变频空调功率模块工作原理与故障检测

一、功率模块原理与外形

功率模块是变频空调器电控系统中较重要的器件之一，也是故障率较高的一个器件。功率模块将IGBT连同驱动电路和多种保护电路封装在同一模块内，从而简化了设计，提高了稳定性。功率模块只有固定在外围电路的控制基板上，才能组成模块板组件。

功率模块可以简单地看作电压转换器。室外机主板CPU输出6路信号，经功率模块内部驱动电路放大后控制IGBT幵关管的导通与截止，将直流300V电压转换成与频率成正比的模拟三相交流电压（交流30~220V、频率15-120HZ）,驱动压缩机运行。三相交流电压越高，压缩机转速和输出功率（即制冷效果）越高；反之，三相交流电压越低，压缩机转速和输出功率（即制冷效果）就越低。三相交流电压的高低由室外机CPU输 出的6路信号决定。

二、输入与输岀电路

1.输入部分

①p、n：由滤波电容提供直流3oov电压，为模块内部幵关管供电，其中p端外接滤波电 容正极，内接上桥3个IGBT开关管的集电极；N端外接滤波电容负极，内接下桥3个IGBT开关 管的发射极。

②15V:由幵关电源提供，为模块内部控制电路供电。

③ 6路驱动信号：由室外机CPU提供，经模块内部控制电路放大后，按顺序驱动6个 IGBT幵关管的导通与截止。

2.输出部分

①u、v、w：上桥与下桥的中点，输出与频率成正比的模拟三相交流电，驱动压缩机运行。

②FO （保护信号）：当模块内部控制电路检测到过热、过电流、短路、15V电压低4种故障时，输出保护信号至室外机CPU。

说明：直流300V供电回路中，在实物图上未显示PTC电阻、室外机主控继电器和滤波电感等元器件。

三、常见模块形式和分类

根据CPU输出6路驱动信号至模块内部控制电路的过程，模块可分为使用光耦耦合与直接驱动两种。

1、使用光耦耦合的模块特点

① 通常用于早期生产的交流变频空调器。

② CPU输出的6路信号经光耦耦合至模块内部控制电路，模块输出的保护信号也是经光耦耦合至CPU,即CPU电路与模块内部电路相互隔离。

③ 模块与CPU控制电路通常设计在两块电路板上，使用排线连接。

④ 模块内部控制电路使用的直流15V电压通常为4路供电。

⑤ 模块通常与幵关电源电路设计在一块电路板上。

2、信号直接驱动的模块特点

① 通常用于目前生产的交流变频空调器或直流变频空调器。

② CPU输出的6路信号直接送至模块内部控制电路，中间无光耦。

③ 模块通常与CPU控制电路集成到一块电路板上面。

④ 模块内部控制电路使用的直流15V电压通常为单路供电。

⑤ 体积更小，智能化程度更高，成本更低，且不易损坏（指模块内部IGBT幵关管不易损坏）。

⑥ 模块内部集成电流检测电路或外置模块电流检测电阻，只需外围电路放大信号，即可输送至CPU电流检测引脚。

3.只具有功率模块功能的模块

代表有海信KFR-4001GW/BP.海信KFR-3501GW/BP等机型，此类模块多见于早期的交流变频空调器。

使用光耦传递6路驱动信号，直流15V电压由室外机主板提供（分为单路15V供电和4路15V供电两种）。

模块的常见型号为三菱PM20CTM060,可以称其为第二代模块，其最大负载电流20A, 最高工作电压600V,设有铝制散热片，目前已经停止生产。

4.带开关电源的模块

代表有海信KFR-2601GW/BP、美的KFR-26GW/BPY-R等机型。此类模块多见于早期的交流变频空调器，在只有功率模块功能的模块板基础上改进而来。

该类模块的模块板增加了幵关电源电路，次级输出4路直流15V和1路直流12V两种电压：直流15V电压直接供给模块内部控制电路；直流12V电压输出至室外机主板7805稳压块，为室外机主板供电，室外机主板则不再设计幵关电源电路。

模块的常见型号同样为三菱PM20CTM060,由于此类模块已停止生产，而市场上还存在大量使用此类模块的变频空调器，为供应配件，目前有改进的模块作为配件出现，如使用东芝或三洋的模块，东芝型号为IPMPIG20J503L。