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。
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。
5.集成CPU控制电路的模块
代表有海信KFR-26GW/11BP等机型，此类模块多见于目前生产的交流变频空调器或直流变频空调器。
该类模块的模块板集成CPU控制电路、室外机电控系统的弱电信号控制电路。室外机主板只是提供模块板所必需的直流15V（模块内部控制电路供电）、5V（室外机CPU和弱电信号控制电路供电）电压，以及传递通信信号、驱动继电器等功能。
该类模块的生产厂家有三菱、三洋、飞兆等，可以称其为第三代模块，与三菱 PM20CTM060系列的模块相比，有着本质区别：
一是6路信号为直接驱动，中间不再需要光耦，这也为集成CPU提供了必要的条件；
二是成本较低，通常采用非铝制散热片；
三是模块内部控制电路使用单电源直流15V供电；
四是内部可以集成电流检测电阻元件，与外围元器件电路即可组成电流检测电路。
6.控制电路和模块一体化的模块
代表有美的KFR-35GW/BP2DN1Y-H （3）,三菱重工KFR-35GW/AIBP等机型，此类模块多见于目前生产的交流变频空调器、直流变频空调器和全直流变频空调器，也是目前比较常见的一种类型，在集成CPU控制电路模块的基础上改进而来。
模块、室外机CPU控制电路、弱电信号处理电路、幵关电源电路、滤波电容、硅桥、通信电路、PFC电路、继电器驱动电路等，也就是说室外机电控系统的所有电路均集成在一块电路板上，只需配上传感器、滤波电感等少量外围元器件即可以组成室外机电控系统。
该模块的生产厂家有三菱、三洋、飞兆等，可以称其为第四代模块，是目前最常见的控制类型，由于所有电路均集成在一块电路板上，因此在出现故障后维修时也最简单。
四、模块测量方法
无论何种类型的模块，使用万用表测量时，内部控制电路工作是否正常不能判断，只能对内部的6个幵关管做简单的检测。
从模块内部IGBT幵关管简图可知，万用表显示值实际为IGBT幵关管并联6个续流二极管的测量结果，因此应选择二极管挡，且P、N、U、V、W端子之间应符合二极管的特性。
1、测量P、N端子
测量过程相当于D1和D2（或D3和D4、D5和D6）串联测量。
红表笔接P端、黑表笔接N端，为反向测量，结果为无穷大；红表笔接N端、黑表笔接P端,为正向测量，结果为733mV。
如果正反向测量结果均为无穷大，为模块P、N端子幵路；如果正反向测量接近0mV,为模块P、N端子短路。
2、测量P与U、V, W端子
相当于测量D1、D3, D5。
红表笔接P端，黑表笔接U、V、W端，测量过程相当于反向测量D1、D3、 D5, 3次结果相同，应均为无穷大。
红表笔接U、V、W端，黑表笔接P端，测量过程相当于正向测量D1、D3、 D5, 3次结果相同，应均为406mV.
如果反向测量或正向测量时P与U、V、W端结果接近OmV,则说明模块P与U、P与V、P 与W端击穿。实际损坏时有可能是P与U、P与V端正常，只有P与W端击穿。
3、测量N与U、V、W端子
相当于测量D2、D4、D6„
红表笔接N端，黑表笔接U、V、W端，测量过程相当于正向测量D2、D4、 D6, 3次结果相同，应均为407mV。
红表笔接U、V、W端，黑表笔接N端，测量过程相当于反向测量D2、D4、 D6, 3次结果相同，应均为无穷大。
如果反向测量或正向测量时，N与U、V、W端结果接近OmV,则说明模块N与U、N与 V、N与W端击穿。实际损坏时有可能是N与U、N与W端正常，只有N与V端击穿。
4、测量U、V、W端子
由于模块内部无任何连接，U、V、W端子之间无论正反向测量，结果相 同，应均为无穷大。如果结果接近0mV,则说明U与V、U与W、V与W端击穿。实际维修时 U、V、W端之间击穿损坏的概率较小。
五、测量注意事项
1、测量时应将模块上的P、N端子滤波电容供电引线，U、V、W端子压缩机线圈引线全 部拔下。
2、上述测量方法使用数字万用表。如果使用指针万用表，选择Rx1k挡，测量时红、黑表笔所接端子与上述方法相反，得出的规律才会一致。
3、不同的模块、不同的万用表正向测量时得出的结果数值会不相同，但一定要符合内部6个续流二极管连接特点所组成的规律。同一模块、同一万用表正向测量P与U、V、W端或N 与U、V、W端时，结果数值应相同（如本次测量为406mV ）。
4、P、N端子正向测量得出的结果数值应大于P与U、V、W端或N与U、V、W端得出的数值。
5、测量模块时不要死记得出的数值，要掌握规律。
6、模块常见故障为P与N、P与U（或P与V、P与W ）、N与U （或N与V、N与W ）端子击穿，其中P与N端子击穿的比例最高。
7、纯粹的模块为一体化封装，如内部IGBT幵关管损坏，维修时只能更换整个模块板组件。
8、模块与控制基板（电路板）焊接在一起，如模块内部损坏，或电路板上的某个元器件损坏但检査不出来，维修时也只能更换整个模块板组件。
