变频器维修之一体化功率模块修理方法.doc
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1、wwwJongixom,cn氏期举办变频器堆修培训班020-37204416 ( 30条线)变频器维修之一体化功率模块修理方法一、概述:一体化功率模块,又称为集成式模块,通常是指小功率(15kW以下)变频器机型中,其整流与逆变主电路,常采用模块形式封装的功率模块。变频器的主电路,是由一只功率模块构成的。这类模块就造价昂贵,动辄几百元,有的甚至上千元,如智能化IPM功率模块。但一般损坏后,虽只是损坏了其中的部分电路,但往往以整体更换为多。在电路发生局部损坏后,将模块废弃确实有些可 惜。进行局部修复与代换,显然会大大降低维修成本。本人在数年前即从事过这类一体化模块的局部性 修复,有几例是较为成功的
2、,但也有数例是失败的一一最终还是又更换了一体化模块。这种修复方法,我又称之为“省钱的修理方法”,乍看来,确实是大幅度降低了维修成本,形成了较大的利润空间。但实际操作起来,牵扯到方方面面的问题,具有一定的操作难度,也就是我说过的,只 能将其作为应急修复手段,并不积极提倡与推广的原因。降低元件性能指标下的“省钱”的修理,只图一时的低成本,但埋下了更大的故障隐患,是要不得的。储能电容器,单、双管式逆变、整流模块的损坏,坏一只,换一只,也谈不到省钱。CPU主板尤其是CPU本身局部引脚电路的损坏,采取变通手段应急修复之,最好是在不降低电路性能的前提下进行修 复,则也不失为“省钱修复”的好方法。整流或逆变
3、电路的局部性损坏,是不是可用分立元件取代,达 到降低维修成本的要求?以我个人的维修经验来看,尚不能给出一个明确的结论。修复损坏严重(模块坏掉)的机器,须事先与用户沟通,最好还是用原器件来修复。如出于维修成 本考虑,用分立元件来代用模块,必须先与用户达成共识。想到用省钱的方法修复集成型模块,是在几年前阅读一本电磁炉维修的书籍时联想到的。用于电磁 炉的一些集成整流器件和IGBT管子,其高耐压、大电流特性完全可应用于对变频器集成模块局部损坏的修复。此后,我购买了一些整流桥和IGBT管子等元件,将变频器 15kW以下的机型做了几例修复试验,发现7.5kW以下变频器的修复成功率较高,较大功率机型,可能由
4、于购买的IGBT的参数一致性较差,尤其是导通内阻较大。修复后,变频器空、轻载运转正常,但带载时会出现输出偏相、电动机跳动 和易跳0C故障等现象。所以此类修复以1.5 7.5kW小功率机型为宜。电磁炉的配件中,整流桥IS2510, 额定电流25A,反向耐压1000V,全塑封,可涂覆导热硅脂后,直接攻丝(或用C 2。5mm 的钻头打孔, 用C 3mm的螺纹钉直接旋入)固定在模块散热器上;IGBT管子25N120,额定电流25A,反向耐压1200V。 安装时须在管子与散热器之间加装绝缘片。整流器与IGBT管子引脚图如下:说明一下,本文只是提出这样一个模块修复方法,供维修中的参考,并不积极提倡集成模块
5、的局部 修复,因其有一定的操作难度和较高的返修率,因模块局部损坏,是否会牵连到其它电路,模块内部是否有影响正常运行的其它缺陷?是不好检测和判断的。模块的损坏还是应以原配件更换为主。二、修复与检测要点:一体化模块的局部修复,有以下特点:1、整流电路损坏后修复的成功率较高,逆变电路损坏修复的成功率较低一些;2、只有一只或两只IGBT管子损坏的,修复成功高较高,损坏更为严重的,则修复率降低;3、模块内部往往内含温度检测、杀U车制动开关管等电路,有时也受冲击而损坏,需外加电路,将损 坏部分一并修复。4、 所购IGBT单管,多为拆机品,往往通态压降大和驱动性能差,原驱动电路的能力与之不相匹配;5、 有时
6、候要想办法加大驱动能力,但小功率变频器开关电源的驱动能力本身是有限的,所以修复成功率有一定限制。一体化模块逆变电路的改装(修复)难度远远高于整流电路,改装的成功率也要低一些。还是要采用整体更换为主,局部修复为辅的原则。一个模块,有无可能局部修复,须看模块的损坏程度:1、观察外观完好,无裂纹和黑线出现。若有裂纹、黑线和变形等,说明内部绝缘物质碳化严重、模块引线端子受损等,必须更换新品了;2、逆变电路只有一臂IGBT管子,最多是-相电路中的两只IGBT损坏,应保障其余两相IGBT 管子的完好。一旦有两相中的IGBT损坏,则应坚决换用新品。逆变电路的修复会牵涉以下几方面的问题:1、上、下臂管子的配对
7、,力求参数接近;2、 对IGBT管子容量取得大一些,如 3.7kW的变频器,也采用了 25N120 25A的管子,管子的驱动 电流要比模块内管子的驱动电流可能要大一些。原栅极电阻的阻值要相应调小一些,如从100Q调整为75 Q或 51 Q。该电阻的大小决定了驱动峰值电流的大小和IGBT开通和截止脉冲沿的陡峭度, 阻值偏大时,IGBT导通内阻大,会出现三相输出电压不平衡,电机抖动和易跳OC故障;阻值偏小时,产生过激励,也有可能使IGBT损坏。3、 须考虑驱动电路的功率输出容量。加装25N120后,栅极电阻也相应调整,驱动电路则需输出更大的驱动功率,一个措施是将驱动电源的滤波电容的容量加大一些,如
8、将47uF电容换为100uF的,以减小电源输出内阻。但小功率变频器,往往因空间狭小,电源本身的功率富裕量并不是太大,光靠加大驱动电源电容量不能解决根本问题。所以有一相逆变电路损坏,加装两只IGBT管子,改装成功率要高。但用六只IGBT管子将逆变电路整体改装后,往往因驱动电路的驱动能力不足(电源容量不足)而导致 修复的失败。耗费了许多工夫,最后还是得更换一体化模块。试图搭接三相整流桥和三相逆变电路,而将一体化模块整体取代的做法,则存在一定的侥幸心理了。只有极少数的机型改装后能正常运行,多数机型是不行的。不可一味地追求省钱。3华工自动化研究生工作站与联合培养基地广东容济机电科枝有限公司wwwong
9、 i.co m,cn长期举办变频器堆修培训班02037204416 ( 30线)近几年,有些厂家出于市场竞争的目的,逆变电路也采用六只IGBT管子的。4、改装后,对IGBT的引线尽量要短些,两根触发线要用双绞线。以减小分布电容和引线电感的影 响。三、修复实例:"长期举办变频器维修培训班020-37204416 (孔线)eusjevwaa=_U_U_U迟 ZL ZSR回B5WSGHZDGBS-E-POO-Of itdkVA 1k5MSxnC34lp6dQ! J *»!=iC35 C37>_ _ ji DKD*'2宝D4广东容济和urnFi一厂墙vu电科技有眼公司
10、W3*71 9 13 M2- »图2康沃CVF-G3.7kW 变频器主电路图2整个主电路采用了 BSM15HP120 只集成型模块,或称一体化模块。 连制动单元电路和温度检 测电路都集成在内了。故障实例1:康沃CVF-G3.7kW变频器,运行中听到异常响声, 变频器电源输入端连接的 16A断路器跳闸,送修。 测量R、S、T三相电源输入端,无短路现象,但测量R、P端子,已短路,模块 BSM15GP120内部整流电路D1已击穿短路。检测逆变输出电路等,都无异常。只从S、T端子接入380V供电,变频器操作运行等都正常。询问用户,该变频器拖动 1.5kW电动机,负荷较轻。修复方法(见图 3)
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