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变频器一体化功率模块的局部修复(值得收藏)

点击数:1597 更新时间:2019-8-28 15:20:57 Tag: 变频器集成模块修复 汇川变频器维修

    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。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,只能将其作为应急修复手段,并不积极提倡与推广。

    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。

    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。

   本文只是提出这样一个变频器集成模块修复方法,供维修中的参考,并不积极提倡集成模块的局部修复,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。  


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、刹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,最多是一相电路中的两只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。


维修实例


    图2中整个主电路采用了BSM15HP120一只集成型模块,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。

故障情况: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:整改电路见图3

    1、较为偷懒的方法是:变频器与拖动电机功率小,负荷轻,即使单电源供电,也能满足负载要求。将R引线端子至模块的经引线铜箔条切断,只从S、T端子输入电源。模块内部电路四只整流二极管工作,为逆变电路提供直流供电,也是可以满足工作要求的;

    2、切断R供电铜箔条,用整流桥元件搭接一整流电路,与模块内部整流电路一起构成三相桥式整流电路。


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,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100Ω调整为75Ω或51Ω。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。不可一味地追求省成本。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。

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