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如何诊断和处理变频器逆变功率模块故障?

2017-6-6 13:23| 编辑:电工学习网| 查看: 12711| 评论: 0

逆变电路与整流电路相反,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1200电度角的三相交流电压。逆变电路通常指的就是IGBT逆变模块,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(大功率晶体管模块);大容量的机种均采用多组IGBT并联,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的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,使用二极管测试挡,红表笔接P(集电极C1),黑表笔依次测U、V、W,万用表显示的数值应为最大;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400左右。再将红表笔接N(发射极E2),黑表笔测U、V、W,万用表显示数值为400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,再次所测得数值都为最大,此时可判定IGBT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经被击穿短路。栅极损坏时电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) 器件本身的质量不好。
    (2) 外部负载有严重过流、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,使功率开关管有冲击电流。
    (4) 电网电压太高或有较强的瞬间过电压,造成过压损坏。
    (5) 功率开关管的过压吸收电路有损坏,造成不能有效吸收过压而使IGB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驱动极+、-电源损坏、改变了输出值、或两组电源间绝缘被击穿。IGBT功率器件的前级光电隔离器件因击穿导致功率器件击穿,或因印刷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,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(过压、过流保护)的某元件损坏,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,换上去的新模块回再损坏。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,把要被修理的变频器、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。特别是电烙铁头不能带有高电位,示波器电源要有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,保持厚度0.1 ~ 0.25mm,接触面80%以上,紧固力矩按紧固螺钉大小施加,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,要对做了修焊的驱动印刷板进行清洁并防止爬电的涂漆处理,保证绝缘可靠,不要少装和装错零部件。并联模块要求型号、编号一致,在编号无法一致时,要确保被并联的全部模块性能相同。

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