TCL變頻空調(diào)技術(shù)知識培訓(xùn)

直流變頻空調(diào)技術(shù)3/31/2024直流變頻空調(diào)技術(shù)3/31/20241一、變頻空調(diào)概況●變頻空調(diào)分類⒈交流變頻空調(diào)：風(fēng)扇電機與壓縮機電機均采用交流異步電機⒉直流變頻空調(diào)：壓縮機電機采用永磁直流無刷電機■經(jīng)濟型直流變頻空調(diào)(1D):只有壓縮機采用直流電機,室內(nèi)外風(fēng)扇電機為交流異步電機,一般采用毛細(xì)管節(jié)流全直流變頻空調(diào)(3D):壓縮機與室內(nèi)外風(fēng)扇均為直流無刷電機,大多采用電磁膨脹閥節(jié)流■直流變頻從控制方式上又分為120°方波控制和180°正弦波控制3/31/2024一、變頻空調(diào)概況●變頻空調(diào)分類⒈交流變頻空調(diào)：風(fēng)扇電機與壓2常規(guī)空調(diào)的制冷能力隨著室外溫度的上升而下降,而房間熱負(fù)荷隨室外溫度上升而上升,這樣,在室外溫度較高,本需要空調(diào)向房間輸出更大冷量時,常規(guī)空調(diào)往往制冷量不足,影響舒適性;而在室外溫度較低時,本需要空調(diào)向房間輸出較小冷量,常規(guī)空調(diào)往往制冷量過盛,白白浪費電力.而變頻空調(diào)通過壓縮機轉(zhuǎn)速的變化,可以實現(xiàn)制冷量隨室外溫度的上升而上升,下降而下降,這樣就實現(xiàn)了制冷量與房間熱負(fù)荷的自動匹配,改善了舒適性,也節(jié)省了電力.●變頻空調(diào)特點一、變頻空調(diào)概況3/31/2024常規(guī)空調(diào)的制冷能力隨著室外溫度的上升而下降,而房3●變頻空調(diào)的優(yōu)勢類別普通定速機交流變頻直流變頻電機效率35%—40%35%—40%70%—80%啟動性能啟動電流大，對電網(wǎng)沖擊大低頻軟啟動，啟動電流小，對電網(wǎng)無沖擊低頻軟啟動，啟動電流小，對電網(wǎng)無沖擊負(fù)荷能力不適應(yīng)負(fù)荷變化，負(fù)荷變化后能效值大大降低自適應(yīng)負(fù)荷變化，低頻運行時能效值更高自適應(yīng)負(fù)荷變化，低頻運行時，能效值更高，控制得當(dāng)可以發(fā)揮高能效特性恒溫停機頻繁開停，耗電室溫接近后低頻運行，高能效室溫接近后低頻運行，高能效除濕性能除濕導(dǎo)致溫度降低低頻運行，溫度維持低頻運行，溫度維持溫度控制±2℃±0.5℃±0.5℃適用電壓187V—242V150—260V150—260V制冷/熱速度慢開始可高頻運行，速度快開始可高頻運行，速度快保護(hù)功能簡單全面全面低溫制熱效果很差高頻運行仍可良好制熱高頻運行仍可良好制熱一、變頻空調(diào)概況3/31/2024●類別普通定速機交流變頻直流變頻電機效率35%—40%35%4●交流變頻N=（1－s）×60×f/p式中:f—頻率p—電機極對數(shù)s—轉(zhuǎn)差率其中:s＝（n0－n1）/n0式中:n0—旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速（通常稱為同步轉(zhuǎn)速）n1—轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速由上面可知,通過改變異步電動機的供電頻率f,電機的轉(zhuǎn)速就會發(fā)生改變,交流變頻空調(diào)就是根據(jù)這一基本原理來運行的二、變頻原理3/31/2024●交流變頻N=（1－s）×60×f5異步電動機運行時,產(chǎn)生的電動勢:E1=4.44kfN1Φ式中:k—電機繞組系數(shù)；

N1—每相定子繞組匝數(shù)

Φ—每極磁通壓縮機定子電壓U1≈E1即:Φ=（1/4.44kN1）×（U1/f）由上式可知,磁通Φ與U1/f成正比,要保持Φ恒定,即要保持U1/f恒定,改變頻率f的大小時,電機定子電壓U1必須隨之同時發(fā)生變化,即在變頻的同時也要變壓.這種調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的方法我們稱為VVVF.

二、變頻原理3/31/2024異步電動機運行時,產(chǎn)生的電動勢:

二、變頻原理36●交

流

變

頻

控

制

器

的

原

理

框

圖二、變頻原理3/31/2024●交

流

變

頻

控

制

器

的

原

理

框

圖二、變頻原7●

實

現(xiàn)

變

頻

的

方

法●脈寬調(diào)制(PWM):在輸出電壓每半個周期內(nèi),把輸出電壓的波形分成若干個脈沖波,由于輸出電壓的平均值與脈沖的占空比(脈沖的寬度除以脈沖的周期稱為占空比)成正比,所以在調(diào)節(jié)頻率的同時,不改變脈沖電壓幅度的大小,而是改變脈沖的占空比,可以實現(xiàn)變頻也變壓的效果.這種方法稱為PWM(PuleWidthModulation)調(diào)制,PWM調(diào)制可以直接在逆變器中完成電壓與頻率的同時變化,控制電路比較簡單.二、變頻原理3/31/2024●

實

現(xiàn)

變

頻

的

方

法●脈寬調(diào)制(PWM):在輸出電8●正弦波脈寬調(diào)制(SPWM),就是在進(jìn)行脈寬調(diào)制時,使脈沖序列的占空比按照正弦波的規(guī)律進(jìn)行變化,即:當(dāng)正弦波幅值為最大值時,脈沖的寬度也最大,當(dāng)正弦波幅值為最小值時,脈沖的寬度也最小(如下圖所示).二、變頻原理3/31/2024●正弦波脈寬調(diào)制(SPWM),就是在進(jìn)行脈寬調(diào)制時,使脈沖9三、直流變頻☆主要器件介紹☆變頻控制方案☆TCL直流變頻空調(diào)電控3/31/2024三、直流變頻☆主要器件介紹3/31/202410☆主要器件介紹●直流變頻壓縮機：直流變頻空調(diào)壓縮機電機為4極或6極直流無刷電機,其顯著特征是轉(zhuǎn)子為稀土類或鐵氧體永磁體,定子采用分布繞組和集中繞組兩類繞線方式.簡單地說來,就是把普通直流電機由永久磁鐵組成的定子變成轉(zhuǎn)子,把普通直流電機需要換向器和電刷提供電源的線圈繞組轉(zhuǎn)子變成定子.3/31/2024☆主要器件介紹●直流變頻壓縮機：3/31/202411●直流無刷電機轉(zhuǎn)子位置的檢測⒈無刷直流電機在運行時,必須實時檢測出永磁轉(zhuǎn)子的位置,從而進(jìn)行相應(yīng)的驅(qū)動控制,以驅(qū)動電機換相,才能保證電機平穩(wěn)地運行.⒉實現(xiàn)無刷直流電機位置檢測通常有兩種方法,一是利用電機內(nèi)部的位置傳感器(通常為霍爾元件)提供的信號;二是檢測出無刷直流電機相電壓,利用相電壓的采樣信號進(jìn)行運算后得出.☆主要器件介紹3/31/2024●直流無刷電機轉(zhuǎn)子位置的檢測☆主要器件介紹3/31/202412●IPM模塊VCCUVW壓縮機A＋A－B＋B－C＋☆主要器件介紹內(nèi)部結(jié)構(gòu)VCCUVW壓縮機A＋A－B＋B－C＋VCC為直流母線電壓由6個IGBT構(gòu)成3路上、下橋臂開關(guān),通過控制芯片和驅(qū)動電路來控制每個IGBT的導(dǎo)通與關(guān)斷.3/31/2024●IPM模塊VCCUVW壓縮機A＋A－B＋B－C＋☆主要器件13●交流變頻空調(diào)與直流變頻空調(diào)的電控區(qū)別⒈交流變頻空調(diào)的變頻模塊按照SPWM調(diào)制方法,通過三極管的通斷,給壓縮機三相線圈同時通電,壓縮機為三相交流壓機.⒉根據(jù)DC電機U、V、W組線圈的電流通斷情況,直流調(diào)速控制分120°方波控制和180°正弦波控制.直流電機的精確控制需要時刻檢測轉(zhuǎn)子的實時位置,屬于一種閉環(huán)控制,關(guān)鍵在于位置信號的檢測.在控制結(jié)構(gòu)上比交流變頻多出位置檢測回路.☆主要器件介紹3/31/2024●交流變頻空調(diào)與直流變頻空調(diào)的電控區(qū)別⒈交流變頻空調(diào)的變14●120°方波變頻控制方案120°控制方法是在DC電機的3組線圈上每2相通電120°,即任何時候，U、V、W中只有兩相通電,利用無電流通過線圈上所產(chǎn)的反向電動勢(EMF)作為轉(zhuǎn)子位置的實時檢測信號.控制信號采用PWM脈寬調(diào)制,改變PWM頻率和寬度,就可以完成對DC電機電流幅值與頻率的變化,從而實現(xiàn)轉(zhuǎn)速控制.☆變頻控制方案3/31/2024●120°方波變頻控制方案120°控制方法是在DC電機15●120°方波控制直流變頻空調(diào)的電路原理圖☆變頻控制方案3/31/2024●120°方波控制直流變頻空調(diào)的電路原理圖☆變頻控制方案3/16

每個功率開關(guān)（IGBT）的導(dǎo)通時間為120°，每個周期換向6次，共有6個工作狀態(tài)。

工作狀態(tài)每個工作狀態(tài)下被導(dǎo)通的功率開關(guān)狀態(tài)1（0°-60°）A+C-狀態(tài)2（60°-120°）

B+C-狀態(tài)3（120°-180°A-B+狀態(tài)4(180°-240°)A-C+狀態(tài)5（240°-300°）B-C+狀態(tài)6（300°-360°）A+B-3/31/2024

每個功率開關(guān)（IGBT）的導(dǎo)通時間為120°，每個周期17120°方波PWM調(diào)制0°60°120°180°240°300°360°3/31/2024120°方波PWM調(diào)制0°60°120°18120°通電順序3/31/2024120°通電順序3/31/202419120°通電順序3/31/2024120°通電順序3/31/202420180°正弦波變頻控制方案直流變頻空調(diào)180°控制方法利用流過定子線圈的電流與驅(qū)動IGBT的PWM信號占空比成比例關(guān)系，根據(jù)DC電機轉(zhuǎn)子位置來按“中間寬，兩邊窄”的規(guī)律改變PWM信號的占空比實現(xiàn)定子線圈上的電流弦波變化，即SPWM。180°控制方案中，壓縮機電機3相都處于通電狀態(tài)，無法與120°控制方式一樣通過EMF來檢測轉(zhuǎn)子位置。其位置檢測是通過對直流地線上的SHUNT電阻上壓降來檢知回路實時總電流，然后與PWM信號進(jìn)行計算得出U、V、W三相電流來實現(xiàn)。因為正弦波電流的連續(xù)性，180°控制方法徹底改變了120°控制所帶來的振動噪音問題，電機效率也得到提高。3/31/2024180°正弦波變頻控制方案直流變頻空調(diào)180°控制方法利用流21180°控制方式轉(zhuǎn)子位置檢測滯后實時位置，需要進(jìn)行修正，這也是控制方案的關(guān)鍵和難點所在，處理速度要求較高，一般需要用DSP或32位MCU進(jìn)行處理，因而價格比較昂貴，這也是180°控制發(fā)展延遲的原因。圖：180°控制方式轉(zhuǎn)子位置檢測3/31/2024180°控制方式轉(zhuǎn)子位置檢測滯后實時位置，需要進(jìn)行修正，223、TCL直流變頻空調(diào)電控模塊板室外電源板PFC板室外部分3/31/20243、TCL直流變頻空調(diào)電控模塊板室外電源板PFC板室外部分323各模塊功能遙控接收強制運行顯示1、室內(nèi)風(fēng)機控制2、導(dǎo)風(fēng)電機控制3、蜂鳴器4、室外電源信號5、室外通訊信號6、風(fēng)速檢測7、過零檢測8、溫度采樣（室內(nèi)進(jìn)風(fēng)、內(nèi)盤管）9、讀取EEPROM中的數(shù)據(jù)表1、開關(guān)電源部分2、交流電源濾波及保護(hù)部分3、溫度采樣（室外進(jìn)風(fēng)、外盤管、排氣）4、收氟應(yīng)急鍵5、與室內(nèi)通訊信號6、與模塊板的通訊7、室外風(fēng)機控制8、四通閥控制9、直流365v濾波1、整流2、通過IGBT提升電壓至365V直流3、諧波抑制4、保護(hù)電流檢測1、IPM驅(qū)動及保護(hù)2、轉(zhuǎn)子位置檢測3、與電源板的通信4、過欠壓保護(hù)、電流保護(hù)、驅(qū)動保護(hù)火線零線信號線地線AC220VDC365V＋15V地電壓采樣室外通信DC365v室內(nèi)部分室外部分室外電源板TMP86P807NPFC模塊AC220V模塊板ST72141PS21865電流信號主控板TMP86PH46NG3/31/2024各模塊功能遙控接收1、室內(nèi)風(fēng)機控制1、開關(guān)電源部分1、整流124控制器的輸入與輸出信號室內(nèi)側(cè)室外側(cè)輸入信號輸出信號輸入信號輸出信號室內(nèi)進(jìn)風(fēng)溫度室內(nèi)風(fēng)機信號室外進(jìn)風(fēng)溫度壓縮機控制室內(nèi)盤管溫度導(dǎo)風(fēng)電機信號室外盤管溫度外風(fēng)機控制遙控信號顯示壓機排氣溫度四通閥控制應(yīng)急開關(guān)室外電源信號室內(nèi)通訊信號室外通訊信號室外通訊信號室內(nèi)通訊信號變頻模塊保護(hù)電子膨脹閥控制信號機型選擇信號3/31/2024控制器的輸入與輸出信號室內(nèi)側(cè)室外側(cè)輸入信號輸出信號輸入信號輸25與定速機功能上的差異室內(nèi)外通信室外商檢功能初始上電在未啟動掉電記憶功能時，初始上電后，由于室內(nèi)芯片需要判斷室外機型，以選擇相應(yīng)的數(shù)據(jù)表，所以1min后壓縮機方可啟動。啟動掉電記憶功能同定速機。啟動過程壓縮機在啟動時必須在兩個運行平臺保持一段時間。第一個運行平臺f1運行時間為1min，第二個運行平臺f2時間為2min。若啟動目標(biāo)頻率<f1,則先至f1運行1min后再降至目標(biāo)頻率；若啟動目標(biāo)頻率<f2則不需經(jīng)過f2。關(guān)機時，外風(fēng)機在壓縮機關(guān)閉15s后關(guān)閉標(biāo)定測試功能：制冷模式下，10s內(nèi)連續(xù)收到6次睡眠按鍵信號，且設(shè)定溫度為30℃，風(fēng)擺為搖擺狀態(tài)，蜂鳴器長鳴2聲，進(jìn)入制冷標(biāo)定狀態(tài)，運行燈閃。

3/31/2024與定速機功能上的差異室內(nèi)外通信3/31/2024261.制熱模式下，10s內(nèi)連續(xù)收到6次睡眠按鍵信號，且設(shè)定溫度為17℃，風(fēng)擺為搖擺狀態(tài)，蜂鳴器長鳴3聲，進(jìn)入制熱標(biāo)定狀態(tài)，運行燈閃。2.壓縮機預(yù)熱功能（可選）：以25～30W的小功率從壓縮機接線端輸入壓縮機線圈電流，使壓縮機在不轉(zhuǎn)動的情況下因線圈發(fā)熱而達(dá)到預(yù)熱效果.3.可通過硬件選擇是否開放。選擇開放后滿足以下任意條件即可進(jìn)入：1、室外進(jìn)風(fēng)溫度≤-5℃且壓縮機停止運轉(zhuǎn)3小時以上2、室外進(jìn)風(fēng)溫度≤-3℃且新插上電源滿足以下任意條件可退出預(yù)熱條件：1、室外溫度≥0℃2、開機使壓縮機啟動。4.顯示功能收到遙控信號，數(shù)碼管以設(shè)定溫度閃爍5次后仍靜止顯示設(shè)定溫度。如收到定時信號，則以設(shè)定時間閃爍5次后顯示設(shè)定溫度。進(jìn)入除霜狀態(tài)，運行指示燈閃。3/31/20241.制熱模式下，10s內(nèi)連續(xù)收到6次睡眠按鍵信號，且設(shè)定溫27工作電壓范圍可在160V-260V下工作。制熱下的溫度補償制熱模式下，壓縮機啟動后將傳感器檢測到的溫度－3℃作為室內(nèi)溫度，壓縮機關(guān)閉后2min取消溫度補償。頻率分段控制頻率由30Hz～88Hz（不同機型最低、最高運行頻率不同）共分為10段。運行過程中，頻率的大小由以下條件決定（各保護(hù)功能優(yōu)先）：1、運行模式（除濕與強制運行均為低頻運行）2、室內(nèi)溫度與設(shè)定溫度的溫差大小3、室外環(huán)境溫度4、電壓、電流大小5、內(nèi)外盤管的溫度、排氣溫度低溫制熱功能-15℃下仍可制熱（以高頻運行）室外應(yīng)急鍵：具有強制收氟功能，便于維修時使用3/31/2024工作電壓范圍3/31/202428變頻機故障與保護(hù)類型故障類型（16種）故障類型指示燈代碼數(shù)碼管代碼故障說明室內(nèi)外通訊故障RUN、TIMER-同閃E0上電2分鐘室內(nèi)外通訊異常室外通訊故障RUN、TIMER-同閃EC電源板與模塊板通訊異常室溫傳感器RUN-1次/8秒E1室內(nèi)進(jìn)風(fēng)溫度傳感器短路或開路內(nèi)盤管溫度傳感器RUN-2次/8秒E2室內(nèi)盤管溫度傳感器短路或開路外盤管溫度傳感器RUN-3次/8秒E3室外盤管溫度傳感器短路或開路系統(tǒng)異常RUN-4次/8秒E4系統(tǒng)嚴(yán)重缺氟，此功能默認(rèn)不開放機型配置錯誤RUN-5次/8秒E5室內(nèi)機識別機型錯誤，該代碼用于商檢。室內(nèi)風(fēng)機故障RUN-6次/8秒E6室內(nèi)風(fēng)扇電機不轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)速過低3/31/2024變頻機故障與保護(hù)類型故障類型指示燈代碼數(shù)碼管代碼故障說29室外溫度傳感器RUN-7次/8秒E7室外進(jìn)風(fēng)溫度傳感器短路或開路排氣溫度傳感器RUN-8次/8秒E8室外排氣溫度傳感器短路或開路變頻模塊故障RUN-9次/8秒E9室外模塊板故障室外風(fēng)機故障（直流電機）RUN-10次/8秒EF直流電機無轉(zhuǎn)速信號電流傳感器故障RUN－11次/8秒EA電流采樣異常EEPROM故障RUN-12次/8秒EE室內(nèi)EEPROM錯誤或讀不出數(shù)據(jù)壓縮機頂部溫度開關(guān)故障RUN-13次/8秒EP壓縮機頂部溫控開關(guān)斷開電壓傳感器故障RUN-14次/8秒EU電壓采樣異常注：閃—指亮0.5秒，滅0.5秒；n次/8秒—亮0.3秒，滅0.3秒續(xù)3/31/2024室外溫度傳感器RUN-7次/8秒E7室外進(jìn)風(fēng)溫度傳感器短路或30保護(hù)類型（9種）保護(hù)類型指示燈代碼數(shù)碼管代碼保護(hù)功能說明過、欠壓保護(hù)RUN-閃,TIMER-1次/8秒P1電壓低于160V或電壓高于260V過電流保護(hù)RUN-閃,TIMER-2次/8秒P2檢知運行電流超過參數(shù)表設(shè)定停壓縮機電流排氣溫度過高保護(hù)RUN-閃,TIMER-4次/8秒P4運行過程排氣溫度傳感器檢知溫度超過105℃或110℃制冷防過冷保護(hù)RUN-亮,TIMER-5次/8秒P5制冷檢知室內(nèi)換熱器溫度IPT<-1℃持續(xù)5分鐘制冷防過熱保護(hù)RUN-亮,TIMER-6次/8秒P6制冷檢知室外換熱器溫度OPT≥62℃制熱防過熱保護(hù)RUN-亮,TIMER-7次/8秒P7制熱檢知室內(nèi)換熱器溫度OPT≥62℃室外溫度過高、過低保護(hù)RUN-亮,TIMER-8次/8秒P8制冷室外進(jìn)風(fēng)溫度ORT＜-1℃或制熱ORT＞33℃驅(qū)動保護(hù)(負(fù)載異常)RUN-閃,TIMER-9次/8秒P9壓縮機反饋信號異常模塊保護(hù)RUN-閃,TIMER-10次/8秒P0DIP-IPM智能功率模塊FO輸出故障信號注：閃—指亮0.5秒，滅0.5秒；n次/8秒—亮0.3秒，滅0.3秒

3/31/2024保護(hù)類型（9種）保護(hù)類型指示燈代碼數(shù)碼管代碼保護(hù)功能31室外電源燈故障指示控制器在室外電源板上設(shè)運行狀態(tài)指示燈（紅色發(fā)光管）。壓縮機為待機狀態(tài)時，該指示燈亮1s滅1s閃爍，壓縮機運行時該指示燈為常亮。當(dāng)室外存在故障時，指示燈按亮0.5s滅0.5s閃n次后滅3s為一周期進(jìn)行故障指示。與室內(nèi)故障顯示一致。具體如下：閃爍次數(shù)故障內(nèi)容閃爍次數(shù)故障內(nèi)容1IPM保護(hù)10外盤管溫度傳感器故障2過欠壓11排氣溫度傳感器故障3過電流12電壓傳感器故障4排氣溫度過高保護(hù)13電流傳感器故障5外盤管高溫保護(hù)14IPM故障6驅(qū)動故障保護(hù)15外機通訊故障7與室內(nèi)通訊故障16直流風(fēng)機無反饋8壓機過熱故障17除霜狀態(tài)9外環(huán)溫傳感器故障一直亮壓縮機處于工作狀態(tài)亮1秒滅1秒壓縮機處于待機狀態(tài)3/31/2024室外電源燈故障指示閃爍次數(shù)故障內(nèi)容閃爍次數(shù)故障內(nèi)容32跳線功能表序號跳線代號狀態(tài)功能備注1JP1ON縮時功能啟動室內(nèi)2JP2ON