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变频器逆变功率模块故障诊断和处理


《电气与电控》 / 2012-06-03


    逆变电路同整流电路相反,是将直流电压变换为所要频率的交流电压,以所确定的时间使上桥、下桥的功率开关器件导通和关断,从而可以在输出端U、V、W得到相位互差+120。电角度的三相交流电压。逆变电路通常指的就是IGBT逆变模块(早期生产的变频器为GTR等功率模块),IGBT模块损坏也是变频器常见的故障。


    中、小型变频器一般用三组IGBT;大容量的机种均采用多组IGBT并联29543433,故测量检查时应分别逐一进行检测。IGBT的损坏也可引起变频器OC保护功能动作。


    逆变电路测试(以六相模块为例):将负载侧U、V、W相的导线拆除,使用万用表二极管测试挡,红表笔接P(集电极c),黑表笔依次测U、V、W,万用表显示数值应为最大;将表笔反过来,黑表笔接P,红表笔测U、V、W,万用表显示数值为400Ω左右。再将红表笔接N(发射极e),黑表笔测U、V、W,万刚表显示数值为400Ω左右;黑表笔接P,红表笔测U、V、W,万用表显示数值为最大。各相之间的正反向特性应相同,若出现差别说明IGBT模块性能变差。


    用万用表的红、黑两表笔分别测试功率开关管的栅极G与发射极E之间的正反向特性,两次所测的数值都为最大,此时可判定IG-BT模块栅极正常。如果有数值显示,则栅极性能变差。当正反向测试结果为零时,说明所检测的一相门极已被击穿短路,栅极损坏时时路板保护门极的稳压管也将击穿损坏。逆变功率模块损坏的原因如下:


    (1)器件本身质量不好。
 

    (2)外部负载有严重过电流、不平衡、电动机某相绕组对地短路、有一相绕组内部短路、负载机械卡住、相间击穿、输出电路有短路或对地短路。


    (3)负载上接电容或因布线不当对地电容太大23046437,使功率开关管中有冲击电流。


    (4)电网电压太高或有较强的瞬间过电压,造成过电压损坏。


    (5)功率开关管的过电压吸收电路有损坏,造成不能有效吸收过压而使IGBT损坏。


    (6)滤波电容因日久老化、容量减少或内部电感变大,对母线的过电压吸收能力下降,造成母线上过电压太高而损坏IGBT。


    (7)变频器内部某组电源,特别是IGBT驱动级+、一电源损坏,改变了输出值或两组电源间绝缘被击穿。因前级光电隔离器件击穿导致功率器件击穿,或印制电路板在隔离器件部位因尘埃、潮湿造成打火击穿,导致IGBT损坏。


    (8)不适当的操作或产品设计软件中有缺陷,在干扰和开机、关机等不稳定情况下引起上下两功率开关元件瞬间同时导通。


    (9)雷击、水入侵、异物进入、检查人员误碰等意外。


    (10)前级整流模块损坏,由主电源前级进入了交流电,造成IGBT损坏。


    (11)修理更换功率模块,因没有静电防护措施,在焊接操作时损坏了IGBT。或因修理中散热、紧固、绝缘等处理不好29506484,导致短时使用就损坏。并联使用IGBT,在更换时型号、批号不一致,导致各并联元件电流不均而损坏。


    (12)变频器内部保护电路(过电压、过电流保护)的某元件坏,失去保护功能。


    只有查到功率开关管损坏的根本原因,并首先消除再次损坏的可能,才能更换逆变模块。否则,换上去的新模块会再次损坏。IGBT同绝缘栅场效应管一样要避免静电损坏,在装配焊接中防止损坏的根本措施是:把被要修理的变频器、IGBT模块、电烙铁、人、操作工作台垫板等全部用导线连接起来,使得在同一电位下进行操作,全部连接的公共点应接地。特别是电烙铁头上不能带有高电位,示波器电源要用隔离良好的变压器隔离。IGBT模块在未使用前要保持控制极G与发射极E接通,不得随意去掉该器件出厂前的防静电保护G、E连通措施。


    功率模块与散热器之间涂导热硅脂,保证厚度0. 1~0.25mm,接触面80%以上,紧固力矩按紧固螺钉大小施加(M413kg - cm、M517kg - cm、M622kg - cm),以确保模块散热良好。再装配时要处理好原装配上的各类技术措施,不得简化、省略。例如,输入的双绞线、各电极连接的电阻阻值、绝缘件、吸收板或吸收电容都要维持原样,要对作了修焊的驱动印制电路板进行清洁及防止爬电的涂漆处理,保证绝缘可靠,不要少装和错装零部件。并联模块要求型号、编号一致,在编号无法一致时29508034,要确保并联的全部模块性能相同。

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