海信直流变频空调系列典型机主要有KFR-35GW/76ZBP、KFR-6GW/76ZBP、KFR-35GW/77VZBP、KFR-60LW/27ZBP等，它们的电路结构基本相同，都是由内机电路外机电路、通信电路、变频压缩机控制和保护等电路组成。
本文以这几款空调电路，并结合KFR-60LW/27ZBP直流变频空调为例，对海信典型直流变频空调压缩机运转频率升、降调整控制电路和保护电路的工作原理进行分析，并介绍相应故障代码及故障检修方法。
一、压缩机运转驱动控制电路
完整的变频压缩机运转频率调整、控制电路由温度检测、室外机CPU(微处理器)、压缩机驱动模块IPM、压缩机转子磁极位置检测及过流、过压、过热等保护电路单元组成。本机室外机温度检测电路如图1所示，IPM驱动模块及保护电路如图2所示。
1.温度检测电路及升、降频运转控制
温度检测电路分为室外环境温度检测、室外盘管温度检测和压缩机排气口温度检测三组，温度传感器RT3(外环温)、RT4(外盘管)、RT5(排气口)和其他空调一样，均采用NTC(负温度系数)热敏电阻，但它们的电阻参数不同;RT3、RT4的标称电阻值(259C时的电阻值)为5.3k，RT5的标称电阻值为58Ω。NTC温度传感器的电阻值随感测到的温度不同而变化，检测到的温度越高电阻值越小，温度越低电阻值越大。
使用500型指针万用表R X 1k挡测量的几个温点电阻如表1所示，可供修理时参考。
室外环温、盘管和排气温度检测电路基本相同，但排气温度传感器及取样分压电阻略有差别。CN13~CN15 为连接器接插件，R65、R69、R71为信号分压精密电阻(土1%)，CE7~CE9为低频滤波电容，C13、C16、C19为高频消噪扰电容，三路温度检测信号分别送入室外机CPU芯片(IC01的⑦-⑨脚)。为了防止高频干扰，在5V电源增加了C20.L09、C52组成的π形高频滤波器，以环境温度检测过程为例，当室外温度升高时，温度传感器RT3的电阻值减小，与R71对5V电源电压分压，并经CE7、C13滤波后由⑦脚送入IC01，IC01将该信号电压与存储器EPROM( IC02/24C01A)内预先固化的温度数据进行比较后，对室外风机和变频压缩机实施转速调整和控制。正常时， IC01⑦~⑨脚温度检测信号电压如表2所示。
排气温度检测电路的主要作用有二:
一是压缩机排气温度过热时控制压缩机降频运转。当排气温度过高，且>X4°C(x为局部温度符号，下同)时，温度传感器RT5电阻值变小，与R65分压后使IC01⑨脚信号电压升高，IC01将该电压与存储器IC02内预存的不同排气温度的电压数据进行比较后，对压缩机的转速进行降频控制，压缩机排气温度与降频运转速率的关系如表3所示。
在降频期间，室外风机继续运转。压缩机降频运转后，若其排气温度降到不足X4°C时，IC01将解除对压缩机的降频控制。压缩机降频运转后，若排气温度仍≥X1°C且维持20s，则IC01发出停止压缩机运转的指令，使压缩机停转，而且室外机电路板上LED1~LED3三个指示灯显示故障代码(“灭一闪一亮”)，同时利用通信电路告知室内机微处理器，由其控制室内机显示屏显示压缩机排气过热故障代码(“13")，提示进入排气过热保护状态，进入排气过热保护后，若压缩机排气温度下降到X7°C以下时，IC01将解除压缩机排气过热停机保护控制。
二是压缩机排气温度过热时控制压缩机禁止升频运转。当压缩机排气温度过热降频运转时，若排气温度降到不足100°C后或正常运行时压缩机的排气温度达到X5°C时，被IC01识别后，进入压缩机禁止升频控制状态。进入禁止升频状态后，压缩机维持当前的运转频率，根据情况可以降频，但不能升频，室内、外风机继续运转。压缩机进入禁止升频状态后，若压缩机排气温度降到X6°C以下，则IC01会解除对压缩机的排气过热禁止升频控制。
2.变频压缩机驱动模块IPM
该空调变频压缩机驱动模块IPM01的型号是STK621-041 ，其内部由6只IGBT型功率管及其驱动电路、自举电耗、保护电路等组成。各引脚功能如表4所示。
IPM01供电电源有两组:第一组是由室内机对交流市电整流滤波后产生的+300V直流电压，经接插件CN007、CN006加至IPM01的①②脚。作为模块内部6只IGBT功率管的主电源;第二组为+15V电源，该电源有5个供电支路:一加至IPM01的②、②脚为其内部驱动电路供电;二通过R121、R124、D169~D171、CE12~CE14、C83~C85与IPM01内部电路构成自举电路，为IPM01内的上半桥臂的驱动电路供电;三为双向限幅器D161~D168和+15V电源检测分压电阻R147、R104、R105、R109、R130供电;四为四运放IC08供电;五为双运放IC15供电。
IPM01的工作原理:室外机微处理器IC01的25~30脚输出三路上桥臂和三路下桥臂驱动信号加至IPM01的13、18脚，这样U、V、W三组上、下桥臂驱动信号经内部电路放大、整形处理后，就可以驱动6只IGBT管构成上、下桥臂功率管轮流工作在开关状态，放大后从IPM01的②、⑤、⑧脚输出相位差120°的脉冲电压，加至高频压缩机的U、V、W端子上，驱动压缩机运转。
变频压缩机的转速采用无级调整模式，当需要提高压缩机电机转速时，IC01输出为PWM信号占空比增大，经IPM01放大驱动后，加到压缩机电机供电端的电压增大，使电机转速提高。若ICO1输出的PWM驱动信号占空比减小，则压缩机电机转速下降。IC01输出的PWM调速信号又受温度调节信号和温度传感器产生的温度检测信号控制。在压缩机运行状态下，室外机微处理器IC01的③~⑤脚外接的指示灯LED1~LED3指示了变频压缩机的运行频率受限的原因，如表5所示。
二、保护电路
1.压缩机顶部过热保护
为了防止压缩机过热损坏，室外机电路设置了以双金属片型保护器和微处理器IC01为核心的压缩机顶部(外壳)过热保护电路(见图1所示)。
双金属片保护器HK又称蝶型保护开关，当压缩机顶部温度正常时，热保护器HK内部触点是闭合的，5V电压经HK、CN16、LED为IC02②脚提供高电平信号，此时发光二极管LED发光，表示压缩机顶部温度正常;当压缩机因制冷系统异常导致其外壳过热时，热保护器HK内部触点闪跳断开，LED失电熄灭，IC01②脚被R66下拉为低电平，室外机电路板上LED1~LED3和室内机显示屏显示压缩机顶部过热故障代码(见表6所示)，提示压缩机进入顶部过热保护状态。压维机停转后，顶部温度会慢慢下降，当下降到热保护器HK的复位温度时，HK内双金属片变形使触点闪跳闭合，压缩机恢复正常工作，顶部过热保护动作解除。
2、压缩机排气温度过高保护
前已述及，当压缩机排气温度超过设定温度时，微处理器ICO1会使压缩机降频运转。在压缩机降频运转后，若排气温度仍≥X1°C并且维持20s以上时，IC01会控制压缩机停止运转，以保护压缩机不因过热而损坏。在进入保护停机状态时，室内、外机均会显示压缩机排气温度过高保护故障代码。
3.室外机温度检测信号异常保护
室外机温度检测电路包括:(1)室外环境温度;(2)室外盘管温度;(3 )压缩机排气温度。只要三个温度传感器RT3、RT4、RT5或其对应的接插器、分压电阻或滤波电容不良，导致IC01⑦-⑨脚输入信号电压异常时，压缩机就会被停转进入保护状态，根据检测项目不同，室内、外机就显示不同的温度检测信号异常的故障代码。
4.15V电源供电异常保护
为防止15V电源供电异常给模块IPM01及其外围电路带来危害，电路设置了15V 电源供电异常保护电路。15V电压由R147、R104、R105、R109、R130分压取样和D167、D168双向限幅后，经C38滤波和R44限制加至IC01⑥脚输入的信号电压在允许范围，压缩机组可正常运转。
当15V电压上升或降低超过允许范围时，IC01⑥脚输入的信号电压增高或降低并超出正常值，由IC01识别后，停止25~30脚输出PWM驱动信号，压缩机停转，并进入保护状态，同时室内、外机显示15V电压失常的故障代码。
5.压缩机缺相保护
为了保证压缩机直流无刷电机的平稳运行，需要对转子磁极位置进行精确检测，并用电子开关(功率管)切换不同绕组的供电方式，以获得持续向前的动力。压缩机运转时，安装在它内部的位置传感器(霍尔元件)产生相位信号，即所谓的PG脉冲，PG脉冲信号经R141~R146、R101~R103与R106~R108、R131~R133分压取样后，由R116~R118限流和C651~C653滤波，然后加到电压比较电路IC08的同相输入端⑨、⑤、⑦脚，与反相输入端参考电压比较后，从14、②.①脚输出，再经R110~R112限流后加到IC01①、64、63脚，由IC01识别、判断后，若三相PG信号正常，则压缩机正常工作;若PG信号异常，IC01将停止输出PWM驱动信号，以免压缩机电机损坏，实现压缩机缺相停机保护，并在室内、外机显示相应故障代码。
6.压缩机过流保护
压缩机电流正常时，电流取样电阻[设置在IPM01模块12脚(内部N)和22脚(内部VSS)之间]上信号电压正常，IPM01的20脚输出高电平，并经R121加至比较器IC15同相输入端③脚，而其反相输入端被R120下拉为低电平，所以①脚输出高电平，经R80送至IC01 10脚，保持压缩机正常工作;一旦压缩机电流过大，经取样、处理后，IPM01 20脚跳变成低电平报警信号，IC15①脚输出翻转为低电平并加至ICO1的10脚，IC01检测此电压信号并确认压缩机过流时，切断IPM01驱动信号，使IPM01和压缩机停止工作，并在室内、外机分别显示压缩机过流保护故障代码。
7.IPM模块异常保护
变频驱动模块IPM01内部设置有超压、欠压、过流、过热等比较完善的保护电路，模块正常时IPM01的四脚输出高电平，经R8加至IC01⑤脚，不影响微处理器IC01及压缩机正常工作。当模块IPM01内部电路失常、散热片松动、供电异常、压缩机过载等发生时，IPM01的⑨脚便输出低电平报警信号，于是ICO1切断IPMO1驱动信号输出，使压缩机停止工作，并在室内、外机显示IPM01异常故障代码。常见保护动作原因及室内、外机故障代码见表6所示。
三、故障检修实例
海信直流变频空调具有故障自诊断功能，并且故障代码内容非常丰富:在压缩机运行状态，室外机微处理器IC01③~⑤脚外接的三个发光二极管LED1~LED3将连续指示压缩机的运行频率受限原因(见表5);在压缩机停止运转时，室外机电路板上LED1~LED3用亮(O)灭(●)、闪(⊙ )的不同组合，显示不同故障原因的故障代码;连续按4次传感器切换键，室内机显示屏上会显示以数码形式的故障代码。
因此根据室内、外机显示的提示代码，结合具体故障现象，对发生的故障原因是不难判断的，下面列举几个故障检修实例。
例1:开机后室内机显示正常，进入制热状态后，室内机出风口温度偏低，压缩机一直处于低速运转，室外机变频板上LED1~LED3的显示状态是“灭、亮、亮”，约3min后，室外、内机均停止工作。
分析检修：连续按4次传感器切换键，室内机面板显示故障代码"16"， 与室外机LED1~LED3显示的故障内容(见表5所示)一致，意为“制冷防冻结或制热防过载引起降频或禁止升频”。分析是室外机温度检测电路异常，先检查IC01⑦-⑨脚外围元件及CN13~CN15均正常，怀疑温度传感器RT3~RT5不良。再取下室外环温传感器RT3，和一只温度计一起放入水杯中，向杯中倒入热水或冷水，并在水温稳定在10°C、25°C、30°C、35°C时测得RT3的电阻值依次为9.7k、5.3k、4.4k、3.6k，说明室外环温传感器RT3性能正常，用同样的方法测试室外盘管温度传感器RT4和压缩机排气温度传感器RT5，各温点测得的电阻值基本与表1所列正常值相同，说明室外机的温度检测电路无问题，怀疑室内机环境或盘管温度检测电路工作失常。由于室内机显示的室温与遥控器显示的室温基本一致， 所以先检查室内机盘管温度检测电路。当时的温度为17°C，对应的信号电压为1.94V ，而实测室内机微处理器IC08(ST321)③脚室内盘管温度信号电压为3.88V(此值对应的温度应为65°C-67°C之间)。故IC08误认为室内盘管温，度已超过60°C，因此限制变频压缩机升频运转。拆下室内机盘管温度传感器测量，电阻值为1.32k，远低于当时温度对应的正常值7.7k。换上同规格新的温度传感器后，室外机立即启动运转，三个LED指示灯变成正常的闪烁，过数分钟后室内机出风口开始送风，且温度正常，
故障排例2:开机后室内机显示正常，但不出风，不制冷也不制热，室外机不启动，室外机变频板上LED1~LED3显示状态为“灭、亮、亮”。
分析检修:室外机LED显示的故障代码表示“制冷防冻结或制热防过载引起降频或禁止升频”。这种故障原因较多，但以室外机温度检测电路工作为多见。先检查电路板上300V、15V、12V、5V供电均正常，再检查室外机三个热敏电阻温度传感器，在室外气温为17°C时:室外温度传感器RT3和室外盘管温度传感器RT4的电阻值为7.2k，压缩机排气温度传感器RT5的电阻值为92k，均基本正常;加电后测IC01⑦~⑨脚输入的温度信号电压:外环温⑦脚和室外盘管⑧脚电压约1.91V，排气温度⑨脚电压约0.37V，均基本正常。断电后测CNOO03-CNO05上U.V.W三个变频压缩机引脚间的直流电阻值，均为1.4Ω，也正常。怀疑室外机电路板或IPMO1变频模块有故障，加电后按紧急启动按钮(室内机微处理器IC08⑤脚外接开关)强制启动，此时室内、外机均启动，室外机变频板上LED1~LED3显示状态为“闪、灭、闪"，约过2min左右外机停止工作。此LED故障代码含义是“压缩机缺相保护”，分析是室外机电路板或变频模块IPM01有问题。但从外观检查未见异常，检查U、V、W各相取样电路，发现W相取样分压电阻R141( 182k/0.25W)一引脚虚焊。补焊后开机试验，故障排除。
例3:压缩机运转时间过短，转动10min~20min就停转，室外机变频板上三个指示灯显示状态是“灭、亮、闪”，查询室内机显示压缩机过热保护代码“15”。
分析检修:变频压缩机顶部过热保护停机故障原因很多，先测量室外机微处理器IC01②脚电压为0V，观看指示灯LED(见图1所示)熄灭，检查过热保护开关HK已断开保护，过热保护电路正常。检查室外风机及其驱动控制电路未见异常，手摸压缩机外壳非常热，分析是制冷循环系统存在制冷剂泄漏或堵塞故障。该空调是新安装的，管路加长，仔细检查管路完好无被压扁的痕迹，节流元件及换向四通阀也均无焊堵，用肥皂水检漏亦未见异常。最后发现管路截止阀只打开二分之一左右，将截止阀完全打开后试机，空调运行恢复正常，运行数天再未发生工作时间短和热保护停机故障。
例4:压缩机不启动，室外机变频板上LED1~LED3状态是“灭、亮、灭”，查询室内机显示为IPM模块异常保护代码“5”。
分析检修:先检查变频模块IPM01 10，12脚电压为308V，21、22脚间电压为15V，说明模块两组电源供电正常。再测IPMO1 19脚模块保护信号电压，模块工作正常时19脚被R7上拉为4.8V信号电压，实测19脚电压为0.26V，说明已输出低电平保护报警信号，该保护信号一般是IPM01模块本身超压、欠压过流过热等引起的。IPMO1内部装有6只大功率IGBT管，为防止它们过热损坏模块，其外壳装有较大面积的铝散热片。经检查发现
该散热片已松脱，因而造成模块散热不良而保护停机。松开固定螺丝，取下散热片，将IPMO1和散热片两接触面脏物清除干净，用酒精棉球擦洗晾干后，在接触面涂上少许导热硅胶，并重新安装，固定牢靠后，通电试机，IPMO1的19脚电压报警信号消失，电压上升到4.85V， 变频压缩机正常启动工作，故障排除。
例5:压缩机工作过程中突然停转，室外机变频板上三只LED发光管的状态是“闪、灭、亮”，查询室内机显示为压缩机过流保护故障代码“8”。
分析检修:变频压缩机过流保护停机的主要原因有:变频驱动模块IPM01工作失常、室外风机通风不畅、压缩机绕组短路或漏电、过流保护电路不良室外机微处理器IC01不良等，手摸压缩机外壳温度无过热感，用钳形表测变频压缩机U、V.W相电流，均在铭牌给出的额定电流范围。测IPM01的20脚电压为高电平(高电平为正常，低电平为压缩机过流报警信号)，但室外机微处理器IC01 10脚输入的却是0.18V低电平过热报警信号，说明过流保护信号处理电路工作失常。该过流信号以双运放IC15为核心组成，依次检查其外围元件D173、R80、R119~R121、C95、C96及相关印刷线路铜箔等均未发现问题。检查放大器IC15，发现无论其同相输入端③脚输入高电平还是低电平，①脚始终输出4.7V高电平，说明此放大器损坏。IC15的型号为LM358，其内部含有两个功能相同的放大器，经测试⑤~⑦脚内闲置的放大器完好，因此可不用整体更换IC15，可用⑤~⑦脚内放大器代换③~①脚内损坏的放大器。替代方法是:用小刀将IC15①~③脚与外电路连接的印刷线路铜箔割断，将①~③脚原外接元件通过细绝缘导线-- 对应移焊到⑦~⑤脚上。焊接完毕，检查无误后通电试机，压缩机正常启动工作，故障排除。
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