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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、功率單元基礎知識

功率單元是利用電力電子器件進行整流、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(將交流電轉換成DC)。我公司使用的整流橋內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”的作用。我公司使用的可控硅內部封裝形式如圖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”(內部封裝兩組IGBT模塊)，內部封裝示意圖如圖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、動力單元拓撲

1.主電路拓撲

2.旁路電路拓撲

3.IGBT主電路旁路技術

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)從主控制系統接收信號并向驅動板提供控制信號；

2)實時故障監測并向主控系統報告故障信息；

3)給單元驅動板通電。

電路板接口：

1)光纖接口：與主控系統通信；

2)24V電源輸入接口：接電源板；

3)驅動信號(Top1、Top2、/Lock)接口：連接驅動板；

4)15V電源輸出接口：與驅動板連接，為驅動板供電；

5)過壓欠壓檢測接口：與機組正負母線連接；

6)缺相檢測接口：連接熔斷器輔助開關；

7)過熱檢測接口：連接溫度檢測開關；

8)上電可控硅驅動信號接口：連接上電可控硅門；

9)旁路可控硅驅動信號接口：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提供驅動信號，監控驅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 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：

在單元控制板發出旁通信號以后，對旁通回路進行檢測，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

現對功率單元部分的主要故障及其對策介紹如下：

一、單元驅動故障

（一）檢測目的

防止單元在驅動電路有故障、IGBT有故障、外部短路或過流狀態下工作，造成故障進一步擴大。

（二）故障原因及對策

★原因1：單元輸出過流或單元外部出現短路情況。

對策：查看負載有無故障，參數設置是否合理。

★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，做相應處理。

二、單元通信故障（下行通信故障）

（一）檢測目的

當單元與主控之間不能正常進行通訊時，進行停機處理。

（二）故障原因及對策

★原因1：單元電源板故障導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：電網電壓過高，超出過壓報警點。

對策：監視電網，確保電網的電壓波動范圍不超過報警點。

★原因2：降速過程中參數設置不合理。

對策：重新設置參數。

★原因3：負載側有故障。

對策：檢查負載，確認負載正常。

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，系統不能正常工作。

（二）故障原因及對策

★原因1：電網電壓過低，出現暫降，低于欠壓報警點。

對策：監視電網，確保電網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工作，導致對應位置的移相變壓器次級繞組發熱而損壞。

（二）故障原因及對策

★原因1：單元輸出過流導致輸入電流超過熔斷器的正常工作值而熔斷。

對策：查看負載有無故障，參數設置是否合理。

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：故障單元對應位置的濾網堵塞造成通風不暢，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。

★ 原因2：單元柜上的風機故障，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：檢查維修風機。

★ 原因3：溫度開關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：檢查并確認連接穩固。