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第一部分是动力装置的基本知识和原理

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一、功率单元基础知识

功率单元是利用电力电子器件进行整流、滤波、逆变的高压逆变元件。

功率单元是高压变频器主电路的主要部分。

00-1010 1)整流桥

它的功能是整流(将交流电转换成DC)。我公司使用的整流桥内部封装有以下两种形式。图1所示封装中有6个整流二极管，用于功率单元的三相输入端。封装内有两个整流二极管，如图2所示，用于电源单元的三相输入端和旁路电路。

目前使用的整流桥品牌有：Semikron、Eupec；

所用整流桥的电压等级为：1400伏和1800伏；

比如：SKD62/18，SKKD260/14。

2)可控硅

充电电路和旁路电路均采用可控硅，起到“开关”的作用。我公司使用的可控硅内部封装形式如图3所示：

目前使用的SCR品牌有：Semikron、英飞凌、富士等。

所用可控硅的电压等级为：1400伏、1800伏；

例子：SKKH57/18E，SKKT210/14E。

3)电解电容

其功能是对整流桥整流后的DC滤波。

目前使用的电解电容器品牌有NICHICON(日本)、BHC(英国)和CDE(美国)。EPCOS(德国)

使用的电压等级为：400伏。

使用的容量为3300超滤、6800超滤、10000超滤和12000超滤。

4) IGBT

它的功能是反演(把DC变成交流电)。目前使用的IGBT多为“双管”(内部封装两组IGBT模块)，内部封装示意图如图4所示：

目前常用的IGBT品牌有：欧派、赛米克龙；

使用的IGBT电压等级为：1200伏和1700伏；

IGBT目前使用的等级有：75A、100A、150A、200A、300A、400A等。

例如BSM100GB170DLC、FF400R12KE3。

二、动力单元拓扑

1.主电路拓扑

2.旁路电路拓扑

3.IGBT主电路旁路技术

图Fig主回路旁路

1什么是功率单元

1示意图。单元电源板

面板功能：

从电源装置的DC总线获取电源，并为装置控制板输出24V DC电源。

电路板接口：

输入：连接电源装置的正负DC母线。

输出：24伏直流输出，连接到单元控制板。

2.单元控制面板

面板功能：

1)从主控制系统接收信号并向驱动板提供控制信号；

2)实时故障监测并向主控系统报告故障信息；

3)给单元驱动板通电。

电路板接口：

1)光纤接口：与主控系统通信；

2)24V电源输入接口：接电源板；

3)驱动信号(Top1、Top2、/Lock)接口：连接驱动板；

4)15V电源输出接口：与驱动板连接，为驱动板供电；

5)过压欠压检测接口：与机组正负母线连接；

6)缺相检测接口：连接熔断器辅助开关；

7)过热检测接口：连接温度检测开关；

8)上电可控硅驱动信号接口：连接上电可控硅门；

9)旁路可控硅驱动信号接口：接旁路可控硅的门；

10)旁路OK信号检测接口：连接旁路OK板。

3.单元驱动板

面板功能：

接收单元控制板的控制信号，为单元上的四个IGBT提供驱动信号，监控驱动故障并向单元控制板报告。

板件接口：

1)15V电源输入接口：接单元控制板；

2)输入信号（Top1、Top2、/Lock）：接单元控制板；

3)输出信号（ERRout）：接单元控制板；

4)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，检测信号输入单元控制板。

板件接口：

输入接口：接旁通可控硅A、K极；

输出接口：接单元控制板。

第二部分 功率单元常见故障分析

现对功率单元部分的主要故障及其对策介绍如下：

一、单元驱动故障

（一）检测目的

防止单元在驱动电路有故障、IGBT有故障、外部短路或过流状态下工作，造成故障进一步扩大。

（二）故障原因及对策

★原因1：单元输出过流或单元外部出现短路情况。

对策：查看负载有无故障，参数设置是否合理。

★原因2：IGBT损坏。

对策：检查IGBT，更换损坏的器件。

★原因3：IGBT与单元驱动板之间的接线错误或者松动。

对策：检查接线，确保接线正确无误，牢固可靠。

★原因4：单元驱动板上的输入电源电压低于12V。

对策：检查测试单元控制板上的电源输出，做相应处理。

二、单元通信故障（下行通信故障）

（一）检测目的

当单元与主控之间不能正常进行通讯时，进行停机处理。

（二）故障原因及对策

★原因1：单元电源板故障导致无输出或输出电压低于22V。

对策：更换单元电源板。

★原因2：输入端熔断器全部损坏造成单元母线上没电。

对策：更换输入端熔断器。

★原因3：输入端整流桥损坏造成单元母线上没电。

对策：更换输入端整流桥。

★原因4：充电电阻损坏造成单元母线上没电，在系统上电时报单元通信故障。

对策：更换充电电阻。

★原因5：光纤传输故障。

对策：检查光纤，确保连接正确可靠，没有沾污，若损坏需更换新的光纤。

三、直流母线过压

（一）检测目的

防止功率单元直流母线上电压过高，造成元器件损坏。

（二）故障原因及对策

★原因1：电网电压过高，超出过压报警点。

对策：监视电网，确保电网的电压波动范围不超过报警点。

★原因2：降速过程中参数设置不合理。

对策：重新设置参数。

★原因3：负载侧有故障。

对策：检查负载，确认负载正常。

四、直流母线欠压

（一）检测目的

防止功率单元直流母线上电压过低，系统不能正常工作。

（二）故障原因及对策

★原因1：电网电压过低，出现暂降，低于欠压报警点。

对策：监视电网，确保电网的电压波动范围不低于报警点。

五、单元输入缺相

（一）检测目的

防止功率单元长期在缺相状态工作，导致对应位置的移相变压器次级绕组发热而损坏。

（二）故障原因及对策

★原因1：单元输出过流导致输入电流超过熔断器的正常工作值而熔断。

对策：查看负载有无故障，参数设置是否合理。

六、单元过热

（一）检测目的

防止IGBT的温度过高而损坏。

（二）故障原因及对策

★原因1：故障单元对应位置的滤网堵塞造成通风不畅，散热能力不够，从而使IGBT的温度逐渐上升直到报过热故障。

对策：更换或清洗滤网。

★ 原因2：单元柜上的风机故障，影响功率单元的散热，从而使IGBT的温度逐渐上升直到报过热故障。

对策：检查维修风机。

★ 原因3：温度开关上的输出信号线与单元控制板的连接端子松动，或未插好。

对策：检查并确认连接稳固。