變頻器逆變電路維修

變頻器能夠?qū)﹄娫措娏鬟M(jìn)行調(diào)節(jié)變頻，實(shí)現(xiàn)交流電機(jī)的軟啟動(dòng)，進(jìn) 行變頻調(diào)速，提高設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)精度，改變設(shè)備功率因素，對(duì)設(shè)備進(jìn)行過 流、過載、過壓保護(hù)。一般情況下，變頻器可以分為整流單元、高容量 電容、逆變電路和控制器四個(gè)部分，其工作流程為整流單位對(duì)接受的固 定交流電進(jìn)行轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化為特定的直流電，然后經(jīng)由高容量電容進(jìn)行儲(chǔ) 存，逆變電路能夠通過大功率晶體管開關(guān)陣列形成電子開關(guān)，對(duì)儲(chǔ)存的 直流電流進(jìn)行轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化成為具有不同頻率、不同寬度、不同幅度的方 波，轉(zhuǎn)化完成的方波在經(jīng)過控制器處理，形成交流電，繼而應(yīng)用到電氣 設(shè)備中。在整個(gè)過程中，逆變電路起著對(duì)電流進(jìn)行再度轉(zhuǎn)化的作用，如 果逆變電路出現(xiàn)了問題，變頻器系統(tǒng)將無法進(jìn)行正常運(yùn)行，進(jìn)而對(duì)整個(gè) 電氣設(shè)備系統(tǒng)的運(yùn)行造成不良影響。因此通過對(duì)變頻器逆變電路進(jìn)行及 時(shí)的維護(hù)整修，能夠有效地避免變頻器停擺，電力設(shè)備運(yùn)行不良的發(fā) 生，從而更好地幫助電力設(shè)備進(jìn)行穩(wěn)定運(yùn)行，投入到人們生活中的使用。

一、變頻器逆變電路的構(gòu)造

常見的變頻器逆變電路是由IGD、IGBT、電容等不同元件組成的， IGBT在整個(gè)逆變電路中起著核心作用，IGD負(fù)責(zé)對(duì)IGBT進(jìn)行觸發(fā)、保護(hù) 和監(jiān)控，電容則是用來對(duì)直流電進(jìn)行暫時(shí)保存。一般情況下，逆變電路 損壞原因有兩種，IGD損壞和IGBT損壞，通過這兩個(gè)部分的診斷維修， 能夠有效地解決逆變電路故障問題，實(shí)現(xiàn)變頻器的正常運(yùn)行。

二、IGBT常見故障與診斷

1.IGBT常見故障判斷原理

IGBT是指絕緣柵雙極型晶體管的縮寫，它的發(fā)射極和柵極之間有 很大部分的面積相鄰，這部分空間中有一層二氧化硅絕緣柵起到隔絕 作用，形成一個(gè)電容。正常情況下，IGBT在G-E之間能夠進(jìn)行電容特性 的測量，ICBT的電容值和容量呈現(xiàn)正比關(guān)系。因此為了提高IGBT的工 作效率，往往將隔絕柵的厚度做得極薄，導(dǎo)致其耐壓值過低，一旦電壓 超出了隔絕柵的耐壓上限，很容易導(dǎo)致隔絕柵被擊穿，造成電容特性消 失，IGBT損壞。因此通過對(duì)CG-E電容特性進(jìn)行測量，能夠?qū)?/span>G極是否損 壞進(jìn)行判斷，同時(shí)通過CG-C和CE-C的測量結(jié)果也可以作為C和E的判斷 依據(jù)[1]。

2.常見的IGBT損壞原因

2.1 dt/dv導(dǎo)致的柵極擊穿

當(dāng)柵極處于懸空狀態(tài)時(shí)，由于G-C與G-E之間的電容特性，如果C-E 突然發(fā)生電壓增高，會(huì)對(duì)CCG和CCE進(jìn)行充電，造成柵極電位超出了上 限，絕緣柵被擊穿，絕緣失效。因此在進(jìn)行IGBT的耐壓測試時(shí)，應(yīng)當(dāng)用 導(dǎo)體短接GE,在進(jìn)行IGD的安裝時(shí)也必須保證IGD和柵極進(jìn)行可靠接觸， 避免由于充電導(dǎo)致的電壓升高，造成dt/dv擊穿。

2.2擎住效應(yīng) 在IGBT內(nèi)部，各有一個(gè)等效的PNP三極管和NPN

三、IGD常見功能與故障

1.IGD的構(gòu)造和工作原理

從構(gòu)造上來看，IGD模塊可以分為DC-DC隔離電源、Uce監(jiān)控電路 和觸發(fā)/關(guān)斷電路三大部分，PSU供給的直流電壓經(jīng)過隔離電源中頻震 蕩處理，由隔離變壓器進(jìn)行整流平波后再提供給IGD使用，利用隔離電 源，能夠有效地穩(wěn)定IGBT觸發(fā)電壓，避免電壓波動(dòng)造成IGBT觸發(fā)端的 損壞，當(dāng)IGD模塊發(fā)生損壞時(shí)，隔離電源能夠起到對(duì)IGBT保護(hù)的作用， 避免超額高壓進(jìn)行到PSU中，導(dǎo)致IGBT損壞。不同型號(hào)IGD模塊的隔離 電源具有不同的輸入電壓，6SE70系列的隔離電源的輸入電壓為15V，而 Micromaster和SINAMICS系列的隔離電源輸入電壓為24V[3]。

2.IGD常見故障

IGD在進(jìn)行使用的過程中，如果隔離電源發(fā)生損壞、監(jiān)測電路失效 或者電路控制失效，也會(huì)導(dǎo)致IGD無法進(jìn)行正常的運(yùn)行。隔離電源的內(nèi) 部元件構(gòu)造相對(duì)比較脆弱，在隔離電源的整體結(jié)構(gòu)中，起振電路核心是 一枚CMOS半導(dǎo)體，這種半導(dǎo)體雖然和TTLIC半導(dǎo)體相比擁有更寬的工 作電壓和更低的能耗，但是也更加容易被損壞。隔離電源的開關(guān)管使用 的是MOS管。通過MOS管的應(yīng)用，固然能夠提升IGBT的開關(guān)速度，減 少開關(guān)管的損耗，但是在惡劣環(huán)境中的損壞可能性更大，另外作為電壓 觸發(fā)元件，IGBT在觸發(fā)電流方面沒有太大的要求，不需要隔離電源具備 太大的電流輸出能力，一旦IGBT的G-E發(fā)生了短路或者其他IGD元件發(fā) 生了短路，隔離電源很容易就會(huì)發(fā)生損壞。當(dāng)IGBT損壞時(shí)，往往會(huì)產(chǎn)生 電路控制失效，在進(jìn)行控制時(shí)IGBT的G-E區(qū)域沒有產(chǎn)生關(guān)斷電壓，測量 時(shí)無法測量到觸發(fā)電壓。如果IGD的穩(wěn)壓管或者肖特基二極管發(fā)生了損 壞，會(huì)導(dǎo)致監(jiān)測電路回饋丟失，使得變頻器在運(yùn)行前就開始故障報(bào)警， 影響到變頻器的正常使用。