變頻器功率單元基本原理及常見(jiàn)故障分

變頻器功率單元基本原理及常見(jiàn)故障分功率單元基本原理及常見(jiàn)故障分析第一部分功率單元基礎(chǔ)知識(shí)及基本原理一、功率單元基礎(chǔ)知識(shí)1．什么是功率單元功率單元是使用功率電力電子器件進(jìn)行整流、濾波、逆變的高壓變頻器部件。功率單元是構(gòu)成高壓變頻器主回路的主要部分。2．我公司功率單元的型號(hào)定義PC某某某羅馬數(shù)字：IGBT的額定電流值功率單元（英文PowerCell的簡(jiǎn)寫(xiě)）例如：PC100表示配置IGBT額定電流為100A的功率單元。3.功率單元上主要電力電子器件簡(jiǎn)介1）整流橋其作用是整流（將交流變成直流）。我公司使用的整流橋內(nèi)部封裝形式有以下兩種，圖1所示的封裝內(nèi)部有6只整流二極管，用在功率單元的三相輸入端；圖2所示的封裝內(nèi)部有2只整流二極管，用在功率單元的三相輸入端以及旁通回路中。圖1封裝6只整流二極管的整流橋模塊圖2封裝2只整流二極管的整流橋模塊目前我公司使用的整流橋品牌有：Semikron、Eupec；使用的整流橋電壓等級(jí)有：1400V、1800V；例如：SKD62/18、SKKD260/14。2）可控硅可控硅使用在充電電路和旁通回路上，均起“開(kāi)關(guān)”作用。我公司使用的可控硅內(nèi)部第1頁(yè)共7頁(yè)封裝形式如圖3所示：目前我公司使用的可控硅品牌有：Semikron；使用的可控硅電壓等級(jí)有：1400V、1800V；例如：SKKH57/18E、SKKT210/14E。3）電解電容其作用是對(duì)整流橋整流后的直流進(jìn)行濾波。圖3可控硅模塊目前我公司使用的電解電容品牌有：NICHICON（日本）、BHC（英國(guó)）、CDE（美國(guó)）。使用的電壓等級(jí)有：400V。使用的容量有3300uF、6800uF、10000uF。4）IGBT其作用是逆變（將直流變?yōu)榻涣鳎?。我公司目前使用的IGBT大部分為“雙管”（內(nèi)部封裝了兩組IGBT模塊），內(nèi)部封裝示意圖如圖4所示：目前我公司使用的IGBT品牌有：Eupec、Semikron；使用的IGBT電壓等級(jí)有：1200V、1700V；使用的IGBT電流等級(jí)有：75A、100A、150A、200A、300A、400A等例如：BSM100GB170DLC、FF400R12KE3。二、功率單元拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1．主回路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖5所示。第2頁(yè)共7頁(yè)圖4IGBT模塊封裝示意圖2、旁通回路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)3、IGBT主回路旁通技術(shù)如圖7所示：圖7IGBT主回路旁通示意圖第3頁(yè)共7頁(yè)圖5功率單元主回路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖如圖6所示。圖6旁通回路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖三、功率單元板件介紹1．單元電源板板件作用：從功率單元直流母線上取電，輸出24V直流電源供單元控制板使用。板件接口：輸入接口：接功率單元正、負(fù)直流母線輸出接口：24VDC輸出，接單元控制板2．單元控制板板件作用：1）接收主控系統(tǒng)信號(hào)，給驅(qū)動(dòng)板提供控制信號(hào)；2）進(jìn)行實(shí)時(shí)故障監(jiān)測(cè)向主控系統(tǒng)上報(bào)故障信息；3）給單元驅(qū)動(dòng)板供電。板件接口：1）光纖接口：與主控系統(tǒng)進(jìn)行通信；2）24V電源輸入接口：與電源板連接；3） 驅(qū)動(dòng)信號(hào)（Top1、Top2、/Lock）接口：與驅(qū)動(dòng)板連接；4）15V電源輸出接口：與驅(qū)動(dòng)板連接，為驅(qū)動(dòng)板供電；5）過(guò)壓、欠壓檢測(cè)接口：與單元正負(fù)母線連接；6）缺相檢測(cè)接口：接熔斷器輔助開(kāi)關(guān)；7）過(guò)熱檢測(cè)接口：接溫度檢測(cè)開(kāi)關(guān)；8）上電可控硅驅(qū)動(dòng)信號(hào)接口：接上電可控硅門(mén)極；9）旁通可控硅驅(qū)動(dòng)信號(hào)接口：接旁通可控硅門(mén)極；10）旁通OK信號(hào)檢測(cè)接口：接旁通OK板3．單元驅(qū)動(dòng)板板件作用：接收單元控制板的控制信號(hào)，為單元上的四路IGBT提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)，同時(shí)對(duì)驅(qū)動(dòng)故障進(jìn)行監(jiān)測(cè)，上報(bào)單元控制板。板件接口：1） 15V電源輸入接口：接單元控制板；2） 輸入信號(hào)（Top1、Top2、/Lock）:接單元控制板；3）輸出信號(hào)（ERRout）：接單元控制板；第4頁(yè)共7頁(yè)4） 輸出信號(hào)（T0P1、B0T1、T0P2、BOT2路IGBT驅(qū)動(dòng)信號(hào)）：分別接TOP1、BOT1、TOP2、BOT2路IGBT的C、G、E極。4.旁通0K板板件作用：在單元控制板發(fā)出旁通信號(hào)以后，對(duì)旁通回路進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)信號(hào)輸入單元控制板。板件接口：輸入接口：接旁通可控硅A、K極；輸出接口：接單元控制板。第二部分功率單元常見(jiàn)故障分析現(xiàn)對(duì)功率單元部分的主要故障及其對(duì)策介紹如下：一、單元驅(qū)動(dòng)故障（一）檢測(cè)目的防止單元在驅(qū)動(dòng)電路有故障、IGBT有故障、外部短路或過(guò)流狀態(tài)下工作，造成故障進(jìn)一步擴(kuò)大。（二）故障原因及對(duì)策★原因1：?jiǎn)卧敵鲞^(guò)流或單元外部出現(xiàn)短路情況。對(duì)策：查看負(fù)載有無(wú)故障，參數(shù)設(shè)置是否合理?！镌?：IGBT損壞。對(duì)策：檢查IGBT，更換損壞的器件。★原因3：IGBT與單元驅(qū)動(dòng)板之間的接線錯(cuò)誤或者松動(dòng)。對(duì)策：檢查接線，確保接線正確無(wú)誤，牢固可靠。★原因4：?jiǎn)卧?qū)動(dòng)板上的輸入電源電壓低于12V。對(duì)策：檢查測(cè)試單元控制板上的電源輸出，做相應(yīng)處理。二、單元通信故障（下行通信故障）（一）檢測(cè)目的當(dāng)