變頻器功率單元基本原理及常見故障分功率單元基本原理及常見故障分析第一部分功率單元基礎(chǔ)知識及基本原理一、功率單元基礎(chǔ)知識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的簡寫）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“開關(guān)”作用。我公司使用的可控硅內(nèi)部第1頁共7頁封裝形式如圖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有：1400V、1800V；例如：SKKH57/18E、SKKT210/14E。3）電解電容其作用是對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）、CDE（美國）。使用的電壓等級有：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電壓等級有：1200V、1700V；使用的IGBT電流等級有：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頁共7頁圖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頁共7頁圖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，給驅(qū)動板提供控制信號；2）進(jìn)行實(shí)時故障監(jiān)測向主控系統(tǒng)上報故障信息；3）給單元驅(qū)動板供電。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)動信號（Top1、Top2、/Lock）接口：與驅(qū)動板連接；4）15V電源輸出接口：與驅(qū)動板連接，為驅(qū)動板供電；5）過壓、欠壓檢測接口：與單元正負(fù)母線連接；6）缺相檢測接口：接熔斷器輔助開關(guān)；7）過熱檢測接口：接溫度檢測開關(guān)；8）上電可控硅驅(qū)動信號接口：接上電可控硅門極；9）旁通可控硅驅(qū)動信號接口：接旁通可控硅門極；10）旁通OK信號檢測接口：接旁通OK板3．單元驅(qū)動板板件作用：接收單元控制板的控制信號，為單元上的四路IGBT提供驅(qū)動信號，同時對驅(qū)動故障進(jìn)行監(jiān)測，上報單元控制板。板件接口：1） 15V電源輸入接口：接單元控制板；2） 輸入信號（Top1、Top2、/Lock）:接單元控制板；3）輸出信號（ERRout）：接單元控制板；第4頁共7頁4） 輸出信號（T0P1、B0T1、T0P2、BOT2路IGBT驅(qū)動信號）：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)出旁通信號以后，對旁通回路進(jìn)行檢測，檢測信號輸入單元控制板。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故障分析現(xiàn)對功率單元部分的主要故障及其對策介紹如下：一、單元驅(qū)動故障（一）檢測目的防止單元在驅(qū)動電路有故障、IGBT有故障、外部短路或過流狀態(tài)下工作，造成故障進(jìn)一步擴(kuò)大。（二）故障原因及對策★原因1：單元輸出過流或單元外部出現(xiàn)短路情況。對策：查看負(fù)載有無故障，參數(shù)設(shè)置是否合理?！镌?：IGBT損壞。對策：檢查IGBT，更換損壞的器件。★原因3：IGBT與單元驅(qū)動板之間的接線錯誤或者松動。對策：檢查接線，確保接線正確無誤，牢固可靠。★原因4：單元驅(qū)動板上的輸入電源電壓低于12V。對策：檢查測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）檢測目的當(dāng)