变频器逆变电路维修

变频器能够对电源电流进行调节变频，实现交流电机的软启动，进 行变频调速，提高设备运转精度，改变设备功率因素，对设备进行过 流、过载、过压保护。一般情况下，变频器可以分为整流单元、高容量 电容、逆变电路和控制器四个部分，其工作流程为整流单位对接受的固 定交流电进行转化，转化为特定的直流电，然后经由高容量电容进行储 存，逆变电路能够通过大功率晶体管开关阵列形成电子开关，对储存的 直流电流进行转化，转化成为具有不同频率、不同宽度、不同幅度的方 波，转化完成的方波在经过控制器处理，形成交流电，继而应用到电气 设备中。在整个过程中，逆变电路起着对电流进行再度转化的作用，如 果逆变电路出现了问题，变频器系统将无法进行正常运行，进而对整个 电气设备系统的运行造成不良影响。因此通过对变频器逆变电路进行及 时的维护整修，能够有效地避免变频器停摆，电力设备运行不良的发 生，从而更好地帮助电力设备进行稳定运行，投入到人们生活中的使用。

一、变频器逆变电路的构造

常见的变频器逆变电路是由IGD、IGBT、电容等不同元件组成的， IGBT在整个逆变电路中起着核心作用，IGD负责对IGBT进行触发、保护 和监控，电容则是用来对直流电进行暂时保存。一般情况下，逆变电路 损坏原因有两种，IGD损坏和IGBT损坏，通过这两个部分的诊断维修， 能够有效地解决逆变电路故障问题，实现变频器的正常运行。

二、IGBT常见故障与诊断

1.IGBT常见故障判断原理

IGBT是指绝缘栅双极型晶体管的缩写，它的发射极和栅极之间有 很大部分的面积相邻，这部分空间中有一层二氧化硅绝缘栅起到隔绝 作用，形成一个电容。正常情况下，IGBT在G-E之间能够进行电容特性 的测量，ICBT的电容值和容量呈现正比关系。因此为了提高IGBT的工 作效率，往往将隔绝栅的厚度做得极薄，导致其耐压值过低，一旦电压 超出了隔绝栅的耐压上限，很容易导致隔绝栅被击穿，造成电容特性消 失，IGBT损坏。因此通过对CG-E电容特性进行测量，能够对G极是否损 坏进行判断，同时通过CG-C和CE-C的测量结果也可以作为C和E的判断 依据[1]。

2.常见的IGBT损坏原因

2.1 dt/dv导致的栅极击穿

当栅极处于悬空状态时，由于G-C与G-E之间的电容特性，如果C-E 突然发生电压增高，会对CCG和CCE进行充电，造成栅极电位超出了上 限，绝缘栅被击穿，绝缘失效。因此在进行IGBT的耐压测试时，应当用 导体短接GE,在进行IGD的安装时也必须保证IGD和栅极进行可靠接触， 避免由于充电导致的电压升高，造成dt/dv击穿。

2.2擎住效应 在IGBT内部，各有一个等效的PNP三极管和NPN

三、IGD常见功能与故障

1.IGD的构造和工作原理

从构造上来看，IGD模块可以分为DC-DC隔离电源、Uce监控电路 和触发/关断电路三大部分，PSU供给的直流电压经过隔离电源中频震 荡处理，由隔离变压器进行整流平波后再提供给IGD使用，利用隔离电 源，能够有效地稳定IGBT触发电压，避免电压波动造成IGBT触发端的 损坏，当IGD模块发生损坏时，隔离电源能够起到对IGBT保护的作用， 避免超额高压进行到PSU中，导致IGBT损坏。不同型号IGD模块的隔离 电源具有不同的输入电压，6SE70系列的隔离电源的输入电压为15V，而 Micromaster和SINAMICS系列的隔离电源输入电压为24V[3]。

2.IGD常见故障

IGD在进行使用的过程中，如果隔离电源发生损坏、监测电路失效 或者电路控制失效，也会导致IGD无法进行正常的运行。隔离电源的内 部元件构造相对比较脆弱，在隔离电源的整体结构中，起振电路核心是 一枚CMOS半导体，这种半导体虽然和TTLIC半导体相比拥有更宽的工 作电压和更低的能耗，但是也更加容易被损坏。隔离电源的开关管使用 的是MOS管。通过MOS管的应用，固然能够提升IGBT的开关速度，减 少开关管的损耗，但是在恶劣环境中的损坏可能性更大，另外作为电压 触发元件，IGBT在触发电流方面没有太大的要求，不需要隔离电源具备 太大的电流输出能力，一旦IGBT的G-E发生了短路或者其他IGD元件发 生了短路，隔离电源很容易就会发生损坏。当IGBT损坏时，往往会产生 电路控制失效，在进行控制时IGBT的G-E区域没有产生关断电压，测量 时无法测量到触发电压。如果IGD的稳压管或者肖特基二极管发生了损 坏，会导致监测电路回馈丢失，使得变频器在运行前就开始故障报警， 影响到变频器的正常使用。