常见变频器主电路的检修方法_重庆妙工科技有限公司专业直流调速器维修：派克欧陆590|ABB DCS|西门子6RA|艾默生MP|直流电动机|变频器|HMI人机触摸屏|PLC

注：本文主要内容摘自咸庆信著《变频器电路维修与故障实例分析》
常见变频器主电路的检修方法
变频器的主要电路结构，是由交-直-交工作方式所决定的，由整流，储能（滤波）逆变3个环节构成。图2-1为东元7200PA 37kw变频器主电路。从R,S,T电源端子输入的三相380V交流电压，经三相桥式整流电路整流成300Hz脉动直流，，再经大容量储能电容平波的储能。输入到由6只IGBT构成的三相逆变电路，在驱动电路的6路PWM脉冲激励下，6只IGBT按一定规律导通和截止，将直流电源逆变为频率和电压可变的三相交流电压，输出到负载电路。变频器主电路的简单工作原理就是如此。

    变频器的主电路，也有多种电路形式。7.5kw以下小功率机型，如台安n-405-1013 3.7kw变频器主电路，三相整流和三相逆变电路都集成于一个模块模块内，曾称为‘一体化或集成式主电路’。功率稍大一点，主电路即由三相整流模块的三相逆变模块两个模块构成，中功率机型，则由3只或6 只单管或双管式（又称半桥）整流模块组成，逆变输出电路也是如此，大功率变频器，则数只功率模块并联构成以提高电流输出（扩流）能力。主电路的形式随功率的大小而表现在配置上有所不同。
1：对IGBT模块的检测
    对用户送修的变频器，一定要先与用户交流，掌握使用和损坏的大致情况，这对故障部位的判断和对用户的答复都大有好处。变频器接手后，不要忙于上电检查，可先用万用表的电阻档（数字式万用表的二极管档，指针式万用表R*100或R*1k档）分别测量R,S,T3个电源端子对+.-端子之间的电阻值，其他变频器直流回路正.负端标注为P.N打开机器外壳后在主电路或电路板上可找到测量点。另外，直流回路的储能电容是个比较显眼的元件，由R.S.T端子直接搭接储能电容的正.负极进行电阻测量，也比较方便。
   R.S.T3个电源端子对+. –端子之间的电阻值，反映了三相整流电路的好坏，而U.V.W3个输出端子对+.-端子之间的电阻值，则能基本上反映IGBT模块的好坏。将图2-1整流和逆变输出电路简化一下，输入，输入端子与直流回路之间的测量结果便会一目了然。如图2-2所示。

VD1-VD6为输入三相整流电路，R为充电电阻，KM为充电接触器。C1.C2为串联储能电容。VD7-VD12为三相逆变电路中6只IGBT两端反向并联的6只二极管。IGBT除非在漏电和短路状态能测出电阻的变化，对逆变输出电路我们能实际测出的只是6只二极管的正.反向阻值。这样一来，整个变频器主电路的输入整流和输出逆变电路，相当于两个三相桥式整流电路。
  用数字万用表测量二极管，将R,S,T搭接红表笔，P（+）端搭接黑表笔，测得的是整流二极管VVD1.VD3.VD5的正向压降，为0.5V左右，数值显示为540；如将表笔反接，则所测压降为无穷大。如用指针式万用表，黑表笔搭接R.S.T端，红表笔搭接P（+）端，则显示7KΩ正向电阻：表笔反接，则显示数百KΩ。因充电电阻的阻值一般很小，如图2-1所示电路，仅为几欧，小功率机型为几十欧，测量中可将其忽略不计。但测其R.P1正向电阻正常，而R.P（+）之间正向电阻无穷大（或直接测量KM常开触头之间电阻为无穷大）则为充电电阻已经开路了。
   整流电路中VD2.VD4.VD6及U.V.W端子对P（+）.N（-）端子之间测量.也只能通过测量内部二极管的正反向电阻的情况来大致判定IGBT的好坏。
   需说明的是，桥式整流电路用的是低频整流二极管模块，正向压降和正向电阻较大，同于一般硅整流二极管。而IGBT上反向并联的6只二极管是高速二极管，正向压降和正向电阻较小，正向压降为0.35V左右，指针式万用表测量正向电阻为4KΩ左右。
  以上说到对端子电阻的测量只是大致判定IGBT的好坏，尚不能最后认定IGBT就是好的，简易测量后，就对用户说，输出模块是好的，会给自己带来极大的被动，IGBT的好坏还需进一步测量验证。如何检测IGBT的好坏，得先从IGBT的结构原理入手，找到相应有效的测量方法，如图2-3所示为IGBT等效电路和单、双管模块引脚图。

场效应晶体管有开头速度快，电压控制容易的优点，但也有导通压降大以及电压与电流容量小的缺点。而双极型器件恰恰有与其相反的特点，如电流控制容易.导通压降小.功率容量大等，两者复合，正所谓优势互补。IGBT或者IGBT模块的由来，即基于此。从结构上看，类似于我们都早已熟悉的复合放大管，输出管为一只PNP型晶体管，而激励管是一只场效应晶体管，后者的漏极电流形成了前者的基极电流，放大能力是两管之积。
单.双管模块常在中功率机型中得到应用。大功率机型将其并联作用，以达到扩流的目的，图2-4为单机模块，将整流与逆变电路集于一体。另外.有的一体化（集成式）模块，将制动单元和温度检测电路也集成在内。

   对主电路的测量方法有两种，即在线测量和脱机测量。
1在线测量
   上述测量方式是仅从输入.输出端子对直流回路之间来进行的，是在线测量方法的一种，对整流电路的开路与短路故障则较明显。但对逆变电路还需进一步在线测量以判断好坏。
   找开机器外壳，将CPU主板和电源、驱动板两块电路板取出，记住排线.插座的位置.插头上无标记的，应用油性记号笔等打上标记。取下两块电路板后，如图2-1所示的主电路，直接测量逆变模块的G1.E1和G2.E2之间的触发端子电阻，都应为无穷大，如果驱动板未取下，模块是与驱动电路相连接的，则G1.E1触发端子之间往往并接有10KΩ电阻（大功率机型3KΩ左右）则正反电阻值均应为10KΩ。有了正反电阻值的偏差，在排除掉驱动电路的原因后，则证明逆变模块已经损坏。
    触发端子的电阻测量也正常，一般情况下认为逆变模块基本上是好的。但此时宣布该模块无问题，仍为时过早。
2脱机测量
    此方法用于大功率单.双管模块和新购进一体化模块测量。
    将单.双管模块脱开电路后（或为新购进的模块），可采用测量场效应晶体管（MOS-FET）的方法来测量该模块。MOSFET的栅-阴极间有一个结电容存在，故由此决定了极高的输入阴抗和电荷保持功能。对于IGBT，存在一个G.E极间的结电容和C.E极间的结电容，利用其G.E极之间的结电容的充电.电荷保持.放电特性，可有效检测IGBT的好坏。
   方法是将指针式万用表拨到R*10k档，黑表笔接C极，红表笔接E极，此时所测量电阻值无穷大，搭好表笔不动，用手指将CG极碰一下，松开后表针由无穷大变为200K左右，过一二十钞钟之后，再测量一下CE极间的电阻，仍维持在200K左右，用手指答非所问一下GE极，电阻又会重新变为接近无穷大。
实际上，用手指碰一下CG极是经过人体的静电给栅极和阴极电容充电，手拿开后，因这个电容没有放电回路，所以电容上的电荷能保持一定的时间，此时电容上的充电电压相当于正激励电压，刚好使IGBT出现微导通。C、E极之间的电阻减小，第二次用手指短接GE极时相当于是在放电，激励电压消失后管子变为截止，CE极之间的电阻又变为无穷大，这样说明IGBT是正常的。
这种测量方式必须要配上指针式万用表才好用，如果在数字表，为了更准确的测量和判断，可以使用一组约12伏的电压来为IGBT导通。下面提供常见的双管模块在47型指针万用表测量后得到的结果，供大家参考，模块型号为：CM100DU-24H/SKM75GB128D及英飞凌FP25R12KE3.
CM100DU-24H模块：主端子C1.C2.E1.E2,触发端子G1.E1.G2.E2.触发后C、E极之间的电阻为250K. FP25R12KE3集成模块也可以采用这种方法，触发后CE极之间的电阻为250K左右，通过测量的结果基本可以判断模块的好坏，但仍不是绝对的，其实最简单实用的方法就是打开模块的盖子，如果里面的晶体和胶水没有全是完好的，没有发黑的点，那肯定是好的，如果有些模块不好打开，那就只好上电测量了。下一篇会具体讲上电测量的方法。
(责任编辑：妙工科技)

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