變頻器電路中林林總總的各種故障檢修電路,隻有一個指向和目的——在變頻器麵臨異常工作狀態時,采取停機或其它保護措施,盡最大可能保護IGBT模塊的安全。
究竟有哪些因素會影響乃至危及IGBT模塊的安全呢?
1、電壓因素:
(1)IGBT模塊的供電電壓過高時,將超出其安全工作範圍,導致其擊穿損壞;
(2)供電電壓過低時,使負載能力不足,運行電流加大,運行電機易產生堵轉現象,危及IGBT模塊的安全;
(3)供電電壓波動,如直流回路濾波(儲能)電容的失容等,會引起浪湧電流及尖峰電壓的產生,對IGBT模塊的安全運行產生威脅;
(4)IGBT的控製電壓——驅動電壓低落時,會導致IGBT的欠激勵,導通內阻變大,功耗與溫度上升,易於損壞IGBT模塊。
2、電流因素:
(1)過流,在輕、中度過流狀態,為反時限保護區域;
(2)嚴重過流或短路狀態,無延時速斷保護;
3、溫度因素:
(1)輕度溫升,采到強製風冷等手段;
(2)溫度上升到一定幅值時,停機保護;
4、其它因素:
(1)驅動電路的異常,如負截止負壓控製回路的中斷等,會使IGBT受誤觸通而損壞;
(2)控製電路、檢測電路本身異常,如檢測電路的基準電壓飄移,導致保護動作起控點變化,起不到應有的保護作用。
相對於以上影響或危及IGBT模塊的因素,則衍生了下述種類的保護電路。
1、電壓檢測電路:
(1)直流回路電壓檢測電路,用電阻分壓網絡直接對直流530V電壓采樣,或從開關電源次級整流電路間接對直流530V進jin行xing采cai樣yang,由you後hou續xu電dian路lu處chu理li成cheng模mo擬ni信xin號hao和he數shu字zi開kai關guan量liang信xin號hao。其qi中zhong模mo擬ni量liang信xin號hao用yong於yu直zhi流liu回hui路lu的de電dian壓ya顯xian示shi,輸shu出chu控kong製zhi等deng,而er開kai關guan量liang信xin號hao用yong於yu故gu障zhang報bao警jing、停機保護等;
(2)有的機型對三相交流輸入電壓進行檢測,借以判斷IGBT的供電狀態,異常時停機保護;
(3)對驅動供電電壓進行監測,常由驅動IC的內部保護電路執行此任務,預防IGBT出現欠激勵現象;
(4)對充電接觸器的觸點狀態進行檢測,實際為直流回路電壓的輔助檢測。
2、電流檢測電路:
(1)IGBT保護電路,檢測IGBT在導通期間的管壓降,判斷IGBT是否處於過流、短路狀態,實施軟關斷與停機保護措施;
(2)對三相輸出電流進行采樣,據過流程度不同,采取不同的保護手段,如降低運行頻率、延時停機保護等。
(3)在逆變模塊供電回路串接快熔保險管,實現對逆變模塊的短路保護,對快熔管狀態的檢測;
(4)個別機型還對直流母線的電流進行采樣,異常時采取保護動作;
(5)個別機型對輸出電壓/頻率進行采樣,實施對IGBT的保護。
3、溫度檢測電路:
(1)用溫度傳感器檢測IGBT模塊的溫度;
(2)用溫度傳感器檢測IGBT模塊的溫度,同時檢測散熱風扇的工作狀態。
除了對IGBT的相關保護外,對其它元器件不需要保護嗎?有無相關的故障檢測電路呢?
對整流模塊的保護,有的機型提供了用溫度傳感器形式的超溫保護。有的沒有。
有的機型在供電方麵,提供了對CPU電路、控製電路的檢測和保護,如檢測負載電壓的高低,在供電異常時,實施停機保護,並報出故障代碼;
CPU本身(配合軟件)也有一個供電檢測,超出一定範圍後,報出相關故障。
故障檢測電路的故障表現為兩個方麵:
1、保護功能失效,相關電路故障或變頻器工作狀態異常時,不能起到正常的保護作用;
2、電路本身故障,在所保護電路(元件)為正常狀態時,誤報電路(元件)故障,變頻器不能投入正常工作。這就如同“謊報軍情”一樣,會誤導我們的故障判斷呀。
故障信號的存在,會使CPU封鎖六路驅動脈衝信號的輸出,使我們無法檢測驅動電路和逆變模塊的正常。故障信號的存在,還可能使CPU做出非常“另類”的舉動來。如OC故障信號的存在,使操作麵板的所有操作均被拒絕,好像進入了程序死循環一樣,會使人誤認為CPU故障,而忽視了對驅動電路及逆變輸出電路的檢查。而實質上是CPU采取的一個防範措施——防止因操作造成進一步嚴重故障的發生!
還有一種情況:故障檢測電路本身並無故障,但在檢修過程中,我們常將CPU主板、電源/驅動板與主電路脫開,單獨上電檢修,因形不成故障檢測電路的檢測條件,常使故障檢測電路報出相關故障,CPU封feng鎖suo六liu路lu脈mai衝chong信xin號hao的de輸shu出chu,給gei檢jian修xiu帶dai來lai很hen大da的de不bu便bian。檢jian修xiu線xian路lu板ban故gu障zhang之zhi前qian,經jing常chang要yao做zuo的de第di一yi項xiang工gong作zuo,即ji是shi采cai取qu相xiang應ying手shou段duan,人ren為wei提ti供gong相xiang關guan故gu障zhang檢jian測ce電dian路lu的de“正常檢測條件”,令CPU判斷“整機工作狀態正常”,可以根據起、停操作,輸出正常的六路驅動脈衝信號,以利於檢修工作的開展。
故(gu)障(zhang)檢(jian)測(ce)與(yu)保(bao)護(hu)電(dian)路(lu),本(ben)身(shen)的(de)故(gu)障(zhang)率(lv)是(shi)較(jiao)低(di)的(de),但(dan)在(zai)檢(jian)修(xiu)過(guo)程(cheng)中(zhong),即(ji)使(shi)故(gu)障(zhang)檢(jian)測(ce)與(yu)保(bao)護(hu)電(dian)路(lu)狀(zhuang)態(tai)是(shi)完(wan)好(hao)的(de),我(wo)們(men)仍(reng)需(xu)要(yao)對(dui)大(da)部(bu)分(fen)檢(jian)測(ce)電(dian)路(lu)動(dong)一(yi)下(xia)“手腳”,屏ping蔽bi其qi檢jian測ce與yu報bao警jing功gong能neng。因yin而er要yao在zai電dian路lu原yuan理li上shang吃chi透tou,知zhi道dao在zai什shen麼me地di方fang動dong手shou腳jiao才cai能neng有you效xiao,才cai能neng讓rang故gu障zhang檢jian測ce與yu保bao護hu電dian路lu聽ting話hua,根gen據ju維wei修xiu需xu要yao,作zuo出chu相xiang應ying的de動dong作zuo。摸mo對dui了le故gu障zhang檢jian測ce電dian路lu的de“脾性”,故障檢測與保護電路,確實能“聽”維修人員的話。
在逆變回路的供電——直流母線回路中串接熔斷器,是最為直接的保護方式之一。隻要運行電流一旦超過某一保護閥值,保險管熔斷,即保護了IGBT的de安an全quan。但dan保bao險xian管guan的de熔rong斷duan值zhi往wang往wang要yao留liu有you一yi定ding的de餘yu地di,負fu載zai電dian路lu出chu現xian的de正zheng常chang情qing況kuang下xia的de隨sui機ji性xing過guo載zai,靠kao快kuai熔rong保bao險xian管guan來lai完wan成cheng這zhe種zhong保bao護hu任ren務wu,顯xian然ran是shi不bu現xian實shi的de。快kuai熔rong保bao險xian管guan所suo起qi到dao的de作zuo用yong,是shi在zai嚴yan重zhong過guo流liu故gu障zhang狀zhuang態tai下xia熔rong斷duan,從cong而er中zhong斷duan對dui逆ni變bian電dian路lu的de供gong電dian,避bi免mian了le故gu障zhang的de進jin一yi步bu擴kuo大da。
由電流互感器檢測三相輸出電流信號,由運算電路(和數字電路)處理成模擬和開關量信號,再輸入到CPU,進行運行電流顯示,和根據過載等級不同,進行相關如降低運行頻率、報警延時停機、直接停機保護等不同的控製。在危及IGBT安全的異常過載情況下,因傳輸電路的R、C延時效應,再加上軟件程序運行時間,CPU很難在μs級時間內作出快速反應,對IGBT起到應有的保護。
因而對IGBT最直接和有效的保護任務,落在驅動電路的IGBT保護電路——IGBT管壓降檢測電路的身上。驅動電路與IGBT在電氣上有直接連結的關係,在檢測到IGBT的故障狀態時,一邊對IGBT采取軟關斷措施,一邊將OC故障信號送入CPU,在CPU實施保護動作之前,已經先行實施了對IGBT的關斷動作。因而驅動電路起到了IGBT模塊“貼身”警衛的作用。
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