西門子6SE70系列變頻器IGBT的快速檢測法

摘要：6SE70系列變頻器的IGBT很難用萬用表進行直接測量和判斷，在裝機裝柜型的單元中，更換IGBT比較費時費力，柜體內IGBT單元數量較多，任何一個損壞都會導致故障停機，如果全部進行更換不僅費時費力，而且會浪費大量的備件費用。而根據IGBT的工作原理，我們自己制作一個簡單的直流電源，通過用直流電源對柵極和發射極進行觸發和關斷，再借助萬用表測量具體數值，我們就可以比較快速準確地對IGBT單元進行判斷。

關鍵詞：6SE70系列；直流電源；IGBT；柵極；集電極

中圖分類號：TN773 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2012） 14-0014-01

一、引言

隨著現代工業的快速發展，變頻器以其節能降耗、控制精確、便于調速、安全穩定等眾多優點在各行各業得到了較為廣泛的運用。以西門子6SE70系列變頻器為例，該系列變頻器在國內的冶金、采礦、造紙等行業有著較為廣泛的應用，尤其在國內的冶金行業，該變頻器性能穩定，價格適中且易于維護，在從業維護人員中有著較好的口碑。

二、技術背景

雖然該變頻器性能較為穩定，但隨著運行時間的加長和外部環境的改變，如現場負載的加大或異常、電氣室的灰塵或溫濕度惡化、人為的錯誤操作，都有可能造成變頻器的損壞。變頻器的報警種類較多，多為過流、過壓、堵轉、接地故障、過溫等，這些報警中有的可能是外部情況引起，有的則是變頻器自身硬件出現了異常，這就需要我們具體問題具體對待。以裝機裝柜型的大功率變頻器為例，要排除以上硬件故障就需要我們維護人員不僅要有相當的維護經驗，而且要有一套有針對性的方法。

由于裝機裝柜型變頻器尺寸較大（如圖一），部件的拆裝、更換較為麻煩，尤其是功率器件IGBT的更換就更加費時費力。正常情況下此類柜子的IGBT的更換時長在3小時以上，而且大功率的逆變器柜內每相都是由四個進行并聯，一個柜子三相就有12個IGBT，而任何一個出現損壞都有可能導致過流、接地關斷或脈沖封鎖等故障。因此，如果沒有一個較為快速準確的IGBT判斷方法，我們的故障處理就會陷入較為困難的處境。如果進行整體全部更換，不僅費時費力，而且會浪費大量的備件，但如果逐個更換就會在拆裝試機上浪費更大的精力。而僅僅用我們通常的萬用表進行測量則很難對IGBT的好壞做到準確的判斷，因此摸索一個較為簡單有效的IGBT測量方法就顯得尤為重要。

圖一

三、技術原理

IGBT好壞的判斷方法較多，各人的判斷方法和判斷標準可能都有差異，下面就本人在該系列變頻器多年維護的工作經驗來談談自己所采用的一套較為簡單實用的IGBT好壞判斷法。

我所采用的方法其實就是根據IGBT的工作原理來進行判定，我們都知道實際上可以理解為一個高速通斷的開關，而它的導通與關斷是靠加在柵極和發射極的電壓來進行控制，IGBT的等效電路圖如圖二所示：

圖二

IGBT一般都與一個續流二極管進行反向并聯，當極（G）與發射極之間加上正向直流電壓時（一般在10V左右），集電極（C）和發射極（E）導通，當該電壓進行反向偏置時，C，E關斷。

四、具體實例

基于以上原理，我們首先要制作一個簡單的直流電源裝置，最簡單的方法就是用一節9V的干電池，在正極加上一個小開關，從正負極各引出兩個出線端即可，然后再借助一塊數字式萬用表，這樣我們就可以對IGBT進行測量了。

例如，現場一臺逆變器報F025故障，該故障的意思是指電源L1相存在保護性關斷，如果外部電纜和電機沒有接地情況，那么多數是IGBT出現了損壞。A相一共有4個IGBT，所以此時我們借助直流電源裝置就可以對該相4個IGBT進行逐一測量。第一步，我們可以用萬用表的二極管檔位來判斷續流二極管的好壞，將正表筆接C極，負表筆接E極，此時指數應該為0，表示二極管反向不導通。將表筆反置，此時指數應該在300左右，表示二極管正向壓降在0.3V左右。這樣我們可以先對續流二極管的好壞進行一個大致的判斷，判斷完續流二極管我們就可以進行下一步判斷。將直流電源裝置的正極接到IGBT的G極，負極接到IGBT的E極并接通電源，將萬用表仍舊打到二極管檔位，正表筆接C極，負表筆接E極，此時萬用表指數應該在300（0.3V）左右，表示IGBT導通。將直流電源裝置移除，此時萬用表數值應該仍舊為300左右。當將直流電源的正極接到E極，負極接到G極，此時萬用表數值應該為零，表示IGBT被反壓關斷。注意，IGBT導通后如果移除觸發電壓，其仍舊導通，而要關斷則必須要加上反向電壓。如此來回測試兩遍，如果能正常導通和關斷且數值正常那么就基本可以肯定IGBT正常，反之則說明該IGBT有問題，建議進行更換。

五、結束語

當然，該方法雖然簡單易操作，但還是存在一定的局限性。首先，該方法必須將故障變頻器的柜體拆開后逐個對IGBT直接進行測量，因此在柜體外面想判斷IGBT好壞就比較困難。其次，在極少數情況下IGBT可能還存在軟擊穿現象，不通過大電流時是很難判斷其好壞的，所以該方法的檢驗范圍還是存在稍許的局限。不過從本人這些年的維護經驗來看，絕大多數情況下該方法是可以做出一個簡單有效地判斷的。同樣原理，我們也可以用此方法對可控硅的好壞進行判斷。變頻器的維護實際就是一個不斷摸索、不斷積累的過程，只要我們開動腦經、善于總結就一定會慢慢找到適合自己的維護方法。

參考文獻：

[1]王國貞.電氣設備故障檢測與維護[M].北京：冶金工業出版社，2005：132-135.