正弦波直流变频控制器基础知识及案例分析手册(最终版)

家用 用玉、 、绿、 、凉系 系列正 正弦波 波直流 流变频 频控 制器 器基础 础知识 识及案 案例分 分析手 手册编写： ：张小 小军（ （重 庆） 编导： ：万利 利华（ （研究 究院） 邓太 太平（ （研究 究院） 张世 世林（ （研究 究院）序言编者本着“易学” 、 “易懂” 、 “简单” 、 “适用”的原则,编制了此案例分析手册，目的 是让广大基层技术及管理人员（修理工、机动、巡检、质管员、工艺员等）根据手册所 表述的内容，能对变频控制器故障进行测量分析和处理。

本手册共两篇内容：理论篇和案例分析篇。

理论篇主要讲解变控制器的原理、各功 能电路在 PCB 板上位置以及关键点的电压及波形。

案例分析篇主要以生产过程中常见的 故障现象为例展开分析，从而达到理论与实践相结合的目的。

编写此案例分析手册时，得到了研究院张院长、质控部赵部长的大力支持。

在技术 上得到研究院知深专家：梁工（梁博） 、许工（许敏） 、万工（万利华） 、邓工（邓太平） 、 张工（张世林）等人的不吝指导。

在此对他们表示忠心的感谢！ 由于编者学识水平有限、手册中难免有错漏之处，殷切期望读者指正。

张小军（重庆） 09 年 5 月于珠海格力电器2目★理论篇 一、变频空调的基本工作原理。

录功能介绍。

二、变频空调电控系统的组成及分工。

三、变频室外机主板各功能电路位置以及检测点。

四、室外机关键点参数及波形。

1、开关电源电压测量。

2、芯片电源电压测量。

3、振荡及复位电路电压测量。

4、通信电路电压测量。

五、关键元件的测量及故障排查。

1、整流模块的测量。

2、IPM 模块的测量。

六、变频控制器的故障代码。

★案例分析篇 一、变频控制器故障分析常见方法。

1、电压分析法。

2、对比分析法。

二、控制器厂常见故障分析。

1、上电三灯长亮。

2、通信出错。

3、外风机测试出错。

4、4V 测试出错。

5、电源测试出错。

三、 总装测试故障分析。

1、压缩机不起动、IPM 模块保护。

2、无通信。

3、打耐压不过。

3理 论 篇一、变频空调的基 基本工作原理。

其输出功率恒定的状况。

频空调主要 要是改变以往 往压缩机在 在恒定 50Hz 频率下运转 转， 输出功 功率恒定的状 状况。

变 变频频控制器 器根据环境 境条件的变化调节输给 给压缩机电源的频率（ （其频率在 15Hz～120 0Hz 区间 变化） ，使压缩机的转速改变 变，从而达到压缩机输 输出的功率 率可调。

这样 样，空调就 就改变了 时开时停的工作方 方式，可以在需要时以 以高频率运 运转，进行快 快速制冷制 制热，在不需 需要时， 率，以达到 到较小的输出功率和高 高于普通定频机 50%以 以上的能效比 比，平和的 的进行温 降低频率 度调节，完全实现 现了无级调节。

功能介绍。

二、变频空调电控 控系统的组成及分工。

变频 频空调电控 控系统主要由 由室内机主 主板、室外主 主板以及压 压缩机组成。

。

其内外机 机通过火 线、零线和通信线 线相连（图 1） 。

主要 要任务： 1、接 接收用户发来 来的温度需求 求信息。

2、采 采集环温、管 管温等相关信 信息并传至室 室外机。

3、显 显示各种运行 行参数或保护 护。

主要任务： 1、接收室 室内通信，综合 合分析室内环 环境温度、室 室内 设定温度、 、室外环境温 温度等因素，对压缩机变 变频 调速控制。

2、根据系统需要，控制 制室外风扇、 、四通阀、压 压缩 机电加热等 等负载。

3、采集排 排气、管温、电压、电流、 、压缩机状态 态等 系统参数，判断系统是 是否在允许的 的工作条件内 内是 否出现异常 常。

图 1：变频空调 调电控系统组 组成及分工4三、变频室外机主板各功能电路位置以及检测点。

我们将各主要功能电路采用框注的方式进行的标注（如图 2） ，同时注明功能电路的 关键检测点， 目的是让大家根据检测点的信号， 去测量和评价各功能电路是否工作正常。

上电电流保护电路图 2：变频室外机主板各功能电路位置以及检测点5四、室外机关键点参数及波形。

1、开关电源电压测量（图 3） ：图 3：开关电源电压测量2、芯片电源电压测量（图 4） ：404散热器接触图 4：芯片电源电压测量63、振荡及复位电路电压测量（图 5） 。

图 5：振荡及复位电路电压测量4、通信电路电压测量。

通信电路分为强电侧和弱电侧，强电侧通信电压为 56V，其测量位置和方法如图 6。

强、弱 电侧通信电压测量位置如图 7。

图 6：通信电路强电侧电压测量7图 7：通信电路弱电侧电压测量五、关键元件的测量及故障排查。

1、整流模块测量： （1）整流模块主要作用是将交流电变成直流电，整流模块的引脚定义如图 8，其内 部结构简图如 9。

（2） 测量方法： 将万用表调至二极管档 （图 10） ， 分别对模块内的四个二极管 （D1、 D2、D3、D4）进行测量。

0.4--0.7V AC ACAC （2）IPM 测量： AC图 8：引脚定义图 9：内部结构简图图 10：测量方法2、IPM 测量： （1）IPM 是变频空调的核心器件（图 11） ，给变频压缩机输出 U,V,W 三相电流，并8控制压缩机的转速。

其内部结构如图 12，内部包括驱动 IC 和 6 个 IGBT。

（2）测量方法：模块的损坏可分为驱动 IC 损坏和 IGBT 损坏，如某一路 IGBT 发生 损坏，我们可以直接通过万用表二极管档检测，正向应无导通，反向应有二极管管压降 或者用电阻档分别测量 P、N 到 U、V、W 三相的电阻，具体的测试方法如图 13。

图 11：IPM 外观图 12：内部结构简图1、变频控制器的故障代码图 13：IPM 测量9六、变频控制器的故障代码。

10案例分析篇一、变频控制器故障分析常见方法： 变频控制器的故障分析方法很多：结合编者在工作中的实际情况，初步总结出如下 两种常用的分析方法： 1、电压分析法： 根据各功能电路的作用，分别测量各功能电路信号的输入点和输出点的电压，从而 确定电路或器件工作是否正常。

如下图 14 所示的电源芯片 U4，其作用是将 5V 的电源变换成 3.3V 输出，已知 5V 电 源从芯片 A 处流入，再从 B 处流出，其电压将变成 3.3V，如果发现经 U4 转换后，B 处 的电压还是 5V（图 15） ，那就说明 U4 芯片很有可能已损坏。

电压分析法应用非常广泛，可用于开关电源电路、整流电路、晶振电路等，可谓是 万能。

图 14：电压前后对比。

图 15：故障 IC 电压异常。

112、对比分析法： 将良品上的元件参数与故障品上的元件参数进行对比，从而查找出故障品上的故障 元件。

如：已知开关电源输出电压异常，通过将良品上的元件（图 16）与故障品上的元件 （图 17）进行对比测试，发现二极管 D404 正反向特性与良品不一样，最终确定故障品 的二极管已失效，反向击穿。

经更换 D404 后，开关电源工作正常。

图 16：良品二极管正向压降。

图 17：故障品二极管压降。

12二、控制器厂常见故障分析： 1、上电三灯长亮 （1）整体分析思路：在任何 测试点出现 3 灯长亮均可以直 接判定芯片没有工，首先需对 芯片电源进行测试，然后再检 查晶振、复位及锁相环信号 （R2、C12、C13）是否正常。

如果以上测试未发现异常，需 检查各芯片管脚是否存在短 路，如果芯片管脚间不存在短 路的情况，可用电烙铁拖一下 芯片管脚，排除引脚虚焊的可 能性。

如果仍不能正常工作， 可用仿真器对芯片程序进行 校验，如果检验正确，说明芯 片中的程序是正确的，如果无 法校验，可能芯片已经受到损 坏（无法连接仿真器）或者芯 片中没有程序。

为确认芯片失 效，把该芯片取下换到能够正 常工作的控制器上，测试控制 器是否能够正常工作，如果能 够正常工作，可以判定是控制 器其它地方有故障，如果原本OK 对故障板外围元件 及电压再次检测。

芯片换至合格 板， 能工作吗？ NO OK 校验码对吗？ NO 芯片未写进程序或芯片已失效。

NO 芯片引脚是否 有短路或虚焊 OK 给主芯片拖锡。

OK 振荡、复位、锁 相环信号测试 振荡问题检查：C14、C15、Y1、 NO NO 检查芯片的 3.3V 电压是否正常。

电源检查OKR3。

复位问题检查：C17、C16、U2。

锁相环问题检查： R2、 C12、 C13。

芯片本身已损坏。

能够正常工作的控制器也是三灯长亮，这说明该芯片确实已经失效。

（2）具体分析步骤： 第 1 步：检查振荡电路和复位电路工作是否正常。

振荡电路源源不断为芯片工作提供时钟，复位电路为芯片提供复位信号，以上这两13个信号是芯片工作的必需条件，如果无这两个信号，芯片将无法工作。

其主要表现为控 三 灯长亮。

制系统无任何反应。

在没有示波器的情况下，可用万用表初步测量振荡电路（图 43、44）的复位电路两 脚的电压（图 45、46） 。

根据电压值可初步确定两电路工作是否正常。

图 43：振荡电路电压测量 正常值：1.32-1.5V 左右 错误值：远小于或大于 1.32图 44：振荡电路电压测量 红表笔：R3 上下两侧 黑表笔：U404 散热器图 45：复位电路电压测量 正常值：刚上电约有 200ms 低电平，过后 一直为 3.2V 左右高电平。

错误值：远小于 3.2V图 46：振荡电路电压测量 红表笔：C17 下侧 黑表笔：U404 散热器如果有示波器， 可用示波器观测芯片 （上电时） 复位信号以及工作时振荡 （R3 两端） 波形。

情况 1：复位引脚一直为低电平，此时可用万用测量复位引脚对地电阻，查看是否 有短路情况，如果没有短路，很有可能复位芯片 U2 有问题，可更换复位芯片 U2 进行测14试。

情况 2：振荡电路引脚电压不对，此时可用示波器观测一下振荡电路波形，如果没 有正弦波信号，可更换晶振 Y1 或晶振旁边两个起振电容 C14、C15。

第 2 步：给芯片引脚拖锡。

如果电源电压、晶振信号、复位信号以及锁相环信号均未发现异常，可检查各芯片 管脚是否存在短路，如果芯片管脚间不存在短路的情况，可用电烙铁拖一下芯片管脚， 排除引脚虚焊的可能性。

第 3 步：读取芯片校验码。

如果拖锡后， 故障现象依然存在， 可用仿真器对芯片程序进行校验， 如果检验正确， 说明芯片中的程序是正确的， 如果无法校验， 可能芯片已经受到损坏 （无法连接仿真器） 或者芯片中没有程序。

第 4 步：更换主芯片。

为确认芯片失效，把该芯片取下换到能够正常工作的控制器上（测试控制器是否能 够正常工作） 。

如果能够正常工作，可以判定是控制器其它地方有故障，如果原本能够 正常工作的控制器也是三灯长亮，这说明该芯片确实已经失效。