基于IGBT模塊的整流器維修技術(shù)

楊朋 黃繼偉 李亞巍 歐陽明

摘要 基于IGBT模塊的整流器維護與維修，是當前整流技術(shù)研究的重要組成部分。因此技術(shù)人員在IGBT模塊技術(shù)特征基礎(chǔ)上，開展了其使用中常見故障維修研究。

【關(guān)鍵詞】IGBT 模塊 整流器 維修技術(shù)

IGBT模塊整流器在變頻電路中的應(yīng)用，不僅可以實現(xiàn)變頻電路中“可控”整流目標，同時還可以實現(xiàn)電路的能量回饋。因此基于IGBT模塊的整流器應(yīng)用已經(jīng)成為了新型“四象限”變頻電路整流器的主要形式。但是在實際的整流器使用中，IGBT模塊故障問題也是影響電路使用的主要問題。常見的IGBT模塊類型如圖1所示。

1 IGBT模塊過電流-i壞維修

1.1 避免鎖定效應(yīng)的發(fā)生

在IGBT發(fā)生鎖定效應(yīng)損壞的情況下，技術(shù)人員除了更換損壞部件的情況下，應(yīng)及時對電路設(shè)計中漏極電流的部件及時進行維護與維修，一是適度增加電路中的驅(qū)動電阻RG，減小IGBT部件的di/dt。二是在運行中為了避免驅(qū)動電壓低造成的鎖定效應(yīng)，模塊設(shè)計中可以采用加負偏壓，提高整流器安全性。

1.2 限流電路的設(shè)置

為了避免模塊過流損害問題，設(shè)計人員應(yīng)為整流器配置限流電路（RTC電路），避免過流損害。其過程如圖2所示。

2 IGBT 模塊過壓與靜電損壞

2.1 模塊過壓損害故障維修方法

在系統(tǒng)過壓故障維修中除了更換損壞部件為，還應(yīng)在易損壞部位采用電壓鉗位技術(shù)，避免模塊受到過電壓沖擊造成損壞。

IGBT額定電壓=US*K1*K2*K3

公式一：模塊額定電壓計算公式

其中US為交流電源的峰值電壓;Kl為電網(wǎng)電壓波動系數(shù)Kl，1.15;K2：直流中間回路有反饋時的泵升電壓K2，1.2;K3：必要的電壓安全系數(shù)K3，1.3～1.5。

2.2 模塊靜電損害預防措施

主要的預防措施包括了以下幾個主要內(nèi)容：

（1）整流器測試或安裝拆卸IGBT模塊的過程中，技術(shù)人員應(yīng)盡量避免用手觸摸IGBT驅(qū)動端子部分。如必須接觸則應(yīng)先完成靜電放電，再觸摸模塊端子。

（2）在防靜電布線完成前，不能使用導電材料接觸IGBT模塊驅(qū)動端子。

（3）模塊測試、安裝等作業(yè)中應(yīng)盡量在底板良好接地情況下操作。

3 IGBT模塊過熱損壞

在整流器使用中，由于設(shè)備經(jīng)常處于溫度較高狀態(tài)。為了預防整流器IGBT模塊過熱設(shè)計中應(yīng)采用降額使用方式，提高模塊的散熱能力。這些方式主要包括了以下幾個措施：加大模塊的散熱器，并確保散熱器與模塊的連接緊密;在散熱器與模塊之間涂敷導熱膠;為模塊部分安裝強制風扇冷卻;機箱設(shè)計與安裝中應(yīng)設(shè)置過溫度保護等，在溫度過高的情況直接停止模塊電路，并發(fā)出高溫警報。

4 IGBT模塊整流器維修中的注意事項

（1）必要的關(guān)聯(lián)檢測：維修人員在發(fā)現(xiàn)IGBT模塊損壞后，除了及時檢查模塊與更換后，技術(shù)人員同時必須做好關(guān)聯(lián)測量工作。

（2）防靜電處理措施：模塊攜帶中應(yīng)保持GE間短路處理。同時在驅(qū)動板焊接、整流器使用中等過程中，應(yīng)確保模塊的可靠接地。

（3）確保安裝中工藝規(guī)范得到執(zhí)行：一是在維修更換IGBT模塊過程中，應(yīng)保證柵極短路使用的小銅環(huán)不脫落。二是在散熱器安裝中，將其自帶的導熱脂清理干凈，安裝中涂抹新的導熱硅脂，并保證模塊安裝完成后可以看到部分少量導熱脂溢出。三是在模塊散熱安裝中，各類螺絲必須均勻緊固，確保模塊與散熱器有良好接觸。四是在控制板與驅(qū)動板更換安裝中，技術(shù)人員必須依次確保各插頭安插回原有位置，不得出現(xiàn)漏插問題。

（4）在模塊安裝過程中，技術(shù)維修人員應(yīng)保證各部件安裝中固定螺絲均勻上緊。

（5）機箱風機檢測。一是檢查三相電源中風機連接的兩相接線與電源是否存在問題;二是檢查風機啟動電容是否存在故障;三是在以上檢測未發(fā)現(xiàn)問題的情況下，及時更換風機。

參考文獻

[1]李愛文.張慶范，尹海.新型雙單端正激式IGBT逆變電源的設(shè)計[J]，電力電子技術(shù)，1996 （04）.

[2]李孝全，白小青，仵浩.IGBT在某靜變電源中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2001 （01）.

[3] Investigation into IGBT dV/dtduring turn-off and its temperaturedependence. Bryant， Angus， Yang，Shaoyong， Mawby， Philip， Xiang，

Dawei， Ran， Li， Tavner， Peter， Palmer，Patrick R.IEEE Transactions on PowerElectronics.2011.

[4]徐盛友，功率模塊IGBT狀態(tài)監(jiān)測及可靠性評估方法研究[D]，重慶大學，2013.

[5]張狄林.IGBT電氣參數(shù)的溫度特性分析[J].計算機與數(shù)字工程，2013 （06）.