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第一部分是動力裝置的基本知識和原理
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一、功率單元基礎(chǔ)知識
功率單元是利用電力電子器件進(jìn)行整流、濾波、逆變的高壓逆變元件。功率單元是高壓變頻器主電路的主要部分。
00-1010 1)整流橋
它的功能是整流(將交流電轉(zhuǎn)換成DC)。我公司使用的整流橋內(nèi)部封裝有以下兩種形式。圖1所示封裝中有6個整流二極管,用于功率單元的三相輸入端。封裝內(nèi)有兩個整流二極管,如圖2所示,用于電源單元的三相輸入端和旁路電路。
目前使用的整流橋品牌有:Semikron、Eupec;
所用整流橋的電壓等級為:1400伏和1800伏;
比如:SKD62/18,SKKD260/14。
2)可控硅
充電電路和旁路電路均采用可控硅,起到“開關(guān)”的作用。我公司使用的可控硅內(nèi)部封裝形式如圖3所示:
目前使用的SCR品牌有:Semikron、英飛凌、富士等。
所用可控硅的電壓等級為:1400伏、1800伏;
例子:SKKH57/18E,SKKT210/14E。
3)電解電容
其功能是對整流橋整流后的DC濾波。
目前使用的電解電容器品牌有NICHICON(日本)、BHC(英國)和CDE(美國)。EPCOS(德國)
使用的電壓等級為:400伏。
使用的容量為3300超濾、6800超濾、10000超濾和12000超濾。
4) IGBT
它的功能是反演(把DC變成交流電)。目前使用的IGBT多為“雙管”(內(nèi)部封裝兩組IGBT模塊),內(nèi)部封裝示意圖如圖4所示:
目前常用的IGBT品牌有:歐派、賽米克龍;
使用的IGBT電壓等級為:1200伏和1700伏;
IGBT目前使用的等級有:75A、100A、150A、200A、300A、400A等。
例如BSM100GB170DLC、FF400R12KE3。
二、動力單元拓?fù)?
1.主電路拓?fù)?
2.旁路電路拓?fù)?
3.IGBT主電路旁路技術(shù)
圖Fig主回路旁路
1什么是功率單元
1示意圖。單元電源板面板功能:
從電源裝置的DC總線獲取電源,并為裝置控制板輸出24V DC電源。
電路板接口:
輸入:連接電源裝置的正負(fù)DC母線。
輸出:24伏直流輸出,連接到單元控制板。
2.單元控制面板
面板功能:
1)從主控制系統(tǒng)接收信號并向驅(qū)動板提供控制信號;
2)實時故障監(jiān)測并向主控系統(tǒng)報告故障信息;
3)給單元驅(qū)動板通電。
電路板接口:
1)光纖接口:與主控系統(tǒng)通信;
2)24V電源輸入接口:接電源板;
3)驅(qū)動信號(Top1、Top2、/Lock)接口:連接驅(qū)動板;
4)15V電源輸出接口:與驅(qū)動板連接,為驅(qū)動板供電;
5)過壓欠壓檢測接口:與機(jī)組正負(fù)母線連接;
6)缺相檢測接口:連接熔斷器輔助開關(guān);
7)過熱檢測接口:連接溫度檢測開關(guān);
8)上電可控硅驅(qū)動信號接口:連接上電可控硅門;
9)旁路可控硅驅(qū)動信號接口:接旁路可控硅的門;
10)旁路OK信號檢測接口:連接旁路OK板。
3.單元驅(qū)動板
面板功能:
接收單元控制板的控制信號,為單元上的四個IGBT提供驅(qū)動信號,監(jiān)控驅(qū)動故障并向單元控制板報告。
板件接口:
1)15V電源輸入接口:接單元控制板;
2)輸入信號(Top1、Top2、/Lock):接單元控制板;
3)輸出信號(ERRout):接單元控制板;
4)輸出信號(TOP1、BOT1、TOP2、BOT2路IGBT驅(qū) 動信號):分別接TOP1 、BOT1、TOP2、BOT2路IGBT的C、G、E極。
4.旁通OK板
板件作用:
在單元控制板發(fā)出旁通信號以后,對旁通回路進(jìn)行檢測,檢測信號輸入單元控制板。
板件接口:
輸入接口:接旁通可控硅A、K極;
輸出接口:接單元控制板。
第二部分 功率單元常見故障分析
現(xiàn)對功率單元部分的主要故障及其對策介紹如下:
一、單元驅(qū)動故障
(一)檢測目的
防止單元在驅(qū)動電路有故障、IGBT有故障、外部短路或過流狀態(tài)下工作,造成故障進(jìn)一步擴(kuò)大。
(二)故障原因及對策
★原因1:單元輸出過流或單元外部出現(xiàn)短路情況。
對策:查看負(fù)載有無故障,參數(shù)設(shè)置是否合理。
★原因2:IGBT損壞。
對策:檢查IGBT,更換損壞的器件。
★原因3:IGBT與單元驅(qū)動板之間的接線錯誤或者松動。
對策:檢查接線,確保接線正確無誤,牢固可靠。
★原因4:單元驅(qū)動板上的輸入電源電壓低于12V。
對策:檢查測試單元控制板上的電源輸出,做相應(yīng)處理。
二、單元通信故障(下行通信故障)
(一)檢測目的
當(dāng)單元與主控之間不能正常進(jìn)行通訊時,進(jìn)行停機(jī)處理。
(二)故障原因及對策
★原因1:單元電源板故障導(dǎo)致無輸出或輸出電壓低于22V。
對策:更換單元電源板。
★原因2:輸入端熔斷器全部損壞造成單元母線上沒電。
對策:更換輸入端熔斷器。
★原因3:輸入端整流橋損壞造成單元母線上沒電。
對策:更換輸入端整流橋。
★原因4:充電電阻損壞造成單元母線上沒電,在系統(tǒng)上電時報單元通信故障。
對策:更換充電電阻。
★原因5:光纖傳輸故障。
對策:檢查光纖,確保連接正確可靠,沒有沾污,若損壞需更換新的光纖。
三、直流母線過壓
(一)檢測目的
防止功率單元直流母線上電壓過高,造成元器件損壞。
(二)故障原因及對策
★原因1:電網(wǎng)電壓過高,超出過壓報警點。
對策:監(jiān)視電網(wǎng),確保電網(wǎng)的電壓波動范圍不超過報警點。
★原因2:降速過程中參數(shù)設(shè)置不合理。
對策:重新設(shè)置參數(shù)。
★原因3:負(fù)載側(cè)有故障。
對策:檢查負(fù)載,確認(rèn)負(fù)載正常。
四、直流母線欠壓
(一)檢測目的
防止功率單元直流母線上電壓過低,系統(tǒng)不能正常工作。
(二)故障原因及對策
★原因1:電網(wǎng)電壓過低,出現(xiàn)暫降,低于欠壓報警點。
對策:監(jiān)視電網(wǎng),確保電網(wǎng)的電壓波動范圍不低于報警點。
五、單元輸入缺相
(一)檢測目的
防止功率單元長期在缺相狀態(tài)工作,導(dǎo)致對應(yīng)位置的移相變壓器次級繞組發(fā)熱而損壞。
(二)故障原因及對策
★原因1:單元輸出過流導(dǎo)致輸入電流超過熔斷器的正常工作值而熔斷。
對策:查看負(fù)載有無故障,參數(shù)設(shè)置是否合理。
六、單元過熱
(一)檢測目的
防止IGBT的溫度過高而損壞。
(二)故障原因及對策
★原因1:故障單元對應(yīng)位置的濾網(wǎng)堵塞造成通風(fēng)不暢,散熱能力不夠,從而使IGBT的溫度逐漸上升直到報過熱故障。
對策:更換或清洗濾網(wǎng)。
★ 原因2:單元柜上的風(fēng)機(jī)故障,影響功率單元的散熱,從而使IGBT的溫度逐漸上升直到報過熱故障。
對策:檢查維修風(fēng)機(jī)。
★ 原因3:溫度開關(guān)上的輸出信號線與單元控制板的連接端子松動,或未插好。
對策:檢查并確認(rèn)連接穩(wěn)固。