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變頻器逆變模塊損壞多半是由于驅動(dòng)電路損壞致使1個(gè)橋臂上的2個(gè)開(kāi)關(guān)器件同一時(shí)間導通所造成的。變頻器逆變功率模塊損壞是不管在矢量變頻器還是節能變頻器等其他變頻設備上常見(jiàn)到的故障,解決這種問(wèn)題只有查到損壞的根本原因,并首先消除再次損壞的可能,才能更換逆變模塊,否則換上去的新模塊會(huì )再損壞。
變頻器逆變模塊故障維修分析與處理方法
一、判斷
逆變功率模塊主要有IGBT、IPM等,檢查外觀(guān)是否已炸開(kāi),端子與相連印制板是否有燒蝕痕跡。用萬(wàn)用表查C-E、G-C、G-E是否已通,或用萬(wàn)用表測P對U、V、W和N對U、V、W電阻是否有不一致,以及各驅動(dòng)功率器件控制極對U、V、W、P、N的電阻是否有不一致,以此判斷是哪一功率器件損壞。
二、損壞原因查找
⑴ 器件本身質(zhì)量不好。
⑵ 外部負載有嚴重過(guò)電流、不平衡,電動(dòng)機某相繞阻對地短路,有一相繞阻內部短路,負載機械卡住,相間擊穿,輸出電線(xiàn)有短路或對地短路。
⑶ 負載上接了電容,或因布線(xiàn)不當對地電容太大,使功率管有沖擊電流。
⑷ 用戶(hù)電網(wǎng)電壓太高,或有較強的瞬間過(guò)電壓,造成過(guò)電壓損壞。
⑸ 機內功率開(kāi)關(guān)管的過(guò)電壓吸收電路有損壞,造成不能有效吸收過(guò)電壓而使IGBT損壞,如下圖所示。
⑹ 濾波電容因日久老化,容量減少或內部電感變大,對母線(xiàn)的過(guò)壓吸收能力下降,造成母線(xiàn)上過(guò)電壓太高而損壞IGBT。正常運行時(shí)母線(xiàn)上的過(guò)電壓是逆變開(kāi)關(guān)器件脈沖關(guān)斷時(shí),母線(xiàn)回路的電感儲能轉變而來(lái)的。
⑺ IGBT或IPM功率器件的前級光電隔離器件因擊穿導致功率器件也擊穿,或因在印制板隔離器件部位有塵埃、潮濕造成打火擊穿,導致IGBT、IPM損壞。
⑻ 不適當的操作,或產(chǎn)品設計軟件中有缺陷,在干擾和開(kāi)機、關(guān)機等不穩定情況下引起上下兩功率開(kāi)關(guān)器件瞬間同時(shí)導通。
⑼ 雷擊、房屋漏水入侵,異物進(jìn)入、檢查人員誤碰等意外。
⑽ 經(jīng)維修更換了濾波電容器,因該電容質(zhì)量不好,或接到電容的線(xiàn)比原來(lái)長(cháng)了,使電感量增加,造成母線(xiàn)過(guò)電壓幅度明顯升高。
⑾ 前級整流橋損壞,由于主電源前級進(jìn)入了交流電,造成IGBT、IPM損壞。
⑿ 修理更換功率模塊,因沒(méi)有靜電防護措施,在焊接操作時(shí)損壞了IGBT?;蛞蛐蘩碇猩?、緊固、絕緣等處理不好,導致短時(shí)使用而損壞。
⒀ 并聯(lián)使用IGBT,在更換時(shí)沒(méi)有考慮型號、批號的一致性,導致各并聯(lián)元件電流不均而損壞。
⒁ 變頻器內部保護電路(過(guò)電壓、過(guò)電流保護)的某元件損壞,失去保護功能。
⒂ 變頻器內部某組電源,特別是IGBT驅動(dòng)級+、-電源損壞,改變了輸出值或兩組電源間絕緣被擊穿。
三、更換
只有查到損壞的根本原因,并首先消除再次損壞的可能,才能更換逆變模塊,否則換上去的新模塊會(huì )再損壞。
⑴ IGBT同絕緣柵場(chǎng)效應管一樣要避免靜電損壞。在裝配焊接中防止損壞的根本措施是,把要修理的機器、IGBT模塊、電烙鐵、人、操作工作臺墊板等全部用導線(xiàn)連接起來(lái),使得在同一電場(chǎng)電位下進(jìn)行操作,全部連接的公共點(diǎn)如能接地就更好。特別是電烙鐵頭上不能帶有市電高電位,示波器電源要用隔離良好的變壓器隔離。IGBT模塊在未使用前要保持控制極G與發(fā)射極E接通,不得隨意去掉該器件出廠(chǎng)前的防靜電保護G-E連通措施。
⑵ 功率模塊與散熱器之間涂導熱硅脂,保證涂層厚度0.1耀0.25mm,接觸面80%以上,緊固力矩按緊固螺釘大小施加(M4 13kg?cm,M5 17kg?cm,M6 22kg?cm),以確保模塊散熱良好。
⑶ 機器拆開(kāi)時(shí),要對被拆件、線(xiàn)頭、零件做好筆記。再裝配時(shí)處理好原裝配上的各類(lèi)技術(shù)措施,不得簡(jiǎn)化、省略。例如,輸入的雙絞線(xiàn)、各電極連接的電阻阻值、絕緣件、吸收板或吸收電容都要維持原樣;要對作了修焊的驅動(dòng)印制板進(jìn)行清潔和防止爬電的涂漆處理,以及保證絕緣可靠,更不要少裝和錯裝零部件。
⑷ 并聯(lián)模塊要求型號、編號一致,在編號無(wú)法一致時(shí),要確保被并聯(lián)的全部模塊性能相同。
⑸ 對因炸機造成銅件的缺損,要把毛刺修圓砂光,避免因過(guò)電壓發(fā)生尖duan放電而再次損壞。
四、更換模塊后的通電
經(jīng)常會(huì )更換模塊后,一通電又燒毀了。為防止此類(lèi)事故,一般在變頻器的直流主回路里串入一電阻,電阻阻值為1耀2k贅,功率50W以上,由于電阻的限流作用,即使故障開(kāi)機也不會(huì )損壞模塊??蛰d時(shí)流過(guò)電阻的電流小,壓降也小,可做空載檢查?! ∫话阒灰蛰d運行正常,去掉電阻大都會(huì )正常。