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变频空调电控系统基本原理简介一、基本概念·变频：顾名思义，就是改变频率的意思。该频率指的是压缩机的运行频率（f），是直接反映压缩机的转速（n）的一个参数。f=n/60。•压缩机的转速(n）：通常指的是压缩机里面的电机一分钟内所转的圈数。单位是rps。•如何改变压缩机转速（也即如何使压缩机变频运行）：从电机理论可以知道，不管是同步电机还是异步电机，其转速n都有以下公式决定：psnfn60在上式中，fs表示供给压缩机的电源频率，np表示压缩机电机的极对数。•为什么要改变压缩机转速：1）快速制冷/制热对空调的变频调速提出了要求。但定频空调是以固定的频率运行的，制冷/热能力一定2）从节约电能和提高舒适性方面均要求空调能够在不同的阶段输出不同的能力二、常用器件通过以上的分析，为什么要变频和如何变频——改变空调压缩机的工作电压的频率。但是我们的市电的电压和频率都是固定的，不可能进行改变，因此为了实现我们空调的变频就需要使用一些功率器件，将我们通用的50Hz的电源变为频率和电压均可调的电源。为什么频率改变时电压也要改变？当压缩机运转在不同的频率时，电机的反电动势是不一样的；这是电压需要改变的主要原因。另外，随着频率的上升，系统的压力也更大，因此需要的转矩也更大，电流也更大。什么是压缩机转矩？压缩机转矩就是压缩机为了克服负载的阻力产生的力矩（也叫负载力矩、负载转矩）和机械摩擦力产生的力矩（摩擦力矩）而输出的转矩。其实它是一种力矩，但为什么叫转矩？那是因为压缩机电机的机械运动均体现为旋转，该力矩是用来维持压缩机旋转的。在其他条件不变的情况下，当压缩机的输出转矩等于负载转矩+摩擦转矩时，压缩机就能够维持在当前的转速稳定运行；当压缩机输出转矩大于负载转矩+摩擦转矩时，压缩机的转速就会上升，直到建立新的平衡；当压缩的输出转矩小于负载转矩+摩擦转矩时，压缩机的转速就会下降，直到建立新的平衡。现在介绍一下常用的功率器件的基本特性和检测方法。1、整流桥以上为单相整流桥。下面介绍一下三相整流桥（缺一个整流桥的图片）1）作用：将50Hz的交流市电转化成直流电的功率器件。2）分类：按照不同的电源类型分为单相整流桥和三相整流桥，分别适用于单相电源供电的变频及核三相电源供电的变频机。3）主要参数：额定电流反向耐压值正向压降注意：一般的整流桥标称的工作电流是在整流桥温度为25度的情况下条件下的工作电流，实际工作起来以后整流桥的温度将大幅上升到70~80度，甚至90度都有可能，此时其能承受的工作电流将大大减小，因此选型时应该留有足够的裕量4）整流桥的检测：通过上面的整流桥的原理图我们知道，整流桥里面是由四个二极管（单相整流桥）或六个二极管（三相整流桥）组成，烧坏任何一个均无法正常工作，因此用万用表的二极管档检测就能够检测出整流桥的好坏。具体方法如下：将万用表调到测量二极管的档位，（1）将黑表笔固定在整流桥的正极输出端[带有（+）符号的输出端子，对于没有标注“+”符号的三相整流桥则是‘4’端子]，红表笔分别接触到整流桥的交流输入端[带有“~”符号的端子]，如果正常则万用表应该显示0.4~0.7V左右，如果显示0或无穷大则表示所测试的二极管已经烧坏。（2）将红表笔固定在整流桥的负极输出端[带有“-”符号的输出端子，对于没有标注“-”符号的三相整流桥则是‘5’端子]，黑表笔分别接触到整流桥的交流输入端[带有“~”符号的端子]，如果正常则万用表应该显示0.4~0.7V左右，如果显示0或无穷大则表示所测试的二极管已经烧坏。5）其他注意事项：整流桥由于是发热量很大的功率器件（1V*20A*4个），因此在使用时一定要将整流桥紧紧固定在散热器上，且整流桥跟散热器之间必须涂上导热性能好的硅脂，也就是常说的散热膏。否则工作一段时间后将很容易烧坏。2、智能功率模块（通常说的电源模块）下图更加简单明了：1）作用：通过接收到的从驱动芯片发来的控制信号将直流电转化成可供压缩机使用的频率可调、电压可调的交流电。2）分类：在我们空调上应用的来讲，一般可以按照电压等级来分成600V耐压和1200V耐压的模块，其中600V耐压/1200V耐压是指上图中的IGBT的耐压和里面的二极管的反向耐压。分别用在220V的单相电压供电的空调和380V三相电源供电的空调。3）主要参数：额定电流耐压值工作频率范围跟整流桥一样应该注意：一般的模块标称的工作电流是在模块温度为25度的情况下条件下的工作电流，实际工作起来以后模块温度将大幅上升到70~80度，甚至100度都有可能，此时其能承受的工作电流将大大减小，因此选型时应该留有足够的裕量耐压值也是模块选型时的一个非常重要的参数，它指的是模块P（+），N（-）间所能承受的最高电压。同时由于其工作时有很大的干扰，干扰电压也很高，因此实际工作时加在P（+）和N（-）间的直流电压一般不要太高，应留有100~200V的余量。当所选的模块的耐压值比实际的工作电压小时，就会很容易就击穿烧毁。一般来讲，用在单相220V电源的变频机的模块耐压一般为600V；用在三相380V电源的变频机的模块耐压一般为1200V。当然耐压越高越好，但是应该考虑性价比，不能无限制增大。4）智能功率模块的检测：从前面的简明图我们可以了解到，智能功率模块是由六对功率器件组组成三个功率变换桥，每对功率器件组又由一个二极管和一个IGBT构成。检测模块的好坏的其中一个方法跟检测整流桥的一样，采用万用表的二极管档进行检测模块各个桥臂的二极管特性。方法如下：将万用表的黑表笔固定在模块的P（+），红表笔分别接在模块的‘U’、’V’、’W’端，正常情况下万用表应该显示0.4V左右；测量下桥臂时的方法是将红表笔固定在模块的N（-），黑表笔分别接在模快的U、V、W端，正常情况下万用表应该显示0.4V左右；否则就有问题。还有一种可能就是模块里面的六个IGBT的控制电路有问题，导致三相电压输出不平衡，压缩机工作异常。但是该异常在不带电工作的情况下用万用表是检测不出来，只有设法让它运转起来测量三相的输出电压，看两两之间是否平衡（在保证其他控制板正常的情况下）5）其他注意事项：智能功率模块由于是发热量很大的功率器件，因此在使用时一定要将其紧紧固定在外加的散热器上，且模块跟散热器之间必须涂上导热性能好的硅脂，也就是常说的散热膏。否则工作一段时间后将很容易由于长期高温导致热疲劳损坏。曾经有一个售后反馈说换上去的模块运行1~2个月就烧坏，已经换了好一个了。对这情况我第一个反应就是更换模块后没有涂散热膏，导致模块长期工作在高温情况下，导致热疲劳损坏。但是当我问到有没有涂散热膏时售后维修人员口口声声跟我说涂了，而且涂得很厚。那这样就没道理了?后来我到现场拆开模块一看，里面干巴巴的，只是很少一点上次拆模块留在散热器上的。对此问题我们应该引起高度重视！同时散热膏的质量必须过关，否则过一段时间干掉了不但没有导热的效果，反而对散热更加不利了！！！对涂敷散热膏也有很大的讲究，既要能有足够的分量使模块跟散热器充分接触，又不能太多，否则太多了也会影响散热。对发热的功率器件如整流桥、模块等为什么要加散热膏在器件跟散热器之间？对这个问题认识的不深入也是导致大家进入“只要打紧了就不用涂散热膏都可以”这一误区的很重要的原因。功率器件普遍都存在发热厉害的特点，都需要外加散热器，外加的散热器表面和功率器件的表面看上去很光滑实际上在一定倍数的显微镜下看，能看到其表面是凹凸不平的，因此当两者拧紧在一起的时候，从表面上看两者很紧密地接触在了一起，其实由于表面的凹凸不平的原因，里面存在着大量的空气，而空气又是热的不良导体，因此功率器件工作时产生的热量就不能够很好地散出去，导致热量的积聚，温度的上升。如果在器件和散热器之间增加导热性能良好的硅脂（散热膏），就能够填平的凹凸不平的表面，使里面不含空气，紧密地结合在一起，从而实现良好的散热！3、大容量、高压电解电容（增加图片）1）作用：储能滤波。也就是将整流桥出来的幅值变化的直流电变为幅值不变的直流电。2）分类：就电解电容来看，可以按照里面材料分不同的种类，在我们变频空调里面使用的一般是铝电解电容。就铝电解电容来看，一般按照电压进行分类，分成高压电解电容和低压电解电容。行业里面标准的电压等级一般有：16V、25V、35V、50V、63V、80V、100V、160V、200V、250V、350V、400V、450V。低电压的电解电容大量用在弱点控制板上，目前用在变频高压部分的一般都是450V的。3）主要参数：容量、耐压值。容量的影响主要体现在滤波效果上，在相同的条件下，容量越大，滤波效果就越好，电容上面的纹波电压就越小，越有利于后面的器件的工作。其他条件相同的情况下，压缩机功率越大，所需要的电解电容容量也应该越大。如果容量用得过小，就有可能使后面的负载不能正常工作，或者工作在极限、不安全的状态。容量要求满足不了时，我们可以通过并联的方式来提高总的电容容量，并联后电容容量为所有电容容量的总和。注意并联的电解电容要求应该是同一个厂家同一个型号。耐压值也是电解电容选型的一个很重要的指标。一般情况下单相220V的机器选用450V的电解电容，三相380V的机器选用两个400V或450V的电解电容串联使用。电容串联后容量减小，耐压提高。串联的两个电容要求型号和生产厂家最好一致，且要有均压电阻两个相同的电容串联后容量为原来的一半，三个串联则为原来容量的1/3。如果电压不符合实际的使用需求，则导致电解电容容易损坏。4）电解电容的检测：电解电容的故障一般表现为漏液、电解液干涸、鼓涨开裂等、外观破损、端子松脱等。因此首先检查其外观是否完好（包括端子不能变形、不能鼓起、外皮不能破损等）以及在表面是否有漏液的痕迹，否则一律不准使用。另外用万用表电容档测量其容量，并比照其标称容量，一般允许±20%的误差，否则就有漏液的嫌疑或里面端子破损的可能，应该更换。5）电解电容使用时其他注意事项（1）由于电解电容的端子跟里面是铆接在一起的，在受力的情况下完全由可能使电容内部的铆接产生松脱或不良的现象，因此严禁使电容的接线或焊接端子受力过大！接线时应该特别控制力矩。（2）铝电解电容的铝制外壳在其通电时是带电的，因此不能与地有接触。因此其外面黑色的塑料如有破损的现象则不能使用，安装时也应该注意不要划破或划伤电解电容的表皮，否则容易引起设备故障或安全问题。（3）由于铝电解电容存在的固有特性，在不通电的状态下的存放时间不能超过一年，否则其通电后的故障率将直线上升，而且存放时间越长，出现故障的概率也越大。将存放了一年或半年的电解电容进行通电以后再保留一段时间后再放电，可以延长存储时间。但应该注意通电时不能直接接上去充电，应该对充电电流进行限制，最好限制在1A以下进行慢慢充电。（4）电解电容是有极性的电容，正负极不能接反，否则将在短时间内就烧毁破裂。4、电感器1）作用：提高功率因数，降低峰值电流以上是未加电感器时的电流电压波形，这种状态的电流波形会导致功率因数低、谐波电流大，会污染电网。国家在这一方面有严格的标准限制。同时谐波大会导致我们空调的器件、接插件、电源线等发热增加等问题。2）分类：按照工作频率分类，主要分为高频电感器和工频电感器，分别适用于不同的工作频率中。如果错用的话将导致电感发热厉害、还有可能导致后续的器件不能正常工作甚至烧毁。3）主要参数：工作频率、额定工作电流、电感量工作频率一般有50-120Hz，20KHz-50KHz等。一般来讲工作频率高的电感器其电感量均比较低，一般在几百微亨（uH）到1毫亨（mH）左右，用非晶材料做成。工作频率低的电感器（如50Hz的工频电感器）起电感量一般比较大，在5mH到20mH或更高均有可能。不同频率的电感器不能混用！！额定工作电流：指的是电感器工作的最大工作电流，实际的工作电流不能超过该额定电流，否则会导致发热厉害，长期温度较高，使电感器的绝缘性能受影响，引起安全问题。电感量也是电感器的一个主要的参数，是进行谐波抑制，提升功率因数的一个主要的参数。必须与所在的系统吻合，不能高也不能低。5、扼流圈扼流圈主要起滤波作用，防止我