变频器电源单元的基本原理及常见故障点.doc

功率单元基本原理及常见故障分析 第一部分 功率单元基础知识及基本原理 一、功率单元基础知识 1．什么是功率单元 功率单元是使用功率电力电子器件进行整流、滤波、逆变的高压变频器部件。 功率单元是构成高压变频器主回路的主要部分。 2．我公司功率单元的型号定义 PC ××× 罗马数字： IGBT的额定电流值 功率单元（英文Power Cell的简写 ） 例如：PC100表示配置IGBT 额定电流为100A的功率单元。 3. 功率单元上主要电力电子器件简介 1）整流桥 其作用是整流（将交流变成直流）。我公司使用的整流桥内部封装形式有以下两种，图1所示的封装内部有6只整流二极管，用在功率单元的三相输入端；图2所示的封装内部有2只整流二极管，用在功率单元的三相输入端以及旁通回路中。 图2 封装2只整流二极管的整流桥模块图1 封装6只整流二极管的整流桥模块 图2 封装2只整流二极管的整流桥模块 图1 封装6只整流二极管的整流桥模块 目前我公司使用的整流桥品牌有： Semikron 、Eupec； 使用的整流桥电压等级有：1400V、1800V； 例如：SKD62/18、SKKD260/14。 2）可控硅 可控硅使用在充电电路和旁通回路上，均起“开关”作用。我公司使用的可控硅内部封装形式如图3所示： 图3 可控硅模块目前我公司使用的可控硅品牌有：Semikron； 图3 可控硅模块 使用的可控硅电压等级有：1400V、1800V； 例如：SKKH57/18E、SKKT210/14E。 3）电解电容 其作用是对整流桥整流后的直流进行滤波。 目前我公司使用的电解电容品牌有：NICHICON（日本）、BHC（英国）、CDE（美国）。 使用的电压等级有： 400V。 使用的容量有3300uF、6800uF、10000uF。 4) IGBT 其作用是逆变（将直流变为交流）。我公司目前使用的IGBT大部分为“双管”（内部封装了两组IGBT模块），内部封装示意图如图4所示： 图4 IGBT模块封装示意图 图4 IGBT模块封装示意图 目前我公司使用的IGBT品牌有：Eupec、Semikron； 使用的IGBT电压等级有：1200V、1700V； 使用的IGBT电流等级有：75A、100A、150A、200A、300A、400A等； 例如：BSM100GB170DLC、FF400R12KE3。 二、功率单元拓扑结构 1．主回路拓扑结构 如图5所示。 图5 功率单元主回路拓扑结构图 图5 功率单元主回路拓扑结构图 图6 旁通回路拓扑结构图2、旁通回路拓扑结构 图6 旁通回路拓扑结构图 如图6所示。 3、IGBT主回路旁通技术 如图7所示： 图7 IGBT 图7 IGBT主回路旁通示意图 三、功率单元板件介绍 1．单元电源板 板件作用： 从功率单元直流母线上取电，输出24V直流电源供单元控制板使用。 板件接口： 输入接口：接功率单元正、负直流母线 输出接口：24VDC输出，接单元控制板 2．单元控制板 板件作用： 接收主控系统信号，给驱动板提供控制信号； 进行实时故障监测，向主控系统上报故障信息； 给单元驱动板供电。 板件接口： 光纤接口：与主控系统进行通信； 24V电源输入接口：与电源板连接； 驱动信号（Top1、Top2、/Lock）接口：与驱动板连接； 15V电源输出接口：与驱动板连接，为驱动板供电； 过压、欠压检测接口：与单元正负母线连接； 缺相检测接口：接熔断器辅助开关； 过热检测接口：接温度检测开关； 上电可控硅驱动信号接口：接上电可控硅门极； 旁通可控硅驱动信号接口：接旁通可控硅门极； 旁通OK信号检测接口：接旁通OK板。 3．单元驱动板 板件作用： 接收单元控制板的控制信号，为单元上的四路IGBT提供驱动信号，同时对驱动故障进行监测，上报单元控制板。 板件接口： 15V电源输入接口：接单元控制板； 输入信号（Top1、Top2、/Lock）：接单元控制板； 输出信号（ERRout）：接单元控制板； 输出信号（TOP1、BOT1、TOP2、BOT2路IGBT驱 动信号）：分别接TOP1 、BOT1、TOP2、BOT2路IGBT的C、G、E极。 4．旁通OK板 板件作用： 在单元控制板发出旁通信号以后，对旁通回路进行检测，检测