变频器IGBT模块故障分析和维修

变频器的基本构造包括整流部分、中间回路和逆变部分,首先由整流模块将交流变为直流,中间回路将直流平滑,控制电路根据生产工艺的要求控制逆变器,将直流逆变成频率可调的交流,实现电机调速。其中IGBT逆变模块烧毁是常见的故障类型。


IGBT模块烧毁往往是因为模块被错误触发,而导致直流母线经模块短路,烧毁IGBT逆变模块,进而烧毁保险以及整流模块。

当发现IGBT模块烧毁后,不能简单地直接更换模块,而是需要找到故障的原因,否则很容易导致上电后模块再次烧毁。因此,绘制此变频器的开关电源、IGBT驱动电路的电子线路图就非常重要了。

开关电源为整机提供若干组彼此隔离的直流电源,因其品牌、型号的不同,大致如下:
        1. 控制电脑用:+5V、+15V、-15V电源
        2. 面板用直流电源
        3. 端子用:+24V、10V或5V电源
        4. 风扇用24V或12V电源
       5. 4路或6路彼此隔离的驱动直流电源

弄清楚整机电路各自的工作电源后,接下来就绘制IGBT驱动电路的电子线路图,有了图纸,就很容易找出故障的根源。

上图是某变频器的驱动电路U相电路图,V、W相电路相同。从中可以看出,驱动电路的上下臂工作电源由两组彼此隔离的电源组成,其中开关变压器的一个绕组、D12、C41、C42、C43、C44、稳压二极管D13一起构成上臂驱动电路的工作电源,光耦PC1-A3120的8脚和5脚之间电压为+20VDC,以上臂的IGBT的E极(即U相)为参考点,8脚和E之间的电压为+15V,5脚和E之间电压为-5V。

下臂的变压器绕组有3个抽头,中间抽头与N相联,和D18、D19、C53、C55一起构成下臂驱动电路的工作电源,以N为参考点,PC6的8、5脚电压为+15V和-5V。

当发现某相的IGBT模块被烧毁,绝大部分原因为其驱动电路故障所致,以上图的电路为例来分析,正常静态(即变频器处于停止状态)情况下,IGBT的GE间的电压大约为-6V左右,IGBT被牢牢封锁,处于截止状态。

  1. 若上臂光耦A3120内部驱动对管的上管击穿,上臂IGBT的GE间的电压就为15V左右,IGBT处于导通状态,若下臂的IGBT被正常触发,加在上下IGBT模块的直流母线P1对N通过上下模块短路,而致使模块烧毁。
  2. 若上下臂光耦都损坏,就会造成通电瞬间模块炸裂。

根据上面的分析,不难找出模块烧毁的根源。手里有一份正确的图纸,再借助先进的仪器,很快就能修复模块烧毁这类故障。

 

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