變頻器(Variable-frequency Drive,VFD)逆變模塊損壞多半是由于驅(qū)動電路損壞致使1個(gè)橋臂上的2個(gè)開關(guān)器件同一時(shí)間導(dǎo)通所造成的。VFD功率模塊損壞作為一種常見種常見的故障,在矢量或節(jié)能VFD等變頻設(shè)備中經(jīng)常出現(xiàn)。而要解決這一問題,只有了解造成損壞根本原因,消除再次損壞的可能性,才能更換VFD模塊,否則新安裝的模塊也將繼續(xù)受損。
一、判斷
逆變功率模塊主要有IGBT、IPM等,檢查外觀是否已炸開,端子與相連印制板是否有燒蝕痕跡。用萬用表查C-E、G-C、G-E是否已通,或用萬用表測P對U、V、W和N對U、V、W電阻是否有不一致,以及各驅(qū)動功率器件控制極對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
1、器件本身質(zhì)量不好。
2、外部負(fù)載有嚴(yán)重的過電流、不平衡、電機(jī)對接地短路有相繞組電阻、有相繞組內(nèi)部短路、負(fù)載機(jī)械夾緊、相擊穿、輸出線有短路或接地短路。
3、負(fù)載上接了電容,或因布線不當(dāng)對地電容太大,使功率管有沖擊電流。
4、用戶電網(wǎng)電壓太高,或有較強(qiáng)的瞬間過電壓,造成過電壓損壞。
5、機(jī)內(nèi)功率開關(guān)管的過電壓吸收電路有損壞,造成不能有效吸收過電壓而使IGBT損壞,如下圖所示。
6、濾波電容因日久老化,容量減少或內(nèi)部電感變大,對母線的過壓吸收能力下降,造成母線上過電壓太高而損壞IGBT。正常運(yùn)行時(shí)母線上的過電壓是逆變開關(guān)器件脈沖關(guān)斷時(shí),母線回路的電感儲能轉(zhuǎn)變而來的。
7、igbt或ipm動力裝置的前級光電隔離器由于動力裝置的故障或板式隔離器內(nèi)的灰塵和水分的存在而損壞。
8、不適當(dāng)?shù)牟僮?,或產(chǎn)品設(shè)計(jì)軟件中有缺陷,在干擾和開機(jī)、關(guān)機(jī)等不穩(wěn)定情況下引起上下兩功率開關(guān)器件瞬間同時(shí)導(dǎo)通。
9、雷擊、房屋漏水入侵,異物進(jìn)入、檢查人員誤碰等意外。
10、濾波電容器修復(fù)后因電容器質(zhì)量不佳或接收電容器的線路比原來長,電感增大,導(dǎo)致母線過電壓幅值顯著增大。
11、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。
12、修理更換功率模塊,因沒有靜電防護(hù)措施,在焊接操作時(shí)損壞了IGBT?;蛞蚓S修過程中散熱、緊固和絕緣處理不當(dāng)而造成的短期使用損壞。
13、并聯(lián)使用IGBT,在更換時(shí)沒有考慮型號、批號的一致性,導(dǎo)致各并聯(lián)元件電流不均而損壞。
14、VFD內(nèi)部保護(hù)電路(過壓和過流保護(hù))的一個(gè)元件損壞,失去保護(hù)功能。
15、在VFD內(nèi)部的一組電源,特別是igbt驅(qū)動電平γ和電源受到損壞時(shí),從而改變兩組電源的輸出值或絕緣的故障。
三、更換
想要消除再次損傷的可能性,只有在找到損傷產(chǎn)生的根源情況下,才能使在更換VFD模塊或者新模塊的過程中不會再次出現(xiàn)損傷。
1、IGBT同絕緣柵場效應(yīng)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(jī)器、IGBT模塊、電烙鐵、人、操作工作臺墊板等全部用導(dǎo)線連接起來,使得在同一電場電位下進(jìn)行操作,全部連接的公共電如能接地就更好。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前的防靜電保護(hù)G-E連通措施。
2、將硅脂導(dǎo)熱材料涂在散熱器和功率模塊中間,并確保涂層厚度達(dá)到0.1至0.25mm,接觸面80%以上,緊固力矩按緊固螺釘大小施加(M413kg-cm,M517kg-cm,M622kg-cm),以確保模塊散熱良好。
3、機(jī)器拆開時(shí),要對被拆件、線頭、零件做好筆記。在裝配時(shí)處理好原裝配上的各類技術(shù)措施,不得簡化、省略。例如,輸入的雙絞線、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(qū)動印制板進(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(cuò)裝零部件。
4、并聯(lián)模塊要求型號、編號一致,在編號無法一致時(shí),要確保被并聯(lián)的全部模塊性能相同。
5、對因炸機(jī)而導(dǎo)致產(chǎn)生的銅件破損,需把產(chǎn)生的毛刺修理工整,避免因過電壓發(fā)生尖端放電而再次損壞。
四、更換模塊后的通電
我們在進(jìn)行變頻器維修時(shí)經(jīng)常需要更換模塊,但可能會出現(xiàn)一通電又立即燒毀的狀況。為防止此類事故,想要在VFD的DC主電路中串聯(lián)一個(gè)電阻,其阻值為1μ2k冗余,功率超過50W。這樣在電阻的限流作用下,即使模塊不能啟動也不會損壞??梢赃M(jìn)行空載檢查,因?yàn)榱鬟^電阻的電流很小,電壓降也很小。一般只要空載操作正常,去除電阻就能滿足正常使用。