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,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,万用表显示数值为
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
467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,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,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,换上去的新模块会再次损坏。IGBT
468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,要确保并联的全部模块性能相同。