一、定频机技术简介
定频机和变频机的区别在于压缩机和电控上,定频系统的压缩机转速恒定,室内传至室外的信号为220V的交流电而比较容易测量。而变频机室内外之间通过通信来确定压缩机的转速,因而电控比较复杂,出现问题也比较难以确定。
美的定频机的室内机的电控与家用柜机和分体机原理基本一致,目前其软件
已经基本稳定。现行生产的机型主要包括嵌入式、一面出风式、风管式、天井式、壁挂式、柜式。简单的定频机室内机向室外传递以下信号(所有冷暖定频机都传递的信号及其顺序都一样):如下图。
压缩机 — 220V交流电,由室内机电控上的继电器输出;
四通阀 — 220V交流电,由室内机电控上的继电器输出(单冷机无此信号);
外风机 — 220V交流电,由室内机电控上的继电器输出;
零线N — 与上述输出形成电压,供给室外板检测。
美的U系列全都是定频机,这里我们把定频机的室内外机电控挑几个典型的来叙述一下,U系列电控我们以后就不再做介绍了。
常见的室内机电控实物如下图:
a、——显示板插子
b、——室外风机、压缩机、四通阀信号输出,220V。其中PRO为接零保护,当室外机有电控时,接到室外机电控板上。若室外机没有电控则直接把它和零线短接。
c、——室内风机输出,220V。
d、——水泵控制,220V。
e、——220V电源输入端。
f、——变压器220V输入端。
g、——变压器输出,16V交流电。
h、——T1
i、——T2
j、——水位开关输入插子。
对于3HP以下的机型,室外机只有一个压缩机接触器,用室内机电控上压缩机继电器直接控制压缩机接触器。
3HP的机子,由于使用三相电,室外机一般都有一个电流检测板,一方面检测压缩机电流,另一方面检测三相电相序。如下图:
电流检测板如下图:
a、——室内机红白黑三根线的输出到这两个端子上。
b、——发光二极管,用于显示室外机故障代码。
c、——输出到室内机电控的PRO上,由电控板上光耦控制,当室外机T3故障或相序保护时,光耦控制其断开,则室内机停机并显示室外机故障。
d、——接室内机零线。
e、——三相电输入,用于检测相序。
5HP的机子室外机一般有一块较大的电控板,用于控制室外风机转速及化霜等。
对于很多匹数较大的室外机来说,其室外机电控板功能较多,如:M系列的室外机电控及部分U系列室外机电控。不过一般室外板的功能比较简单,主要增加了如化霜、室外风机控制、压缩机保护等。如果在调试或运行中这些电控出现问题的话,应当先测量室内输出到室外机的信号有无错误。如果输入正常而输出不正常则可确定是电控板问题。
二、美的变频机技术简介
相对于定频机来说,变频机有启动电流小,调节范围宽,温度调节精度高,节能效果好,冷房暖房迅速等特点。对于商用空调来说,变频机最大的优点在于它避免了以往一开全开的浪费现象,它可以通过调节压缩机运转频率来调节能力输出,从而节约了电能。
1、变频空调原理介绍
美的变频空调的控制过程原理如下图:
这是一个交流 ~直流~交流的变换过程。交流电220V先通过桥堆整流电容滤波后变成300V的直流电,这300V的直流电一部分供给开关电源,
另一部分供给模块,模块的输出直接供给变频压缩机。模块的控制端口由开关电源的输出来控制,而开关电源的输出又受主控板控制,因此主控板通过开关电源控制模块输出,进而控制压缩机运转频率。
下面,我们就来详细的说一下其具体的变换过程:
(1)整流滤波电路:
变频机整流滤波如下图:
其实它就是一个线形整流滤波电路,只是在整流滤波电路前增加了一个滤波器和PTC保护电路和电抗器。
滤波器用于消除市电中的干扰。
由于滤波电容的容量特别大,初次上电时,电路中接近短路,很容易造成跳闸。加上PTC后,流过PTC的电流过大,PTC过热,电阻增大,使电流减小。约2秒后,电容充满电,电控输出使继电器吸合,PTC失去作用。
电抗器用于提高整个电路的功率因数,电容用于滤除干扰。
整流桥和滤波电容选用的容量都比较大。P、N输出300V左右的直流电,直接输出给变频模块。
①整流桥堆
普通整流桥堆如下图:
2和4是220V交流电输入端(无极性),1和3是直流电输出端(3为“+”,1为“-”)。
它内部集成了四个二极管,因此任何两个相邻的管脚之间都有一个二极管。在变频机的电控中,桥堆是一个比较容易损坏的元件,一般现象是被击穿而出现上电跳闸现象。测量桥堆有没有被击穿的方法是:用用万用表的“二极管”(或电阻档)档测量桥堆每两个相邻管脚,每两个相邻管脚之间正反测量两次。二极管正向导通时的电阻一般时300欧姆左右,反向为无穷大。如果测量正反向的电阻都为0的话,说明桥堆已经被击穿,需更换桥堆。
一般变频机中都使用2个桥堆,是为了提高功率因数。
目前在MDV-J140W(160)-510和MDV-280W/CS-810中使用的桥堆是富士桥堆,比较上述桥堆更加稳定。
②滤波电容
滤波电容相对来说是比较稳定的元件,它把桥堆后的脉动直流电变成比较平滑的直流电,然后直接输入到变频模块的P(“+”极)、N(“-”极)端。滤波电容如下图:
此电容板是变频水系统中使用的,它采用5个560uF/400V的电解电容并联以提高整体容量。3和4(Bridge)为桥堆整流后的输入端,1和2(IPM)为向模块的输出端。由于使用了多个电解电容,有时会发生电容爆裂现象。为了提高电路的可靠性,在MDV-J140W(160)-510和MDV-280W/CS-810中直接使用两个3300uF/400V的大电解电容。
(2)变频模块
变频模块是整个变频空调的核心,也是用弱电(主控板)控制强电(压缩机驱动电源)的关键。通常我们见到的模块上面都有一个电控板,这个电控板是开关电源。开关电源同模块一样属于变频机中比较重要的部件,与第二节中介绍的线形电源相比,开关电源使用体积小的高频变压器(一般可达几十千赫或几百千赫)替代了线形电源中笨重的工频变压器,因此开关电源具有体积小、效率高、设计灵活等特点,目前应用非常广泛。
开关电源将上述整流滤波后的直流电(300V)转换成高频的交流电,然后再转换成直流电。
模块电路如下图:
如上图:P和N输入的300V直流电压经过TOP233Y芯片及其外围电路后变成高频的交流电输出给开关电源变压器(高频变压器),高频变压器输出5路高频交流电经过D1、D2、D3、D4、D6和C10、C11、C12、C13、C16整流滤波之后输出给模块,其中一路变为12V和5V直流电通过CN1输出给主控板,用于给主控板供电。因此当此开关电源损坏后,主控板也无法动作,需更换模块。
主控板工作后,向模块的控制端口U+、V+、W+、U-、V-、W-输出压缩机频率控制信号来控制模块的输出。
模块与主控板间有10根线,分别为:W-、W+、V-、V+、U-、U+、地、+5V、+12V、模块保护。这里要学会测量其中的+5V和+12V信号,因为如果变频机没有动作的话,就可以迅速查出是主控板问题还是模块问题。
当模块保护线输出电压高于3.3V时说明模块有故障。
模块的内部是6个IGBT管(可以想象成6个三极管,用芯片输出的弱电来控制强电输出),这6个IGBT的控制端口对应U+、V+、W+、U-、V-、W-,共有三个输出端口,受主控板上DSP芯片输出信号控制后输出一定频率的强电信号直接供给变频压缩机。
注意:在更换模块或桥堆时,换上去的新模块或桥堆必须涂上导热胶并紧贴在散热片上。
2、美的变频空调的软件上的共同点(不包括自由拖和V系列):
1、当排气温度达到105℃时频率开始下降,压缩机顶部温度达到120℃时,压缩机内部的双金属片断开,室外机电控检测到断开信号后整机停机。当顶部温度下降到105℃时,频率保持现有状态。当排气温度降到90℃时,频率开始恢复。
2、室外风机与压缩机同时启动,但压缩机停止时,室外风机延时30秒关。
3、当电压降到190V左右时开始降频,降到150V左右时整机关,并显示电压保护。当电压高于270V时,整机关并显示电压保护。
4、限频因素很多,一般有:电压、电流、排气温度、室内Ts和T1之差、室外环境温度T4等。正常情况下,电压、电流、排气温度、Ts和T1之差限频并不是很频繁,而T4限频比较常见。制冷时,当T4处于35℃左右时会达到最大频率;制热时T4在3℃以下时会达到最大频率。
以上所涉及到的参数不同机型可能有所差异,但一般差别不大。