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变频器逆变模块损坏的起因及处理方法

发布时间:2016-06-11 08:51:57浏览次数:572

变频器逆变模块损坏多半是由于驱动电路损坏致使1个桥臂上的2个开关器件同一时间导通所造成的。变频器逆变功率模块损坏是不管在矢量变频器还是节能变频器等其他变频设备上常见到的故障,解决这种问题只有查到损坏的根本原因,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损坏。
  一、判断
  逆变功率模块主要有IGBT、IPM等,检查外观是否已炸开,端子与相连印制板是否有烧蚀痕迹。用万用表查C-E、G-C、G-E是否已通,或用万用表测P对U、V、W和N对U、V、W电阻是否有不一致,以及各驱动功率器件控制极对U、V、W、P、N的电阻是否有不一致,以此判断是哪一功率器件损坏。
  

二、损坏原因查找
  ⑴ 器件本身质量不好。
  ⑵ 外部负载有严重过电流、不平衡,电动机某相绕阻对地短路,有一相绕阻内部短路,负载机械卡住,相间击穿,输出电线有短路或对地短路。
  ⑶ 负载上接了电容,或因布线不当对地电容太大,使功率管有冲击电流。
  ⑷ 用户电网电压太高,或有较强的瞬间过电压,造成过电压损坏。
  ⑸ 机内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电压而使IGBT损坏,如下图所示。
  ⑹ 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。正常运行时母线上的过电压是逆变开关器件脉冲关断时,母线回路的电感储能转变而来的。
  ⑺ IGBT或IPM功率器件的前级光电隔离器件因击穿导致功率器件也击穿,或因在印制板隔离器件部位有尘埃、潮湿造成打火击穿,导致IGBT、IPM损坏。
  ⑻ 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器件瞬间同时导通。
  ⑼ 雷击、房屋漏水入侵,异物进入、检查人员误碰等意外。
  ⑽ 经维修更换了滤波电容器,因该电容质量不好,或接到电容的线比原来长了,使电感量增加,造成母线过电压幅度明显升高。
  ⑾ 前级整流桥损坏,由于主电源前级进入了交流电,造成IGBT、IPM损坏。
  ⑿ 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,导致短时使用而损坏。

  ⒀ 并联使用IGBT,在更换时没有考虑型号、批号的一致性,导致各并联元件电流不均而损坏。

  ⒁ 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。
  ⒂ 变频器内部某组电源,特别是IGBT驱动级+、-电源损坏,改变了输出值或两组电源间绝缘被击穿。
  

三、更换
  只有查到损坏的根本原因,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损坏。
  ⑴ 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,把要修理的机器、IGBT模块、电烙铁、人、操作工作台垫板等全部用导线连接起来,使得在同一电场电位下进行操作,全部连接的公共点如能接地就更好。特别是电烙铁头上不能带有市电高电位,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。
  ⑵ 功率模块与散热器之间涂导热硅脂,保证涂层厚度0.1耀0.25mm,接触面80%以上,紧固力矩按紧固螺钉大小施加(M4 13kg/cm,M5 17kg/cm,M6 22kg/cm),以确保模块散热良好。
  ⑶ 机器拆开时,要对被拆件、线头、零件做好笔记。再装配时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板进行清洁和防止爬电的涂漆处理,以及保证绝缘可靠,更不要少装和错装零部件。
  ⑷ 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。
  ⑸ 对因炸机造成铜件的缺损,要把毛刺修圆砂光,避免因过电压发生尖端放电而再次损坏。
  

四、更换模块后的通电
  经常会更换模块后,一通电又烧毁了。为防止此类事故,一般在变频器的直流主回路里串入一电阻,电阻阻值为1耀2k赘,功率50W以上,由于电阻的限流作用,即使故障开机也不会损坏模块。空载时流过电阻的电流小,压降也小,可做空载检查。  一般只要空载运行正常,去掉电阻大都会正常。


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