运转，显示无电路或无负载的故障代码。

提示

有的IPM还产生12V等电压，所以此类模块损坏后，会导致室外机CPU电路因没有供电而不工作，从而会产生空调器不工作故障，并且显示通信异常故障代码。

(2)故障检测

IPM检测的主要方法有直观检查法、电压测量法、电阻测量法和代换法4种。若采用示波器测量它的输出端信号波形效果会更好。因IPM最常见的故障现象是功率管损坏，下面以80DC01SPDU模块为例介绍功率管的检测方法，测量方法与步骤如图1-5所示。

首先，将数字万用表置于二极管挡(PN结压降测量挡)，测量300V供电端子与地间的正向导通压降为0.403V，反向导通压降为无穷大(显示的数字为1)，如图1-5(a)所示。

然后，将数字万用表置于二极管挡，测量U、V、W 3个输出端子与300V供电端子P+间的正向导通压降为0.448V，反向导通压降为无穷大(显示的数字为1)，如图1-5(b)所示。

接下来，将数字万用表置于二极管挡，测量 U、V、W 3 个输出端子与接地端子 P−间的正向导通压降为0.448V，反向导通压降为无穷大(显示的数字为1)，如图1-5(c)所示。

若以上测量的导通压降为0或过小，说明功率管击穿或漏电;若正、反向都为无穷大，说明功率管开路或内部线路开路。

图1-5 IPM 模块的检测

电子膨胀阀

1.构成与工作原理

电子膨胀阀主要由步进电机和针形阀组成。针形阀由阀杆、阀针和节流孔组成。电子膨胀阀的内部构成和实物外形如图1-6所示。步进电机运转后改变针形阀开启度，使制冷剂流量根据空调器工作状态自动调节，提高了蒸发器的工作效率，保证空调器实现最佳的制冷效果。

图1-6 电子膨胀阀的构成与实物图

图1-7所示是电子膨胀阀的自动控制电路。传感器(负温度系数热敏电阻)对蒸发器出口管温度进行检测，产生的检测信号被微处理器(单片机)识别后，输出相应序列的运转指令，通过驱动电路放大后，为电子膨胀阀上步进电机的定子线圈供电，使线圈产生磁场驱动转子正转或反转。而电机转速由微处理器输出脉冲频率来决定，频率越高转速越快。当蒸发器出口管的温度升高，被传感器检测后提供给微处理器，微处理器控制电机反转，带动阀杆和阀针向上移动，节流孔增大，制冷剂的流量按比例增加;当蒸发器出口管的温度降低，被传感器检测后提供给微处理器，微处理器控制电机正转，带动阀杆和阀针向下移动，节流孔变小，制冷剂的流量按比例减小。这样，根据空调器制冷(热)效果来调节制冷剂的流量，进而调节冷凝器和蒸发器压差比，提高了蒸发器的工作效率，实现制冷(热)最佳效果的自动控制。

2.常见故障与检测

(1)常见故障

电子膨胀阀异常后引起制冷剂泄漏或堵塞，造成不制冷或制冷效果差的故障。

(2)故障原因及检测

检修电子膨胀阀异常引起制冷效果差的故障时，先检查传感器是否正常，若不正常，维修或更换即可;若正常，再检修膨胀阀。此时，听膨胀阀能否发出“咔咔”的声音，若能，说明膨胀阀的阀芯被杂物卡住，清理杂物或更换膨胀阀即可;若没有“咔咔”声，用万用表电阻挡测电子膨胀阀驱动电机的线圈阻值，判断线圈是否正常，比如，海尔 KFR-25GW× 2/BFP变频空调器的电子膨胀阀的红-橙、红-白、棕-蓝、棕-黄线间的阻值为56Ω，而橙-白、蓝-黄线间的阻值为 112Ω，若阻值异常，则说明电机的线圈异常，需要更换膨胀阀电机或膨胀阀。若电机线圈的阻值正常，则检查驱动电路和微处理器电路。当然，也可以通过测量膨胀阀驱动电机的供电电压来确认故障部位，若电压正常，需要更换膨胀阀电机或膨胀阀;若电压不正常，检查驱动电路和微处理器电路。

图1-7 电子膨胀阀的自动控制电路

提示

电子膨胀阀进气口的过滤网脏或杂物过多引起堵塞时，可用酒精将它清洗干净后继续使用。