發布時間:2022-12-05 熱度:
一、高壓變頻器功率單元基礎知識
1.什么是功率單元
功率單元是使用功率電力電子器件進行整流、濾波、逆變的高壓變頻器部件。
功率單元是構成高壓變頻器主回路的主要部分。
2.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部封裝形式有以下兩種,封裝內部有6只整流二極管,用在功率單元的三相輸入端;封裝內部有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。
目前使用的可控硅品牌有:Semikron 、英飛凌、富士等;
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行濾波。
目前使用的電解電容品牌有:NICHICON(日本)、BHC(英國)、CDE(美國)。EPCOS(德國)
使用的電壓等級有: 400V。
使用的容量有3300uF、6800uF、10000uF、12000uF。
4) IGBT
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)接收主控系統信號,給驅動板提供控制信號;
2)進行實時故障監測,向主控系統上報故障信息;
3)給單元驅動板供電。
板件接口:
1)光纖接口:與主控系統進行通信;
2)24V電源輸入接口:與電源板連接;
3)驅動信號(Top1、Top2、/Lock)接口:與驅動板連接;
4)15V電源輸出接口:與驅動板連接,為驅動板供電;
5)過壓、欠壓檢測接口:與單元正負母線連接;
6)缺相檢測接口:接熔斷器輔助開關;
7)過熱檢測接口:接溫度檢測開關;
8)上電可控硅驅動信號接口:接上電可控硅門極;
9)旁通可控硅驅動信號接口: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提供驅動信號,同時對驅動故障進行監測,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;
4)輸出信號(TOP1、BOT1、TOP2、BOT2路IGBT驅 動信號):分別接TOP1 、BOT1、TOP2、BOT2路IGBT的C、G、E極。
4.旁通OK板
板件作用:
在單元控制板發出旁通信號以后,對旁通回路進行檢測,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
現對功率單元部分的主要故障及其對策介紹如下:
一、單元驅動故障
(一)檢測目的
防止單元在驅動電路有故障、IGBT有故障、外部短路或過流狀態下工作,造成故障進一步擴大。
(二)故障原因及對策
★原因1:單元輸出過流或單元外部出現短路情況。
對策:查看負載有無故障,參數設置是否合理。
★原因2:IGBT損壞。
對策:檢查IGBT,更換損壞的器件。
★原因3:IGBT與單元驅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,做相應處理。
二、單元通信故障(下行通信故障)
(一)檢測目的
當單元與主控之間不能正常進行通訊時,進行停機處理。
(二)故障原因及對策
★原因1:單元電源板故障導致無輸出或輸出電壓低于22V。
對策:更換單元電源板。
★原因2:輸入端熔斷器全部損壞造成單元母線上沒電。
對策:更換輸入端熔斷器。
★原因3:輸入端整流橋損壞造成單元母線上沒電。
對策:更換輸入端整流橋。
★原因4:充電電阻損壞造成單元母線上沒電,在系統上電時報單元通信故障。
對策:更換充電電阻。
★原因5:光纖傳輸故障。
對策:檢查光纖,確保連接正確可靠,沒有沾污,若損壞需更換新的光纖。
三、直流母線過壓
(一)檢測目的
防止功率單元直流母線上電壓過高,造成元器件損壞。
(二)故障原因及對策
★原因1:電網電壓過高,超出過壓報警點。
對策:監視電網,確保電網的電壓波動范圍不超過報警點。
★原因2:降速過程中參數設置不合理。
對策:重新設置參數。
★原因3:負載側有故障。
對策:檢查負載,確認負載正常。
四、直流母線欠壓
(一)檢測目的
防止功率單元直流母線上電壓過低,系統不能正常工作。
(二)故障原因及對策
★原因1:電網電壓過低,出現暫降,低于欠壓報警點。
對策:監視電網,確保電網的電壓波動范圍不低于報警點。
五、單元輸入缺相
(一)檢測目的
防止功率單元長期在缺相狀態工作,導致對應位置的移相變壓器次級繞組發熱而損壞。
(二)故障原因及對策
★原因1:單元輸出過流導致輸入電流超過熔斷器的正常工作值而熔斷。
對策:查看負載有無故障,參數設置是否合理。
六、單元過熱
(一)檢測目的
防止IGBT的溫度過高而損壞。
(二)故障原因及對策
★原因1:故障單元對應位置的濾網堵塞造成通風不暢,散熱能力不夠,從而使IGBT的溫度逐漸上升直到報過熱故障。
對策:更換或清洗濾網。
★ 原因2:單元柜上的風機故障,影響功率單元的散熱,從而使IGBT的溫度逐漸上升直到報過熱故障。
對策:檢查維修風機。
★ 原因3:溫度開關上的輸出信號線與單元控制板的連接端子松動,或未插好。
對策:檢查并確認連接穩固。