02.10 功率模塊工作原理分析與維修工藝

海爾變頻空調功率模塊:

簡稱IPM,在變頻空調電路中,功率模塊是一個驅動變頻壓縮機主要部件,在電路中用IPM表示。工作原理如下:變頻壓縮機運轉的頻率高低,通過由室外機電腦板向功率模塊輸入變頻壓縮機運行控制信號,經功率模塊逆變所輸出的交流電壓、交流電流和交流頻率的高低來控制壓縮機迴轉數,功率模塊輸出的電壓、電流和頻率越高,變頻壓縮機運轉頻率及輸出功率就越高,反之,功率模塊輸出的電壓、電流和頻率越低,變頻壓縮機運轉頻率及輸出功率就會越低。功率模塊內部是由三組(每組兩隻)大功率的開關三極管組成,其作用是將輸入模塊的直流電壓通過三極管的開關作用,逆變為驅動壓縮機的三相交流電源。功率模塊輸入的直流電壓P+與N-之間電壓通常為310V左右,而功率模塊U、V、W三端其中任意兩相之間輸出的交流電壓一般在50V-200V。注:U+、V+、W+為上臂,U-、V-、W-為下臂。

功率模塊工作原理分析與維修工藝

三組開關三極管運行狀態:

①U+和V-同時導通;

②U+和W-同時導通;

③V+和U-同時導通;

④V+和W-同時導通;

⑤W+和U-同時導通;

⑥W+和V-同時導通;

功率模塊驅動變頻壓縮機電動機運行過程分析如下:

輸入功率模塊P+與N-之間的直流310V電壓,由功率模塊內部的U+、V+、W+為上臂,U-、V-、W-為下臂。經上臂和下臂對應的大功率開關三極管組合後的開關作用向變頻壓縮機電動機提供(實際是將DC310V直流電源轉換為直流脈衝電壓,等效為交流電壓、交流電流和交流頻率)。

當功率模塊內部的U+和V-開關三極管同時導通(為ON),電流則會從電源P+經U+三極管流向壓縮機電動機繞組的U和V兩個繞組後,再經V-開關三極管到電源N-構成迴路。

當功率模塊內部的U+繼續導通,(V-關閉)和W-三極管同時導通(為ON),電流則會從電源P+經U+三極管流向壓縮機電動機繞組的U和W兩個繞組後,再經W-三極管到電源N-….在壓縮機運轉時,壓縮機電動機繞組瞬時只有兩個繞組有電流通過。三組開關管依次不間斷地開關狀態運行。

功率模塊U\\V\\W輸出交流電壓檢測方法:

輸入功率模塊P+和N-之間的直流電壓正常值約為DC310V。在壓縮機運轉有負載的情況下,DC310V會略微有所降低,(但當DC310V電壓降低到226V以下會出現DC過電流保護故障)U、V、W三相交流輸出電壓一般在50V-200VAC左右。其任意兩相之間輸出的交流電壓、交流電流、交流頻率應相等。

2、功率模塊直流電阻檢測方法:(以數字萬用表檢測方法為例)

①用萬用表黑表筆接P+端,用紅表筆分別對應接U、V、W端子,其功率模塊(實際檢測為:上臂三隻開關管中的e發射極和c集電極之間並聯的的續流二極管)正向電阻值分別應約為500Ω。(紅表筆與黑表筆對調後檢測)反向電阻值為無窮大。

②用萬用表紅表筆接N-端,用黑表筆分別對應接U、V、W端子,其功率模塊(實際檢測為:下臂三隻開關管中的e發射極和c集電極之間並聯的的續流二極管)正向電阻值分別應約為500Ω。(紅表筆與黑表筆對調後檢測)反向電阻值為無窮大。

簡捷判斷方法:萬用表檢測功率模塊U/V/W各兩端子之間的正反向直流電阻值應均為無窮大。(功率模塊損壞多為電流擊穿短路)

注意!用數字萬用表檢測方法與機械式指針萬用表檢測的表筆連接功率模塊的端子正好相反,因為機械式指針表內的電池正極與萬用表的黑表筆相連接,所以,檢測二極管或三極管時,測正向電阻值加的是正偏電壓。

功率模塊工作原理分析與維修工藝

無氟直流變頻空調功率模塊上的整流橋、電抗器檢測方法:

①整流橋檢測:注意!前提是電抗器未斷開時,萬用表歐姆檔,黑表筆接P+310V,紅表筆分別接220V-L和220V-N端子,檢測整流橋內前端兩隻整流二極管正向電阻值約為500Ω,再將紅表筆和黑表筆對調後,檢測整流二極管反向電阻值應為無窮大。然後,再將紅表筆接N-,紅表筆分別接220V-L和220V-N端子,檢測整流橋內後兩隻整流二極管正向電阻值約為500Ω,再將紅表筆和黑表筆對調後,檢測整流二極管反向電阻值應為無窮大。(見原理圖)。也可拆下功率模塊直接測量整流橋。

功率模塊工作原理分析與維修工藝

②電抗器檢測方法:LI、LO為電抗器的接線端子及線束,用萬用表R×1Ω檔,電阻值約為1Ω左右。

注:直流變頻空調故障報警“E7”時,功率模塊部分應重點檢查整流橋、電抗器。

功率模塊工作原理分析與維修工藝

關於變頻空調功率模塊維修工藝(防止屢燒功率模塊有效措施)

一 、問題現狀:

海爾變頻空調,在維修只更換功率模塊時,所拆卸的舊功率模塊會一起將散熱器上的絕緣墊片粘貼在舊功率模塊上,當新更換的

功率模塊上未加裝絕緣墊片,會導致空調修復後試機時,出現變頻壓縮機一旦剛剛升頻,立即燒燬功率模塊的現象。

二、更換功率模塊規範操作方法:

1、當判定變頻空調功率模塊損壞後,需要進行更換時,先用螺絲刀將損壞的功率模塊固定螺絲卸下,並取下舊功率模塊上一層絕緣薄膜墊片後,然後將新更換的功率模塊上塗抹導熱硅膠後再安裝好絕緣薄膜墊片。

2、將新更換的功率模塊和散熱器上均勻地塗好導熱硅膠並加裝好絕緣墊片後,再用螺絲刀將新功率模塊緊固在散熱器上即可。

3、切記,導熱硅膠不易塗得過厚,不然會影響功率模塊的正常散熱。

三、更換功率模塊注意事項:

1、在維修變頻空調中,會經常遇到功率模塊損壞的故障,在更換新的功率模塊前,應先對用戶220VAC電源電壓、變頻空調室外機DC310V直流電源進行檢測確認是否正常,電路相關部件完好。

2、重點應檢測變頻空調室外機DC310V直流電源電路中的濾波電解電容器,是否存在電容量變小、失效或漏電等現象。否則,極易屢燒功率模塊。

3、重點檢測整流橋是否出現擊穿開路現象。

4、切記,在實際維修時,當變頻空調壓縮機處於高頻運行中,切勿將電源插頭或電源開關撥掉,(此時極易導致因突將220VAC電源斷開後,無220VAC後續輸入電壓連續提供,使壓縮機在高頻運行時電流較大、瞬間消耗掉了DC310V電路中濾波電解電容器上所儲存的電荷,此時的功率模塊會瞬時產生過電流而極易擊穿損壞)。

通常功率模塊多為電流擊穿短路損壞。

更換模塊時此件不裝,必燒模塊!!

功率模塊工作原理分析與維修工藝

功率模塊常見故障:

無氟直流變頻空調常見故障,室內機顯示屏故障報警“F1”室外機電腦板故障報警燈閃爍2下。

1、具體故障原因:

①通常多為用戶220VAC電源電壓過低,同時造成室外機 DC310V直流電源電路輸出電壓過低,隨著壓縮機電動機啟動升頻,電流逐漸增大,導致功率模塊過電流保護,間接故障報警“F1”、室外機電腦板故障燈閃爍2下;

②當室外機DC310V直流電源電路的元器件出現故障時,如:功率模塊上的整流橋有開路現象、濾波電路中的電解電容器失效,導致DC310V直流電壓輸出過低,功率模塊過電流保護,(甚至極易燒燬功率模塊)。

③變頻壓縮機本身故障原因,如:壓縮機檢測三個繞組電阻值都相等,但壓縮機運轉電流異常,或運轉電流很小或異常過高,多為壓縮機包軸。當檢測壓縮機電動機三個繞組不相等,出現壓縮機繞組短路或開路現象,會導致故障報警功率模塊故障或者壓縮機故障原因。

④功率模塊本身故障原因,當功率模塊本身內部元器件損壞(或壓縮機繞組短路原因)後,導致功率模塊U、V、W三相端子間無交流電壓輸出、或輸出三相交流電壓不相等,最終出現功率模塊過電流保護後,故障報警。

⑤功率模塊散熱不良,如:功率模塊與散熱器固定不牢固,為塗抹導熱硅膠或塗有劣質導熱硅膠、室外機通風散熱不良、冷凝器表面灰塵髒堵通風不良、室外風扇電機不運轉、室外機周圍進出風口有異物遮擋、室外環境溫度惡劣異常過高。

⑥變頻空調製冷系統髒堵、連機管路彎癟、加長連機管路焊賭、製冷劑追加過多,導致壓縮機過載過電流保護。

概述:通常變頻空調出現故障報警“功率模塊”F1或室外機電腦板故障報警燈閃爍2下現象,與功率模塊本身損壞故障概率很小,多為用戶電源電壓過低、供電電路不穩定等問題,以及室外機DC310V直流電源電路故障原因。另外,壓縮機本身故障原因間接地通過功率模塊報警,總結實際經驗,即:報警功率模塊故障主要從三個方面與交直流電源電路和電壓+壓縮機+功率模塊本身進行檢查檢修入手。


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