igbt逆变器测试

怎样检测变频器逆变模块？

       1、（1）判断晶闸管极性及好坏的方法选择指针万用表R×100Ω或R×1KΩ档分别测量晶闸管的任两个极之间的正反向电阻，其中一极与其他两极之间的正反向电阻均为无穷大，则判定该极为阳极（A）。然后选择指针万用表的R×1Ω档。黑表笔接晶闸管的阳极（A），红表笔接晶闸管的其中一极假设为阴极（K），另一极为控制极（G）。黑表笔不要离开阳极（A）同时触击控制极（G），若万用表指针偏转并站住，则判定晶闸管的假设极性阴极（K）和控制极（G）是正确的，且该晶闸管元件为好的晶闸管。若万用表指针不偏转，颠倒晶闸管的假设极性再测量。若万用表指针偏转并站住，则晶闸管的第二次假设极性为正确的，该晶闸管为好的晶闸管。否则为坏的晶闸管。（2）判断IGBT极性及好坏的方法判断IGBT极性：选择指针万用表R×100Ω或R×1KΩ档分别测量IGBT的任两个极之间的正反向电阻，其中一极与其他两极之间的正反向电阻均为无穷大，则判定该极为IGBT的栅极（G）。测量另外两极的正反向电阻，在正向电阻时，红表笔接的为IGBT的集电极（C），黑表笔接的为IGBT的发射极（E）。判断IGBT好坏：选择指针万用表的R×10KΩ档。黑表笔接集电极（C），红表笔接发射极（E），用手同时触击一下集电极（C）和控制极（G）。若万用表指针偏转并站住，再用手同时触击一下发射极（E）和控制极（G），万用表指针回零，则该IGBT为好的，否则为坏的IGBT。功率模块的好坏判断主要是对功率模块内的续流两极管的判断.对于IGBT模块我们还需判断在有触发电压的情况下能否导通和关断。逆变器IGBT模块检测:将数字万用表拨到二极管测试档,测试IGBT模块c1e1、c2e2之间以及栅极G与e1、e2之间正反向二极管特性,来判断IGBT模块是否完好。以六相模块为例。将负载侧U、V、W相的导线拆除,使用二极管测试档，红表笔接P(集电极c1)，黑表笔依次测U、V、W，万用表显示数值为最大；将表笔反过来，黑表笔接P，红表笔测U、V、W，万用表显示数值为400左右。再将红表笔接N（发射极e2），黑表笔测U、V、W，万用表显示数值为400左右；黑表笔接P，红表笔测U、V、W，万用表显示数值为最大。各相之间的正反向特性应相同，若出现差别说明IGBT模块性能变差，应予更换。IGBT模块损坏时,只有击穿短路情况出现。红、黑两表笔分别测栅极G与发射极E之间的正反向特性,万用表两次所测的数值都为最大，这时可判定IGBT模块门极正常。如果有数值显示,则门极性能变差，此模块应更换。当正反向测试结果为零时,说明所检测的一相门极已被击穿短路。门极损坏时电路板保护门极的稳压管也将击穿损坏。2、你还可以利用参数P372选择模拟运行功能，来检查是否功率器件被损坏，或者触发脉冲的逻辑关系是否正确。3、另外，西门子还专门推出了用于检测IGBT好坏的IGBT测试盒，型号为——6SE7090-0XX84-1FK0。你可以考虑买一个试试。

怎样用数字万用表测量IGBT模块？

       1.判定栅极G

       将万用表拨至R×1k档分别测量三个管脚之间的电阻。若发现某脚与其字两脚的电阻均呈无穷大，并且交换表笔后仍为无穷大，则证明此脚为G极，因为它和另外两个管脚是绝缘的。

       2.判定源极S、漏极D

       由图1可见，在源-漏之间有一个PN结，因此根据PN结正、反向电阻存在差异，可识别S极与D极。用交换表笔法测两次电阻，其中电阻值较低(一般为几千欧至十几千欧)的一次为正向电阻，此时黑表笔的是S极，红表笔接D极。

       3.测量漏-源通态电阻RDS(on)

       将G-S极短路，选择万用表的R×1档，黑表笔接S极，红表笔接D极，阻值应为几欧至十几欧。

       由于测试条件不同，测出的RDS(on)值比手册中给出的典型值要高一些。例如用500型万用表R×1档实测一只IRFPC50型VMOS管，RDS(on)=3.2W，大于0.58W(典型值)。

       检查跨导

       将万用表置于R×1k(或R×100)档，红表笔接S极，黑表笔接D极，手持螺丝刀去碰触栅极，表针应有明显偏转，偏转愈大，管子的跨导愈高。

       注意事项：

       (1)VMOS管亦分N沟道管与P沟道管，但绝大多数产品属于N沟道管。对于P沟道管，测量时应交换表笔的位置。

       (2)有少数VMOS管在G-S之间并有保护二极管，本检测方法中的1、2项不再适用。

       (3)目前市场上还有一种VMOS管功率模块，专供交流电机调速器、逆变器使用。例如美国IR公司生产的IRFT001型模块，内部有N沟道、P沟道管各三只，构成三相桥式结构。

       (4)现在市售VNF系列(N沟道)产品，是美国Supertex公司生产的超高频功率场效应管，其最高工作频率fp=120MHz，IDSM=1A，PDM=30W，共源小信号低频跨导gm=2000μS。适用于高速开关电路和广播、通信设备中。

       (5)使用VMOS管时必须加合适的散热器后。以VNF306为例，该管子加装140×140×4(mm)的散热器后，最大功率才能达到30W。

       (6)多管并联后，由于极间电容和分布电容相应增加，使放大器的高频特性变坏，通过反馈容易引起放大器的高频寄生振荡。为此，并联复合管管子一般不超过4个，而且在每管基极或栅极上串接防寄生振荡电阻。

       本文参考：

       在路测试：测试二极管PN结正反向电阻，比较容易判断出二极管是击穿短路还是断路。

       二、三极管检测

       将数字万用表拨到二极管档，用表笔测PN结，如果正向导通，则显示的数字即为PN结的正向压降。

       先确定集电极和发射极；用表笔测出两个PN结的正向压降，压降大的是发射极e，压降小的是集电极c。在测试两个结时，红表笔接的是公共极，则被测三极管为NPN型，且红表笔所接为基极b；如果黑表笔接的是公共极，则被测三极管是PNP型，且此极为基极b。三极管损坏后PN结有击穿短路和开路两种情况。

       在路测试：在路测试三极管，实际上是通过测试PN结的正、反向电阻，来达到判断三极管是否损坏。支路电阻大于PN结正向电阻，正常时所测得正、反向电阻应有明显区别，否则PN结损坏了。支路电阻小于PN结正向电阻时，应将支路断开，否则就无法判断三极管的好坏。

       三、三相整流桥模块检测

       以SEMIKRON(西门子)整流桥模块为例，如附图所示。将数字万用表拨到二极管测试档，黑表笔接COM，红表笔接VΩ，用红、黑两表笔先后测3、4、5相与2、1极之间的正反向二极管特性，来检查判断整流桥是否完好。所测的正反向特性相差越大越好；如正反向为零，说明所检测的一相已被击穿短路；如正反向均为无穷大，说明所检测的一相已经断路。整流桥模块只要有一相损坏，就应更换。来源:输配电设备网

       四、MOS管好坏的经验

       1：用黑表笔接在D极上 ，红表笔接在S极上 ， 一般有一个500-600的阻值

       2：在黑表笔不动的前提下，用红表笔点一下G极，然后再用红笔测S极，就会出现导通

       3：红表笔接D极，黑表笔点以下G极后再接S极 测得的阻值和1测的是一样的 说明MOS管工作正常~~

       以下方法，是我在维修过程中总结的,在板上，不上CPU的情况下，直接打S 和G 的阻值，小于30欧 都基本坏了， 可以对照上面

       数字万用表测MOS管的方法：（用2极管档）的方法取下坏的管测

       五、逆变器IGBT模块检测

       将数字万用表拨到二极管测试档，测试IGBT模块C1.E1、C2.E2之间以及栅极G与E1、E2之间正反向二极管特性，来判断IGBT模块是否完好。

       以德国eupec25A/1200V六相IGBT模块为例，(参见附图)。将负载侧U、V、W相的导线拆除，使用二极管测试档，红表笔接P(集电极C1)，黑表笔依次测U、V、W(发射极E1)，万用表显示数值为最大；将表笔反过来，黑表笔接P，红表笔测U、V、W，万用表显示数值为400左右。再将红表笔接N(发射极E2)，黑表笔测U、V、W，万用表显示数值为400左右；黑表笔接N，红表笔测U、V、W(集电极C2)，万用表显示数值为最大。各相之间的正反向特性应相同，若出现差别说明IGBT模块性能变差，应予更换。IGBT模块损坏时，只有击穿短路情况出现。

       红、黑两表笔分别测栅极G与发射极E之间的正反向特性，万用表两次所测的数值都为最大，这时可判定IGBT模块门极正常。如果有数值显示，则门极性能变差，此模块应更换。当正反向测试结果为零时，说明所检测的一相门极已被击穿短路。门极损坏时电路板保护门极的稳压管也将击穿损坏。

       六、电解电容器的检测

       用MF47型万用表测量时，应针对不同容量的电解电容器选用万用表合适的量程。根据经验，一般情况下，47μF以下的电解电容器可用R×1K档测量，大于47μF的电解电容器可用R×100档测量。

       来源:

       将万用表红表笔接电容器负极，黑表笔接正极，在刚接触的瞬间，万用表指针即向右偏转较大幅度，接着逐渐向左回转，直到停在某一位置(返回无穷大位置)。此时的阻值便是电解电容器的正向漏电阻。此值越大，说明漏电流越小，电容器性能越好。然后，将红、黑表笔对调，万用表指针将重复上述摆动现象。但此时所测阻值为电解电容器的反相漏电阻，此值略小于正向漏电阻。即反相漏电流比正向漏电流要大。实际使用经验表明，电解电容器的漏电阻一般应在几百千欧以上，否则将不能正常工作。

       在测试中，若正向、反相均无充电现象，即表针不动，则说明电容器容量消失或内部短路；如果所测阻值很小或为零，说明电容器漏电大或已击穿损坏，不能再使用。

       在路测试：在路测试电解电容器只宜检查严重漏电或击穿的故障，轻微漏电或小容量电解电容器测试的准确性很差。在路测试还应考虑其它元器件对测试的影响，否则读出的数值就不准确，会影响正常判断。电解电容器还可以用电容表来检测两端之间的电容值，以判断电解电容器的好坏。

       七、电感器和变压器简易测试

       1．电感器的测试

       用MF47型万用表电阻档测试电感器阻值的大小。若被测电感器的阻值为零，说明电感器内部绕组有短路故障。注意操作时一定要将万用表调零，反复测试几次。若被测电感器阻值为无穷大，说明电感器的绕组或引出脚与绕组接点处发生了断路故障。

       来源:输配电设备网

       2．变压器的简易测试

       绝缘性能测试：用万用表电阻档R×10K分别测量铁心与一次绕组、一次绕组与二次绕组、铁心与二次绕组之间的电阻值，应均为无穷大。否则说明变压器绝缘性能不良。

       测量绕组通断：用万用表R×1档，分别测量变压器一次、二次各个绕组间的电阻值，一般一次绕组阻值应为几十欧至几百欧，变压器功率越小电阻值越大；二次绕组电阻值一般为几欧至几百欧，如某一组的电阻值为无穷大，则该组有断路故障

       注意：这种测量方法只是一种比较粗略的估测，有些绕组匝间绝缘轻微短路的变压器是检测不准的。

       八、电阻器的阻值简易测试

       在路测量电阻时要切断线路板电源，要考虑电路中的其它元器件对电阻值的影响。如果电路中接有电容器，还必须将电容器放电。万用表表针应指在标度尺的中心部分，读数才准确。

       九、贴片式元器件

       1.贴片式元器件种类

       变频器电子线路板现在大部分采用贴片式元器件也称为表面组装元器件，它是一种无引线或引线很短的适于表面组装的微小型电子元器件。贴片式元器件品种规格很多，按形状分可分为矩形、圆柱形和异形结构。按类型可分为片式电阻器、片式电容器、片式电感器、片式半导体器件(可分为片式二极管和片式三极管)、片式集成电路。 来源:输配电设备网

       2.贴片式元器件的拆、焊

       用35W内热式电烙铁，配长寿命耐氧化尖烙铁头。将烙铁头上粘的残留物擦干净，仅剩有一层薄薄的焊锡。两端器件的贴片式元器件拆卸、焊接操作比较容易。贴片式集成电路引脚细且多、引脚间距小，周围元器件排列紧凑，拆装不易。它们的拆卸和焊接，在没有专用工具的条件下是有一定难度的，在此着重介绍贴片式集成电路的拆卸、焊接操作。

       3.拆卸方法

       如已判断出集成电路块损坏，用裁纸刀将引脚齐根切断，取下集成电路块。注意切割时刀头不要切到线路板上。然后，用镊子夹住断脚，用尖头烙铁溶化断脚上的焊锡，将断脚逐一取下。

       4.焊接方法

       焊接前，先用酒精将拆掉集成电路块的线路板铜萡上的多余焊锡及脏东西清理干净，将集成电路块的引脚涂上酒精松香水，并将引脚搪上一层薄锡。然后，核对好集成电路引脚位置，将集成电路块放在待焊的线路板上，轻压集成电路块，用电烙铁先焊集成电路块四个角上的引脚，将集成电路块固定好，再逐一对其它各引脚进行焊接。为了保证焊接质量，焊接时，最好使用细一些的焊锡丝，如0.6㎜焊锡丝，焊出来的效果好一些。

逆变器的故障与维修

       逆变器故障的维修步骤如下：

       1、整流部分：整流民用都是单相交流输入，只需根据二极管的单向导通性判断好坏即可，同时还要注意整流桥的绝缘耐压；

       2、检查继电器：限流电阻器抑制冲击电流的峰值。滤波电容器充电结束，电阻短路用继电器等即将电流抑制电阻器的两端短路。一般在几欧姆到几十欧姆之间。电阻没问题，确认一下继电器是否坏了或者触点烧连接了；

       3、检查二极管：根据二极管单相导通性测试好坏。首先6组IGBT的静态阻值正反测电阻必须是一致的，否则判断异常的那一组损坏；

       4、主回路静态测试：主回路静态测试有问题将问题原件拆除，然后对控制线路目测，没有明显烧焦痕迹的可以送电测试；

       5、检测线路板的供电电压是否正常为标准，一般要有5V（单片机供电），正负15V（IC供电）；

       6、使用示波器检测控制回路驱动部分：波形必须一致，发现异常的这一路驱动元件最好全部更换；

       7、整体动态测试：直接测试逆变器输出电压是否稳定，电压值是否正常即可。

逆变器短路故障诊断

       在逆变器故障中，逆变桥IGBT的开路和短路故障占了相当大的比重，据统计，38%的逆变器故障是由逆变器的开关管引起的开关管的短路故障一般需要在微秒级的时间内检测到并给予排除，目前主要采用成熟的硬件检测和保护方案，本文不予讨论。

       开关管的开路故障可能由驱动板故障、线路接触不良或过电流烧毁等原因造成，此时往往不会立刻造成严重的后果，但会出现逆变器输出波形谐波增大、开关管承受电压电流应力增大、母线电容电压不平衡等问题，若不及时发现并排除故障，有可能会对逆变器造成进一步的损害。

       此前，国内外学者对逆变器故障诊断作了许多卓有成效的研究，主要可以分为基于电流、基于电压以及基于智能算法三类故障诊断方法

       提出一种基于傅里叶变换的归一化方法，实现了两电平逆变器单管开路故障诊断，解决了传统平均电流法在负载突变时容易发生误诊断的问题。归一化负载电流和负载电流在过零区域所持续的时间结合起来实现了两电平逆变器的多开关管开路诊断，比传统的归一化负载电流方法具有更高的可靠性。

       一个电流周期内的负载电流均值和负载电流绝对值均值结合起来实现了多开关管开路故障诊断，有效提高了故障诊断的鲁棒性利用电流矢量轨迹半径的变化实现了中点钳位（Neutral Point Clamped, NPC）型三电平逆变器的单管开路故障精确定位。逆变器输出侧负载电压和电流极性为故障特征，实现了NPC型三电平逆变器多开关管的开路故障诊断，具有诊断速度快、准确率高等优点，但需要额外增加电压传感器。

       提出一种基于支持向量机的故障诊断方法，利用故障电流轨迹的二维相对质心特征对故障进行分类，实现了两电平逆变器单管开路故障的准确定位，但小波分解和样本训练的运算量较大。

       逆变器输出电压为故障特征，采用神经网络对故障进行分类，实现了NPC型三电平逆变器开路故障的快速、准确诊断，但需要额外增加多个电压传感器，并且运算量较大。

       综上所述，基于电压的故障诊断方法增加了电路的复杂性；基于智能算法的故障诊断方法会大大增加故障诊断的运算和处理时间；基于电流的故障诊断方法不需要额外增加传感器，也不需要对采样信号作复杂的变换，只要提取一段时间内故障电流的信息，就能实现准确的故障诊断。

湖北仙童科技有限公司 高端电力电源全面方案供应商 江生 13997866467