(電力電子器件故障診斷)1

1、電力電子器件故障診斷培訓(xùn)中心電力半導(dǎo)體器件的飛速發(fā)展大大拓寬了電力電子技術(shù)的應(yīng)用范圍。無論是信息技術(shù)，還是電力技術(shù)，都離不開電力電子器件。尤其是在開關(guān)電源、伺服驅(qū)動(dòng)、感應(yīng)加熱、工業(yè)傳動(dòng)、電焊機(jī)、汽車電子、家用電器等領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。 但在應(yīng)用中出現(xiàn)了許多故障不容忽視電力電子器件基礎(chǔ)知識電力電子器件的典型故障電力電子器件的一般檢測方法電力電子器件的劣化機(jī)理電力電子器件故障診斷要點(diǎn)電力電子器件狀態(tài)在線測試技術(shù)授課提綱電力電子器件的基礎(chǔ)知識電力電子器件的基礎(chǔ)知識半控型器件不可控器件全控型器件 按照器件能夠被控制電路信號所控制的程度，分為以下三類：晶閘管GTR、GTO、 IGBT電力MOSFET

2、、IGCT 、IEGT電力二極管電力電子器件的分類1) 電流驅(qū)動(dòng)型2) 電壓驅(qū)動(dòng)型通過從控制端注入或者抽出電流來實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通或者關(guān)斷的控制僅通過在控制端和公共端之間施加一定的電壓信號就可實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通或者關(guān)斷的控制 按照驅(qū)動(dòng)電路加在器件控制端和公共端之間信號的性質(zhì)，分為兩類：電力電子器件的基礎(chǔ)知識電力電子器件的分類 按照器件內(nèi)部電子和空穴兩種載流子參與導(dǎo)電的情況分為三類： 1) 單極型器件 2) 雙極型器件3) 復(fù)合型器件由一種載流子參與導(dǎo)電的器件(MOSFET)由電子和空穴兩種載流子參與導(dǎo)電的器件(SCR,GTO,GTR,IGCT)由單極型器件和雙極型器件集成混合而成的器件 (IGBT,IEGT)電力

3、電子器件的基礎(chǔ)知識電力電子器件的分類電力電子常用器件晶閘管SCR可關(guān)斷晶閘管GTO絕緣柵雙極晶體管IGBT 集成門極換流晶閘管IGCT 促進(jìn)電子注入絕緣柵雙極晶體管IEGT電力電子器件的基礎(chǔ)知識詳細(xì)說明SCR 晶閘管大容量, 高過載能力，效率高，頻率低，功率因數(shù)低，諧波旁頻技術(shù)成熟、易維護(hù),結(jié)構(gòu)簡單、投資低,運(yùn)行費(fèi)用低,國產(chǎn)化,交交變頻仍是主流SCR器件（國產(chǎn)）的過載能力：以2500A/2500V為例。其通態(tài)不重復(fù)電流可達(dá)41KA（10ms正弦半波），可承受電流上升率為150A/微秒，電壓上升率為500V/微秒。電力電子器件的基礎(chǔ)知識PWM，頻率高，功率因數(shù)高可以通過向門極施加負(fù)脈沖電流進(jìn)行關(guān)

4、斷已達(dá)9 kV、25 kA、800 Hz及6 kV、6 kA、1 kHz的水平存在工作頻率較低、需設(shè)置專門的緩沖電路等缺點(diǎn)GTO器件（國產(chǎn)）的過載能力：以2000A/2500V為例。其通態(tài)不重復(fù)電流可達(dá)14KA（10ms正弦半波），可承受電流上升率為300A/微秒，電壓上升率為500V/微秒。GTO 可關(guān)斷晶閘管電力電子器件的基礎(chǔ)知識IGBT 絕緣柵雙極晶體管減少通態(tài)壓降,改進(jìn)方法-平板型結(jié)構(gòu)-溝槽工藝: 促進(jìn)電子注入柵極難點(diǎn)-增大容量 小晶體管并聯(lián), 結(jié)構(gòu)復(fù)雜-通態(tài)壓降大-4000V50V左右SIEMENS- 1200A/3300V, 500A/6500VFUJI-1000A/2500V平板

5、IGBT電力電子器件的基礎(chǔ)知識IGCT 集成門極換流晶閘管減少門極驅(qū)動(dòng)回路的電感，加快門極電流上升率，取消緩沖電路, 加快開關(guān)速度, 提高效率環(huán)狀門極, 主電流全部換流到門極， 把驅(qū)動(dòng)電路集成安裝在器件旁IGCT(ABB),GCT(Mitsubishi)，6KA/6KV電力電子器件的基礎(chǔ)知識IEGT 促進(jìn)電子注入絕緣柵雙極晶體管其吸取了IGBT和GTO兩者的優(yōu)點(diǎn)，稱為“注入增強(qiáng)柵晶體管”，它是在溝槽型IGBT基礎(chǔ)上，把部分溝道同P區(qū)相聯(lián)使發(fā)射極區(qū)注入增強(qiáng)，使得IEGT具有高電壓大電流和高的工作頻率，使其更適合于高電壓大功率、高頻率的變頻裝置，IEGT具有IGBT元件電壓驅(qū)動(dòng), 開關(guān)速度快，可自

6、保護(hù)等優(yōu)點(diǎn) 電力電子器件的基礎(chǔ)知識 GTO、IGBT、IGCT、IEGT性能比較 電力電子器件的基礎(chǔ)知識電力電子器件的驅(qū)動(dòng)電力電子電路中各種驅(qū)動(dòng)電路的電路結(jié)構(gòu)取決于開關(guān)器件的類型、主電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和電壓電流等級。 采用性能良好的驅(qū)動(dòng)電路，可以使電力電子器件工作在較理想的開關(guān)狀態(tài)，縮短開關(guān)時(shí)間，減少開關(guān)損耗，對裝置的運(yùn)行效率、可靠性和安全性都有重要意義。 另外，對電力電子器件或整個(gè)裝置的一些保護(hù)環(huán)節(jié)，如控制電路與主電路之間的電氣隔離環(huán)節(jié)及對整個(gè)電路的緩沖環(huán)節(jié)等，也設(shè)在驅(qū)動(dòng)電路或通過驅(qū)動(dòng)電路來實(shí)現(xiàn)，這些都使得驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)尤為重要。電力電子器件的基礎(chǔ)知識常見的驅(qū)動(dòng)電路晶閘管觸發(fā)電路GTO驅(qū)動(dòng)電路I

7、GBT驅(qū)動(dòng)電路電力電子器件的基礎(chǔ)知識晶閘管觸發(fā)電路1. 晶閘管對觸發(fā)電路的要求1) 觸發(fā)信號應(yīng)有足夠大的功率2) 觸發(fā)脈沖的同步及移相范圍3) 觸發(fā)脈沖信號應(yīng)有足夠的寬度，且前沿要陡4) 為使并聯(lián)晶閘管元件能同時(shí)導(dǎo)通，觸發(fā)電路應(yīng)能產(chǎn)生強(qiáng)觸發(fā)脈沖5) 應(yīng)有良好的抗干擾性能、溫度穩(wěn)定性及與主電路的電氣隔離電力電子器件的基礎(chǔ)知識同步信號為鋸齒波的觸發(fā)電路 同步信號為鋸齒波的觸發(fā)電路電力電子器件的基礎(chǔ)知識晶閘管觸發(fā)電路數(shù)字觸發(fā)電路在各種數(shù)字觸發(fā)電路中，目前使用較多的是以微機(jī)為控制核心的數(shù)字觸發(fā)器。這種觸發(fā)電路的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，控制靈活，準(zhǔn)確可靠。該觸發(fā)器由脈沖同步、脈沖移相、脈沖形成與輸出等幾個(gè)部分構(gòu)

8、成。單片機(jī)數(shù)字觸發(fā)器的原理框圖電力電子器件的基礎(chǔ)知識GTO對門極驅(qū)動(dòng)電路的基本要求GTO的門極驅(qū)動(dòng)電路通常包括開通驅(qū)動(dòng)電路、關(guān)斷驅(qū)動(dòng)電路和門極反偏電路三部分，其結(jié)構(gòu)示意圖及其理想的門極驅(qū)動(dòng)電流波形如圖所示。 門極驅(qū)動(dòng)電路結(jié)構(gòu)示意圖及理想的門極驅(qū)動(dòng)電流波形電力電子器件的基礎(chǔ)知識GTO驅(qū)動(dòng)電路2. 門極驅(qū)動(dòng)電路實(shí)例1) 小容量GTO門極驅(qū)動(dòng)電路 門極驅(qū)動(dòng)電路實(shí)例1電力電子器件的基礎(chǔ)知識IGBT驅(qū)動(dòng)電路1. 對柵極驅(qū)動(dòng)電路的基本要求 要求驅(qū)動(dòng)電路具有較小的內(nèi)阻。 柵極驅(qū)動(dòng)電源的功率要足夠大。 要提供大小合適的正向驅(qū)動(dòng)電壓Uge。 要提供大小合適的反向驅(qū)動(dòng)電壓。 要提供合適的開關(guān)時(shí)間。 要有較強(qiáng)的抗干

9、擾能力及對IGBT的保護(hù)功能。電力電子器件的基礎(chǔ)知識IGBT驅(qū)動(dòng)電路2. 驅(qū)動(dòng)電路實(shí)例1) 分立元件組成的驅(qū)動(dòng)電路 實(shí)例1采用光電耦合器進(jìn)行隔離的柵極驅(qū)動(dòng)電路電力電子器件的基礎(chǔ)知識IGBT驅(qū)動(dòng)電路2) 集成驅(qū)動(dòng)電路同其他的電力電子器件一樣，由分立元件組成的IGBT驅(qū)動(dòng)電路也存在著可靠性問題。為此，目前已經(jīng)研制出多種專用的IGBT集成驅(qū)動(dòng)電路。這些集成化驅(qū)動(dòng)模塊抗干擾能力強(qiáng)、速度快、保護(hù)功能完善，可實(shí)現(xiàn)IGBT的最優(yōu)驅(qū)動(dòng)。 電力電子器件的基礎(chǔ)知識電力電子器件的保護(hù)在電力電子電路中，為了避免器件及線路出現(xiàn)損壞電力電子元件參數(shù)要選擇合適、設(shè)計(jì)良好的驅(qū)動(dòng)電路；設(shè)置必要的散熱電路、必要的保護(hù)電路環(huán)節(jié)和緩

10、沖處理電路電力電子器件的基礎(chǔ)知識詳細(xì)說明電力電子器件的散熱技術(shù)1) 穩(wěn)態(tài)熱阻一般來說，器件散熱時(shí)的總熱阻RJ 包括兩部分：一是PN結(jié)至外殼的內(nèi)熱阻RJc ，二是由外殼至散熱器的熱阻RJa以及散熱器至環(huán)境介質(zhì)的熱阻構(gòu)成的外熱阻RJb 。2) 散熱措施 減小接觸熱阻RJa 。 減小散熱器熱阻RJb 。 電力電子器件的基礎(chǔ)知識電力電子器件的散熱技術(shù)散熱器的選配散熱器的選配原則是保證器件的最高運(yùn)行結(jié)溫不超過額定結(jié)溫。選配散熱器時(shí)首先要知道所用器件的參數(shù)、負(fù)載變化情況及工作環(huán)境等條件，然后確定器件的耗散功率。由器件耗散功率和額定結(jié)溫確定必要的散熱器熱阻，借以確定散熱器的型號。 電力電子器件的基礎(chǔ)知識電力

11、電子器件的保護(hù)1. 晶閘管的保護(hù)1) 晶閘管的串并聯(lián) (1) 晶閘管的串聯(lián) (a)電壓分配 (b)靜態(tài)均壓 電力電子器件的基礎(chǔ)知識電力電子器件的保護(hù)(2) 晶閘管的并聯(lián)(a)電流分配 (b)晶閘管并聯(lián)電路 (a)電阻均流 (b)電抗均流 電阻均流與電抗均流 晶閘管并聯(lián)時(shí)的電流分配 電力電子器件的基礎(chǔ)知識電力電子器件的保護(hù)2) 晶閘管的保護(hù)(1) 過電壓保護(hù)按過電壓保護(hù)的部位來分，有交流側(cè)保護(hù)、直流側(cè)保護(hù)和元件保護(hù)等幾部分。晶閘管裝置可采用的過電壓保護(hù)措施電力電子器件的基礎(chǔ)知識電力電子器件的保護(hù)(2) 過電流保護(hù)晶閘管裝置可能采取的過電流保護(hù)措施1進(jìn)線電抗器；2電流檢測和過流繼電器；3交流側(cè)快熔

12、；4晶閘管串聯(lián)快熔；5直流側(cè)快熔；6過流繼電器；7直流快速開關(guān)電力電子器件的基礎(chǔ)知識電力電子器件的保護(hù)(3) 電壓上升率du/dt及其限制晶閘管在阻斷狀態(tài)下存在結(jié)電容。當(dāng)加在晶閘管上的正向電壓上升率du/dt較大時(shí)，結(jié)電容充電電流起到觸發(fā)電流的作用，使晶閘管誤導(dǎo)通，造成裝置的失控。因此，必須采取措施抑制du/dt 。晶閘管的RC保護(hù)電路可以起到抑制du/dt的作用。在每個(gè)橋臂串入橋臂電抗器也是防止過大造成晶閘管誤導(dǎo)通的有效辦法。此外，對于小容量的晶閘管，在其門極和陰極之間接一電容，使du/dt產(chǎn)生的充電電流不流過結(jié)電容，而通過電容C流到陰極，也能防止因du/dt過大而使晶閘管誤導(dǎo)通。電力電子器

13、件的基礎(chǔ)知識電力電子器件的保護(hù)(4) 電流上升率di/dt及其限制晶閘管在導(dǎo)通瞬間，電流集中在門極附近，隨著時(shí)間的推移導(dǎo)通區(qū)才逐漸擴(kuò)大，直到整個(gè)結(jié)面導(dǎo)通為止。在此過程中，電流上升率di/dt應(yīng)限制在通態(tài)電流臨界上升率以內(nèi)，否則將導(dǎo)致門極附近過熱，損壞晶閘管。增大阻容保護(hù)中電阻值可以減小di/dt ，但會降低阻容保護(hù)對晶閘管過電壓保護(hù)的效果。在晶閘管回路串聯(lián)電感是限制 di/dt的有效方法。晶閘管的保護(hù)是關(guān)系到晶閘管裝置能否安全可靠地運(yùn)行的問題，但對于保護(hù)裝置的定量計(jì)算還沒有成熟的和統(tǒng)一的計(jì)算方法，有待于進(jìn)一步研究和實(shí)踐。電力電子器件的基礎(chǔ)知識電力電子器件的保護(hù)2. 全控型電力電子器件的保護(hù)1)

14、 GTR的過電流保護(hù) GTR的過電流保護(hù)電路電力電子器件的基礎(chǔ)知識電力電子器件的保護(hù)2) IGBT的過電流保護(hù)(a)電阻保護(hù)電路 (b)霍爾傳感器保護(hù)電路IGBT的過電流保護(hù)電路電力電子器件的基礎(chǔ)知識基于IGCT的中壓大容量傳動(dòng)裝置的保護(hù) (有源整流器與逆變器均用IGCT時(shí))DC-Bus =Excitation Circuit2x5/3.16kV 6000kVAIIIy0/Yd11150kVA 380/380Vprel. 125 kVA / trafo ACM 6209_A12_1s9_1s9_ABB AMZ Synchronous motor with brushesInverter9 MV

15、AInverter9 MVA4600kW 3050V 884A450-650/750 rpm 2AC380V穿孔主傳動(dòng)系統(tǒng)圖10kV電力電子器件的基礎(chǔ)知識 第1級保護(hù)：調(diào)節(jié)系統(tǒng)本身的限流保護(hù)。 第2級保護(hù)：運(yùn)行過電流保護(hù)(電機(jī)突加負(fù)載、調(diào)節(jié)不當(dāng)、電機(jī)堵轉(zhuǎn))，特點(diǎn)是電流流入電機(jī)繞組，其電流因其回路電感較大而上升較慢，所以采取關(guān)斷所有IGCT的方法來實(shí)現(xiàn)保護(hù)。 第3級保護(hù)：短路保護(hù)(IGCT損壞、IGCT誤觸發(fā)、逆變器內(nèi)部短路等)，特點(diǎn)是電流不流入電機(jī)，其電流上升率僅取決于主回路 電感，電流上升非?？欤^IGCT的最大可關(guān)斷電流時(shí)其保護(hù)沒起作用，則裝置會嚴(yán)重?fù)p壞。所以，短路的保護(hù)原則就是當(dāng)短路電

16、流還未達(dá)到IGCT的最大可關(guān)斷電流時(shí)開通所有IGCT器件來共同分擔(dān)短路電流，避免器件損壞和故障擴(kuò)大。電力電子器件的基礎(chǔ)知識1. 基本形式緩沖電路通常由電阻、電容、電感及二極管組成，其基本類型可分為關(guān)斷緩沖電路、開通緩沖電路和復(fù)合緩沖電路幾種形式。 1) 關(guān)斷緩沖電路關(guān)斷緩沖電路又稱為 抑制電路，用于吸收器件的關(guān)斷過電壓和換相過電壓。 關(guān)斷緩沖電路 電力電子器件的基礎(chǔ)知識緩沖電路2) 開通緩沖電路開通緩沖電路又稱為di/dt抑制電路，用于抑制器件開通過程中的電流過沖和di/dt。 開通緩沖電路 電力電子器件的基礎(chǔ)知識3) 復(fù)合緩沖電路將關(guān)斷緩沖電路和開通緩沖電路結(jié)合在一起所形成的電路稱為復(fù)合緩沖

17、電路，它可以在GTR關(guān)斷和開通時(shí)均起到保護(hù)作用，因而在實(shí)際中應(yīng)用較多。(a)耗能式電路 (b)饋能式電路電力電子器件的基礎(chǔ)知識(a)小容量 (b)中容量 (c)大容量用于IGBT橋臂模塊的緩沖電路電力電子器件的基礎(chǔ)知識1）電源類2）交流電力控制器類3）電機(jī)傳動(dòng)類4）高壓直流輸電類5）無功補(bǔ)償6）其它電力電子裝置的應(yīng)用電力電子器件的基礎(chǔ)知識基于晶閘管的三相橋式電力電子裝置在電氣傳動(dòng)中的運(yùn)用最廣泛MM供電系統(tǒng)主電路圖35KV晶閘管三相橋式電力電子裝置主電路AKAK10并10并10并10并10并10并電力電子器件的基礎(chǔ)知識由晶閘管組成的電流源變頻裝置電力電子器件的基礎(chǔ)知識基于晶閘管的交交變頻裝置典型

18、應(yīng)用于寶鋼2050熱軋主傳動(dòng)電力電子器件的基礎(chǔ)知識基于GTO的大功率三電平PWM變頻調(diào)速系統(tǒng)寶鋼1580主傳動(dòng)GTO：6KV，6KA。在機(jī)車牽引、交流電機(jī)調(diào)速等領(lǐng)域被廣泛推廣應(yīng)用電力電子器件的基礎(chǔ)知識基于GTO器件構(gòu)成的電力電子傳動(dòng)裝置電力電子器件的基礎(chǔ)知識基于IGCT構(gòu)成電力電子裝置ABB-ACS6000 上海寶鋼分公司鋼管廠穿孔機(jī)電力電子器件的基礎(chǔ)知識大功率IEGT交直交變頻調(diào)速裝置寶鋼三熱軋：4.5KV，5.5（TMEIC：Tpey:ST2100GXH24）IEGT整流器和逆變器中間電平導(dǎo)通 電力電子器件的基礎(chǔ)知識 一期工程：晶閘管（SCR：4000V/800A）、快速晶閘管 (FASC

19、R:1600V/800A)、GTR晶體管二期工程：晶閘管（SCR:3300V/2200A）、可關(guān)斷晶閘管（GTO：6000V/6000A）三期工程：晶閘管（SCR：2500V/3200A） 、絕緣柵雙極晶體管（IGBT： ）、電力場效應(yīng)管MOSFET：500V/240A）規(guī)劃項(xiàng)目及技術(shù)改造項(xiàng)目：晶閘管（SCR：五英寸管）、絕緣柵雙極晶體管（IGBT： ）、注射增強(qiáng)型門極晶體管（IEGT：4500V/4000A）、集成門極換流晶閘管（IGCT：4500/3800A）典型電力電子器件在寶鋼應(yīng)用總況電力電子器件的基礎(chǔ)知識電力電子器件在梅鋼公司的應(yīng)用舉例序號設(shè)備名稱主要功能電路結(jié)構(gòu)電力電子器件使用情況

20、種類數(shù)量容量1F3F6主機(jī)軋線主傳動(dòng)可控硅整流器12/6可控硅2165640KW2換輥、除磷輥道換輥、除磷交直交變頻器IGBT6675KW3F1-F6壓下電動(dòng)壓下可控硅整流器可控硅36250KW電力電子器件的基礎(chǔ)知識電力電子器件在梅山公司的應(yīng)用舉例序號設(shè)備名稱主要功能電路結(jié)構(gòu)電力電子器件使用情況種類數(shù)量容量1變頻器調(diào)速控制交直交變頻器IGBT110臺31613.2KW2同步機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)勵(lì)磁可控硅整流可控硅12套5030kw3強(qiáng)磁機(jī)磁場控制可控硅整流可控硅20套1200kw電力電子器件的基礎(chǔ)知識高壓大功率電力電子器件應(yīng)用趨勢電力電子器件的基礎(chǔ)知識 IGBT為主體，第四代產(chǎn)品，制造水平2.5kV /

21、 1.8kA，兆瓦以下首選。仍在不斷發(fā)展，與IGCT等新器件激烈競爭，試圖在兆瓦以上取代GTO。GTO：兆瓦以上首選，制造水平6kV / 6kA。光控晶閘管：功率更大場合，8kV / 3.5kA，裝置最高達(dá)300MVA，容量最大。電力MOSFET：長足進(jìn)步，中小功率領(lǐng)域特別是低壓，地位牢固。功率模塊和功率集成電路是現(xiàn)在電力電子發(fā)展的一個(gè)共同趨勢。當(dāng)前的格局:電力電子器件的基礎(chǔ)知識電力電子器件的典型故障電力電子器件損壞的實(shí)例電力電子器件的典型故障案例1樓主夜大學(xué)生 發(fā)帖時(shí)間：2008-10-16 10:28:23 我廠一條生產(chǎn)線，最近連續(xù)燒了兩臺丹佛斯變頻器（鼓風(fēng)110KW，引風(fēng)200KW）模塊

22、崩碎，不知道什么原因，請問我廠現(xiàn)在正在擴(kuò)建，施工單位使用很多電子電焊機(jī)，和這有關(guān)系嗎？電焊機(jī)產(chǎn)生的諧波影響變頻器？怎樣處理請指教。28樓 回復(fù)時(shí)間：2008-10-16 19:37:31 我和夜大學(xué)生是同事，應(yīng)該是壞了三臺，首先一臺炸機(jī)，三塊整流模塊炸了兩塊，兩塊全部炸壞，高頻吸收板放電嚴(yán)重，預(yù)充電板三項(xiàng)整流模塊擊傳，檢查電機(jī)，電纜，更換損壞的空開，接觸器后更換備機(jī)，運(yùn)行一天跳車，報(bào)警提示，檢查三相供電正常后復(fù)位啟動(dòng)，發(fā)現(xiàn)頻率在時(shí)報(bào)警提示，在超過時(shí)報(bào)警消失，但是頻繁提示報(bào)警，廠家來人檢查預(yù)充電板三項(xiàng)整流模塊擊傳，更換后正常，幾天后與它相鄰的炸機(jī)，三塊整流模塊全部炸碎，一塊炸壞，高頻吸收板放電，

23、整流驅(qū)動(dòng)和驅(qū)動(dòng)板損壞，廠家來人更換后正常，損失慘重，可以排除電機(jī)，電纜和環(huán)境影響，是封閉的，裝有空調(diào)我們領(lǐng)導(dǎo)辦公室都沒有空調(diào)，供電電壓穩(wěn)定，三相也平衡，廠家也說不出什么來，只是說可能和供電質(zhì)量有關(guān)系，真是愁人，請各位高人幫忙分析一下，電力電子器件的典型故障炸壞的和模塊 電力電子器件的典型故障機(jī)器上沒有拆下的摸快 電力電子器件的典型故障變頻器中損壞的和高頻吸收板 電力電子器件的典型故障一臺送修的美國AB的變頻器，整流，逆變模塊都炸了，案例2電力電子器件的典型故障電力電子器件的典型故障電力電子器件的典型故障電力電子器件的典型故障燒毀的富士7MBR系列IGBT，7單元，從三菱FR-A024變頻器上換

24、下的，圖中可看出，炸掉了輸出部份的一個(gè)橋臂案例3電力電子器件的典型故障 案例41） 故障現(xiàn)象：某廠一管端焊縫熱處理中頻電源裝置功率達(dá)不到額定值而指令搶修。2） 故障診斷分析：由于系統(tǒng)能夠送電起動(dòng)運(yùn)行，只是功率出不來，首先懷疑整流器和逆變器有無問題，從整流電壓表指示值正?？梢耘袛嗾髌饕矡o問題，重點(diǎn)應(yīng)檢查逆變器。3）故障處理在線測逆變器脈沖無異常后，停電靜態(tài)測試逆變器晶閘管正反向電阻沒發(fā)現(xiàn)異常，再在線測試逆變晶閘管門極電阻也無異常中。這里主要是在線測試晶閘管門極電阻時(shí)沒有將門極與驅(qū)動(dòng)級斷開，所以不能真正反映出門極有無問題（脈沖變壓器、保護(hù)二極管及電阻電容存在）。門極與驅(qū)動(dòng)級脫開后再測試其門極電阻

25、，發(fā)現(xiàn)一只晶閘管門極已斷路，表指示無窮大，更換該晶閘管后，電源功率達(dá)到額定輸出。4） 故障啟示這是一起晶閘管安裝不規(guī)范的典型的人為因素故障，既過大力矩壓壞了晶閘管（下線后測晶閘管門極電阻又恢復(fù)到了正常，但明顯可見晶閘管已壓變形了）。晶閘管門極異常故障診斷 1）故障現(xiàn)象：某廠鋼管芯棒一中頻電源逆變器在熱運(yùn)行不長時(shí)間就會發(fā)生晶閘管損壞故障，更換備件后，同樣是熱運(yùn)行一會時(shí)間又將更換的備件晶閘管損壞，明顯特征是損壞晶閘的位置基本沒有變化。1）故障診斷分析根據(jù)熱運(yùn)行一段時(shí)間后才發(fā)生晶閘管損壞這一現(xiàn)象，首先應(yīng)懷疑晶閘管損壞與熱有關(guān)，通過對晶閘管殼溫測試表明，只要晶閘管殼溫超過50以上后，器件就有馬上損壞可

26、能。因?yàn)閷ζ渌鼧虮鄣木чl管殼溫檢測，溫度在45就能保持其穩(wěn)定運(yùn)行。根據(jù)現(xiàn)象，首先排除了晶閘管本身質(zhì)量問題，重點(diǎn)懷疑晶閘管安裝質(zhì)量，對其安裝晶閘管組件解體沒有發(fā)現(xiàn)問題，再觀察現(xiàn)晶閘管接觸的銅母排時(shí)發(fā)現(xiàn)表面已嚴(yán)重污垢，這將是導(dǎo)致接觸電阻大，發(fā)熱大的根源。3）問題處理對策對于銅的處理不能簡單的表面磨光砂紙打，若經(jīng)過這樣處理后會加速銅表面氧化，會導(dǎo)致問題的更加嚴(yán)重。鑒于該裝置離改造只有半年時(shí)間，所以，此次處理采用了砂紙對銅排表面打光辦法，使得設(shè)備功能快速得到了恢復(fù)。 晶閘管器件過熱損壞故障診斷案例5 電鍍電源頻繁燒壞整流二極管的故障診斷分析 1 ） 故障現(xiàn)象：該電鍍電源共有24套，其中一套整流二極管損

27、壞后，備件上機(jī)后不久又損壞，連續(xù)發(fā)生四次。2 ） 故障診斷分析：由于是二極管整流，與控制因素?zé)o關(guān)，直接診斷為二極管損壞后安裝質(zhì)量存在問題。 3） 處理方法：規(guī)范安裝整流管后，電鍍電源運(yùn)行穩(wěn)定。 案例6 晶閘管式中頻電源裝置疑難故障診斷與分析 故障現(xiàn)象 該中頻電源裝置于1985年9月投入正常運(yùn)行，1992年8月發(fā)生第一次故障。故障現(xiàn)象為中頻電源在鋼管芯棒淬火過程中發(fā)生逆變顛覆，損壞晶閘管TA1和TA2。更換了晶閘管后，采取降低負(fù)載電壓和適當(dāng)減小電流限幅值的辦法再次起動(dòng)裝置，運(yùn)行15分鐘左右出現(xiàn)過電流跳閘，但沒有燒壞晶閘管。但是，只要加大加熱電源功率則就會立即發(fā)生逆變顛覆損壞晶閘管現(xiàn)象。電力電子器

28、件的典型故障布置部門受理單位要求返回 日期實(shí)際返回 日期專業(yè)屬性故障停機(jī) 時(shí)間(h)設(shè)備管中電試室當(dāng)日當(dāng)日E布置內(nèi)容2050熱軋精軋F(tuán)2可控硅故障原因調(diào)查故障經(jīng)過：8月30日15:25，2050熱軋精軋F(tuán)2跳電，系統(tǒng)報(bào)“1號系統(tǒng)A相晶閘管監(jiān)控故障”。經(jīng)檢查，發(fā)現(xiàn)可控硅柜脈沖分配板SAV21 22號、24號指示燈閃爍，根據(jù)故障定義，判斷故障應(yīng)為1系統(tǒng)A相V261可控硅沒有導(dǎo)通引起，先后更換脈沖分配板SAV21和V261可控硅，故障依舊。將V261可控硅對應(yīng)的脈沖光電轉(zhuǎn)換板更換后，18:00左右系統(tǒng)恢復(fù)正常。故障處理期間，17:20現(xiàn)場實(shí)施換輥，軋機(jī)于21:50恢復(fù)生產(chǎn)。填寫：王武君 審核：劉俊嶺

29、 日期： 2007-8-31公司設(shè)備故障跟蹤調(diào)查表布置日期：2007年8月31日 編號：0706351電力電子器件的典型故障公司設(shè)備故障跟蹤調(diào)查表布置日期：2007年9月10日 編號：0706741布置部門受理單位要求返回 日期實(shí)際返回 日期專業(yè)屬性故障停機(jī) 時(shí)間(h)設(shè)備管中電試室當(dāng)日當(dāng)日E布置內(nèi)容2050熱軋F(tuán)2主傳動(dòng)跳電故障原因調(diào)查故障經(jīng)過：9月7日6:42，2050正常生產(chǎn)過程中精軋F(tuán)2跳電，系統(tǒng)報(bào)“1#系統(tǒng)反向過電流”故障?，F(xiàn)場人員對該故障檢測接口板進(jìn)行更換，發(fā)現(xiàn)故障沒有轉(zhuǎn)移。對1#系統(tǒng)主回路可控硅進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)有可控硅導(dǎo)通短路現(xiàn)象。于是，將主回路可控硅拆掉逐個(gè)進(jìn)行測量，發(fā)現(xiàn)8月30

30、日故障處理中更換的一只可控硅損壞。更換該可控硅后，系統(tǒng)恢復(fù)正常。填寫：張林 審核：劉俊嶺 日期： 2007-9-10電力電子器件的典型故障電力電子裝置典型故障 MF1F2F5F4F3F6F7F8PND1D2D3D4D5D6Q1Q2Q3Q4Q5Q6abcuvwF1：輸入電壓單相接地故障；F2：整流二極管短路故障；F3：直流電接地故障；F4：直流電濾波電容短路故障；F5：功率器件基極開路故障(無驅(qū)動(dòng)信號)；F6：功率器件短路故障；F7：電動(dòng)機(jī)線間短路故障；F8：電動(dòng)機(jī)單相接地電力電子器件的典型故障電力電子裝置典型故障 （晶閘管裝置） F1：輸入電壓單相接地；F2：整流二極管短路故障；F3：直流電接

31、地故障；F4：直流電濾波電容短路故障；F5：功率器件基極開路故障(無驅(qū)動(dòng)信號)；F6：功率器件短路故障；F7：電動(dòng)機(jī)線間短路故障；F8：電動(dòng)機(jī)單相接地電力電子器件的典型故障主要電力電子器件的故障特點(diǎn)GTOIGBTIGCTIEGT導(dǎo)通損耗低高低高（中）開關(guān)損耗高中低中開關(guān)頻率低高高高耐壓高（6500V）中（3300V）高（6500V）高門極驅(qū)動(dòng)器獨(dú)立緊湊集成集成故障率低高低低故障模式無爆裂(短路無電弧爆裂（斷路）電弧無爆裂(短路無電弧無爆裂(短路無電弧冷卻雙面單面雙面雙面電力電子器件的典型故障換流失?。徽{(diào)節(jié)控制異常；吸收電路異常；缺相；電聯(lián)接緊固不良；過負(fù)荷；裝置聯(lián)鎖異常；布線絕緣老化相碰；外部

32、放電擴(kuò)大故障；觸發(fā)電路引起誤觸發(fā)；通常電力電子裝置故障要因電力電子器件損壞電力電子器件損壞特征電力電子器件開路電力電子器件短路；電力電子器件性能劣化故障現(xiàn)象難保存故障反復(fù)出現(xiàn)電力電子裝置的故障特點(diǎn)電力電子器件的典型故障電力電子器件的檢測方法電力電子器件的檢測的方法：電力電子器件常規(guī)測試電力電子器件的特殊測試電力電子器件的離線檢測泄漏電流法狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)電力電子器件的檢測方法晶閘管的簡易測試判別晶閘管的電極（指針式萬用表法） 對于小功率晶閘管，利用“1K”擋，兩表筆任意測量兩極間電阻的阻值，直到測得某兩極正反向阻值的差值很大為止，且正向阻值約幾百歐以下，反向阻值大于幾千歐。這時(shí)，在阻值小的那次測量

33、中，黑表筆所接的是晶閘管的G，紅表筆接的是K，剩下的則是A。電力電子器件的檢測方法晶閘管基本測試R1檔測：RGK、很大(上K)或很小(近0)則說明晶閘管已壞(擊穿)；R1K檔測：RAK和RAG之間正反向電阻均很小(幾十歐)，表明兩個(gè)PN結(jié)已壞?？煽匦詼y試黑表筆接A極，紅表筆接K極，此時(shí)表針應(yīng)偏轉(zhuǎn)很小，快速短接一下A極與G極，表針偏轉(zhuǎn)角度明顯變大且能一直保持，說明管子功能正常電力電子器件的檢測方法對于大功率晶閘管，可用“10k”或“1k”擋檢測，但測得的阻值分別比上述小功率晶閘管小12個(gè)數(shù)量級，判別法完全相同 現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)電力電子器件的檢測方法可以判斷出來器件完全擊穿的情況器件阻斷電壓受損尚未完全擊

34、穿時(shí)無法檢測出來因器件的參數(shù)分散性用萬用表檢測會有較大差別，會讓使用者產(chǎn)生錯(cuò)誤判斷會出現(xiàn)一種”反?！爆F(xiàn)象用高阻擋測量， 陽極和陰極的正向電阻很大控制極正、反向電阻很接近控制投觸發(fā)后不能維持繼續(xù)導(dǎo)通只可以用萬用表對器件進(jìn)行一些粗略的檢測應(yīng)該進(jìn)一步檢測電力電子器件的檢測方法萬用表法存在的問題2） IGBT的簡易測試 電力電子器件的檢測方法 判斷極性 首先將萬用表撥在R1K擋，用萬用表測量時(shí)，若某一極與其它兩極阻值為無窮大，調(diào)換表筆后該極與其它兩極的阻值仍為無窮大，則判斷此極為柵極（G ）。其余兩極再用萬用表測量，若測得阻值為無窮大，調(diào)換表筆后測量阻值較小。在測量阻值較小的一次中，則判斷紅表筆接的為

35、集電極（C）；黑表筆接的為發(fā)射極（E）。 判斷好壞 將萬用表撥在R10K擋，用黑表筆接IGBT 的集電極（C），紅表筆接IGBT 的發(fā)射極（E），此時(shí)萬用表的指針在零位。用手指同時(shí)觸及一下柵極（G）和集電極（C），這時(shí)IGBT 被觸發(fā)導(dǎo)通，萬用表的指針擺向阻值較小的方向，并能站住指示在某一位置。然后再用手指同時(shí)觸及一下柵極（G）和發(fā)射極（E），這時(shí)IGBT 被阻斷，萬用表的指針回零。此時(shí)即可判斷IGBT 是好的。 注意事項(xiàng) 任何指針式萬用表皆可用于檢測IGBT。注意判斷IGBT 好壞時(shí)，一定要將萬用表撥在R10K擋，因R1K擋以下各檔萬用表內(nèi)部電池電壓太低，檢測好壞時(shí)不能使IGBT 導(dǎo)通，而無

36、法判斷IGBT 的好壞。此方法同樣也可以用于檢測功率場效應(yīng)晶體管（P-MOSFET）的好壞。 電力電子器件的檢測方法IGBT模塊是否破壞可以通過晶體管特性測定裝置或萬用表測量，對以下項(xiàng)目進(jìn)行檢查從而簡單地判斷故障。G-E間的漏電流C-E間的漏電流可控檢測電力電子器件的檢測方法G-E間檢測如圖所示，使C-E間處于短路狀態(tài)，測定G-E間的漏電流或電阻值(請不要在G-E間外加超出20V的電壓。使用萬用表時(shí)，必須確認(rèn)其內(nèi)部的蓄電池電壓在20V以下。)。如果數(shù)百nA級(使用萬用表時(shí)電阻數(shù)十M無限大)。除此以外的狀態(tài)下，元件已經(jīng)破壞產(chǎn)品正常，漏電流將變成的可能性很高(一般情況，如果元件破壞，G-E間將處于

37、短路狀態(tài))。電力電子器件的檢測方法C-E間檢測 如圖所示，讓G-E間處于短路狀態(tài)，測定C-E間(連接方式為集電極為+，發(fā)射極為-。如相反，則FWD導(dǎo)通，C-E間將短路)的漏電流或電阻。如果產(chǎn)品正常，漏電流將處于說明書中記載的ICES最大值以下(使用萬用表時(shí)電阻數(shù)十M無限大)。除此以外的狀態(tài)下，元件已經(jīng)破壞的可能性很高(一般情況，如果元件破壞，C-E間將處于短路狀態(tài))。電力電子器件的檢測方法可控檢測如圖所示讓GE間處于開路路狀態(tài)，C（黑筆）到E（紅筆）如相反，則二極管D導(dǎo)通，CE間為D導(dǎo)通阻值瞬間短接GC后，CE間導(dǎo)通瞬間短接GE后，CE間恢復(fù)阻斷，否則元件已經(jīng)破壞的可能性很高。電力電子器件的檢

38、測方法現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)電力電子器件的檢測方法測試過程注意事項(xiàng)絕對不要對集電極一門極間進(jìn)行耐壓測試。這可能導(dǎo)致集電極一門極間形成密勒電容部分的氧化膜的絕緣破壞。在檢測中手不能接觸BE極，以免產(chǎn)生感應(yīng)電壓，損壞模塊內(nèi)部元件，最好在手腕上套一個(gè)接地環(huán)。模塊避免受到?jīng)_擊和震動(dòng)。電力電子器件的檢測方法DUT 為被測器件在DUT 阻斷電壓為1000V 左右時(shí)（須大于800V） 可采用交流380V 電源進(jìn)行測試D1 可采用1-5A 耐壓1000V 以上二極管3 只串聯(lián)LAMP 為檢測指示燈注意燈的額定電壓要與進(jìn)線交流電壓配合若用220V 的燈泡，可根據(jù)進(jìn)線電壓高低采用多只串聯(lián)被測器件為二極管時(shí)將兩只器件如虛線所示接入電路不需要接電阻R 和開關(guān)SW2。在一些具有660V 交流電源的場合DUT 阻斷