變頻器維修之一體化功率模塊修理方法

1、變頻器維修之一體化功率模塊修理方法一、概述：一體化功率模塊，又稱為集成式模塊，通常是指小功率（15kW以下）變頻器機型中，其整流與逆變主電路，常采用模塊形式封裝的功率模塊。 變頻器的主電路，是由一只功率模塊構(gòu) 成的。這類模塊就造價昂貴，動輒幾百元，有的甚至上千元，如智能化IPM功率模塊。但一般損壞后，雖只是損壞了其中的部分電路，但往往以整體更換為多。在電路發(fā)生局部損壞后，將 模塊廢棄確實有些可惜。進行局部修復(fù)與代換，顯然會大大降低維修成本。本人在數(shù)年前即 從事過這類一體化模塊的局部性修復(fù)，有幾例是較為成功的，但也有數(shù)例是失敗的一一最終還是又更換了一體化模塊。這種修復(fù)方法，我又稱之為“省錢的修理

2、方法”，乍看來，確實是大幅度降低了維修成本， 形成了較大的利潤空間。但實際操作起來，牽扯到方方面面的問題，具有一定的操作難度， 也就是我說過的，只能將其作為應(yīng)急修復(fù)手段，并不積極提倡與推廣的原因。降低元件性能指標(biāo)下的“省錢”的修理，只圖一時的低成本，但埋下了更大的故障隱患，是 要不得的。儲能電容器，單、雙管式逆變、整流模塊的損壞，壞一只，換一只，也談不到省 錢。CPU主板尤其是CPU本身局部引腳電路的損壞，采取變通手段應(yīng)急修復(fù)之，最好是在 不降低電路性能的前提下進行修復(fù)，則也不失為“省錢修復(fù)”的好方法。整流或逆變電路的局部性損壞，是不是可用分立元件取代， 達(dá)到降低維修成本的要求？以我個人的維修

3、經(jīng)驗來 看，尚不能給出一個明確的結(jié)論。修復(fù)損壞嚴(yán)重（模塊壞掉）的機器，須事先與用戶溝通，最好還是用原器件來修復(fù)。如出于維修成本考慮，用分立元件來代用模塊，必須先與用戶達(dá)成共識。想到用省錢的方法修復(fù)集成型模塊，是在幾年前閱讀一本電磁爐維修的書籍時聯(lián)想到的。 用于電磁爐的一些集成整流器件和IGBT管子，其高耐壓、大電流特性完全可應(yīng)用于對變頻器集成模塊局部損壞的修復(fù)。此后，我購買了一些整流橋和IGBT管子等元件，將變頻器15kW以下的機型做了幾例修復(fù)試驗，發(fā)現(xiàn)7.5kW以下變頻器的修復(fù)成功率較高，較大功率機型，可能由于購買的IGBT的參數(shù)一致性較差，尤其是導(dǎo)通內(nèi)阻較大。 修復(fù)后，變頻器空、 輕載運轉(zhuǎn)

4、正常，但帶載時會出現(xiàn)輸出偏相、電動機跳動和易跳0C故障等現(xiàn)象。所以此類修復(fù)以1.5 7.5kW小功率機型為宜。電磁爐的配件中，整流橋IS2510，額定電流25A，反向耐壓1000V，全塑封，可涂覆導(dǎo)熱硅脂后， 直接攻絲（或用C 2 o 5mm的鉆頭打孔，用C 3mm 的螺紋釘直接旋入）固定在模塊散熱器上；IGBT管子25N120，額定電流25A，反向耐壓1200V。安裝時須在管子與散熱器之間加裝絕緣片。整流器與IGBT管子引腳圖如下說明一下，本文只是提出這樣一個模塊修復(fù)方法，供維修中的參考，并不積極提倡集成模 塊的局部修復(fù)，因其有一定的操作難度和較高的返修率，因模塊局部損壞，是否會牽連到其它電

5、路，模塊內(nèi)部是否有影響正常運行的其它缺陷？是不好檢測和判斷的。模塊的損壞還是應(yīng)以原配件更換為主。二、修復(fù)與檢測要點：一體化模塊的局部修復(fù)，有以下特點：1、整流電路損壞后修復(fù)的成功率較高，逆變電路損壞修復(fù)的成功率較低一些；2、只有一只或兩只IGBT管子損壞的，修復(fù)成功高較高，損壞更為嚴(yán)重的，則修復(fù)率降低；3、模塊內(nèi)部往往內(nèi)含溫度檢測、剎車制動開關(guān)管等電路，有時也受沖擊而損壞，需外加電 路，將損壞部分一并修復(fù)。4、所購IGBT單管，多為拆機品，往往通態(tài)壓降大和驅(qū)動性能差，原驅(qū)動電路的能力與之 不相匹配；5、有時候要想辦法加大驅(qū)動能力，但小功率變頻器開關(guān)電源的驅(qū)動能力本身是有限的，所 以修復(fù)成功率有

6、一定限制。一體化模塊逆變電路的改裝（修復(fù)）難度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于整流電路，改裝的成功率也要低一些。還是要采用整體更換為主，局部修復(fù)為輔的原則。一個模塊，有無可能局部修復(fù)，須看模塊的損壞程度：1觀察外觀完好，無裂紋和黑線出現(xiàn)。若有裂紋、黑線和變形等，說明內(nèi)部絕緣物質(zhì)碳化 嚴(yán)重、模塊引線端子受損等，必須更換新品了；2、逆變電路只有一臂IGBT管子，最多是一相電路中的兩只 IGBT損壞，應(yīng)保障其余兩相 IGBT管子的完好。一旦有兩相中的 IGBT損壞，則應(yīng)堅決換用新品。逆變電路的修復(fù)會牽涉以下幾方面的問題：1、上、下臂管子的配對，力求參數(shù)接近；2、 對IGBT管子容量取得大一些，如 3.7kW的變頻器，也采用

7、了 25N120 25A的管子， 管子的驅(qū)動電流要比模塊內(nèi)管子的驅(qū)動電流可能要大一些。原柵極電阻的阻值要相應(yīng)調(diào)小一些，如從100Q調(diào)整為75Q或51 Q。該電阻的大小決定了驅(qū)動峰值電流的大小和IGBT開通和截止脈沖沿的陡峭度，阻值偏大時，IGBT導(dǎo)通內(nèi)阻大，會出現(xiàn)三相輸出電壓不平衡，電機抖動和易跳 0C故障；阻值偏小時，產(chǎn)生過激勵，也有可能使 IGBT損壞。3、 須考慮驅(qū)動電路的功率輸出容量。加裝25N120后，柵極電阻也相應(yīng)調(diào)整，驅(qū)動電路則需輸出更大的驅(qū)動功率，一個措施是將驅(qū)動電源的濾波電容的容量加大一些，如將47uF電容換為100uF的，以減小電源輸出內(nèi)阻。但小功率變頻器，往往因空間狹小，

8、電源本身的功率富裕量并不是太大， 光靠加大驅(qū)動電源電容量不能解決根本問題。所以有一相逆變電路損壞，加裝兩只IGBT管子，改裝成功率要高。但用六只 IGBT管子將逆變電路整體改裝 后，往往因驅(qū)動電路的驅(qū)動能力不足（電源容量不足）而導(dǎo)致修復(fù)的失敗。耗費了許多工夫， 最后還是得更換一體化模塊。試圖搭接三相整流橋和三相逆變電路，而將一體化模塊整體取代的做法，則存在一定的僥幸心理了。只有極少數(shù)的機型改裝后能正常運行，多數(shù)機型是不行的。不可一味地追求省錢。近幾年，有些廠家出于市場競爭的目的，逆變電路也采用六只IGBT管子的。4、改裝后，對IGBT的引線盡量要短些，兩根觸發(fā)線要用雙絞線。以減小分布電容和引

9、線電感的影響。三、修復(fù)實例：圖2整個主電路采用了 BSM15HP120 一只集成型模塊，或稱一體化模塊。連制動單元電路 和溫度檢測電路都集成在內(nèi)了。故障實例1:康沃CVF-G3.7kW變頻器，運行中聽到異常響聲，變頻器電源輸入端連接的16A斷路器跳閘，送修。測量 R、S、T三相電源輸入端，無短路現(xiàn)象，但測量R、P端子，已短路，模塊BSM15GP120內(nèi)部整流電路 D1已擊穿短路。檢測逆變輸出電路等， 都無異常。只從S、 T端子接入380V供電，變頻器操作運行等都正常。詢問用戶，該變頻器拖動1.5kW電動機，負(fù)荷較輕。修復(fù)方法（見圖 3）如下：1、較為偷懶的方法是：變頻器與拖動電機功率小，負(fù)荷輕

10、，即使單電源供電，也能滿足負(fù)載要求。將R引線端子至模塊的經(jīng)引線銅箔條切斷，只從S、T端子輸入電源。模塊內(nèi)部電路四只整流二極管工作，為逆變電路提供直流供電，也是可以滿足工作要求的；2、切斷R供電銅箔條，用整流橋元件搭接一整流電路，與模塊內(nèi)部整流電路一起構(gòu)成三 相橋式整流電路。整改電路見下圖。故障實例2:一臺阿爾法ALPHA2000 2.2kW 變頻器，運行中電源開關(guān)跳閘，無法合閘運行，送修。測量R、T、S端子電阻，T、S端子間短路、S、P，T、P之間短路，S、N，T、N之間斷路。 用戶聲明，貴了不修，只愿出到300元左右的修復(fù)費，修后能使用半年就行。細(xì)致檢測模塊內(nèi)部逆變電路部分，和儲能電容，沒發(fā)

11、現(xiàn)什么問題，直接向直流回路送入直流500V供電，做啟動運行試驗，正常。判斷故障只出在模塊內(nèi)部整流電路，又據(jù)所測量的 內(nèi)部整流橋的短路和斷路情況，決定從外部搭接兩片IS2510整流電路，將機器修復(fù)。不用單只整流管的目的，是整流橋元件，為片式塑封，并有固定孔，利于工作中的散熱和固定以上兩例功率模塊的局部維修，光是修復(fù)了整流電路，修復(fù)成功率較高。一體化模塊，內(nèi)含溫度檢測電路，經(jīng)兩個端子引出模塊溫度檢測信號， 當(dāng)模塊內(nèi)部整流電路 或逆變電路損壞時，有可能波及到溫度檢測電路也同時損壞， 也可用外加溫度檢測電路來實 施修復(fù)。常見模塊溫度檢測電路形式有以下幾種：模塊內(nèi)部由熱敏電阻等元件構(gòu)成模塊溫度檢測電路，輸出的是線性電壓溫度信號。信號輸出后有的直接輸入 CPU引腳，有的經(jīng)后