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1、1变频器维修之 IGBT 模块的原理和测量、判断本文只是论述由单只 IGBT 管子或双管做成的逆变模块，及其有关测量和判断好坏的方法。IPM 模块不在本文讨论内容之内。场效应管子有开关速度快、电压控制的优点，但也有导通压降大，电压与电流容量小的缺点。而双极型器件恰恰有与其相反的特点，如电流控制、导通压降小，功率容量大等，二者复合，正所谓优势互补。IGBT 管子，或者 IGBT 模块的由来，即基于此。从结构上看，类似于我们都早已熟悉的复合放大管，输出管为一只 PNP 型三极管，而激励管是一只场效应管，后者的漏极电流形成了前者的基极电流。放大能力是两管之积。IGBT 管子的等效电路及符号如下图：常
2、用 IGBT 单、双管模块（CM200Y-24NF）的引脚功能图如下：FP24R12KE3 集成式模块的引脚功能图：2在拆机前，可对模块的好坏进行大致的测量，来进行初步的判断。以上图为例：4、5、6 端子即为变频器的 U、V、W 输出端，22、24 分别为变频器内部直流主电路的 P（+）端和 N（-）端。找到这 5 个端子后，用数字或指针式万用表都可以测量了。U、V、W 三端子都对 P、N 端子有正、反向电阻。在 IGBT 管子正常的情况下，管子 C、E 之间电阻是无穷大的。只能测出管子上并联的 6 只二极管的正、反向电阻。如果把 4、5、6 端子看成三相交流输入端的话，六只二极管相当于一个三
3、相整流桥电路，用测量和判断三相整流桥的方法就可以了。一、在线测量：1、测量这个三相整流桥不正常了，则为模块损坏了；2、测量这个三相整流桥是正常的，还不能确定模块就是好的。应打开变频器的主电路板，进行进一步的测量和验定。即测量触发端子及内电路是否正常。因触发端子上往往并联了 10k（大功率机型并联 3k）左右的电阻，所以触发端子的正反向在线在阻都应为所并联电阻的阻值。这 6 个触发端子的阻值都应是一样的。如某一路触发端子有了正反向电阻的差异，或是有电阻变小的现象，排除驱动电路的故障后，则是此模块已损坏了。3、触发端子的电阻测量也正常了，一般情况下认为模块基本上是好的。但此时宣布模块绝无问题，似乎
4、尚为时过早。见后叙。二、脱机测量：1、此法常用于大功率单、双模块和新购进集成式模块的的测量。将单、双管模块脱开电路后（或为新购进的模块），可采用测量场效应管子（MOSFET）方法来测试了。MOSFET 的栅阴极间有一个结电容的存在，故由此决定了极高的输入阻抗和电荷保持功能。可利用此一特点有效地检测 IGBT 管子的好坏。方法是：将指针式万用表打到 x10k 档，黑表接 C 极，红表笔接 E 极，此时所测量电阻值近乎无穷大；搭好表笔不动，用手指将 C 极与 G 极碰一下并拿开，指示由无穷大阻值降为 200k 左右；过几十秒钟甚至于更长一点的时间，再测一下 C、E 间电阻（仍是黑表笔接 C 极），
5、仍能保护 200k 左右的电阻不变；搭好表笔不动，用手指短接一下 G、E 极，C、E 极之间的电阻又重新变为接近无穷大。3（当然，E 极搭黑笔，C 极搭红笔，是一只二极管的正向电阻的阻值了。如呈开路状态，说明 IGBT 管子也是坏的了。以下将此一测量过程略去。）实际上，用手指碰一下 C、G，是给栅、阴结电容充电，拿开手指后，因此电容无放电回路，故电容上的电荷能保持一段时间。此电容上的充电电压，为正向激励电压，使 IGBT 管子出现微导通，C、E 之间的电阻减小；第二次用手指短接 G、E 时，提供了电容的放电通路，随着电荷的泄放，IGBT 的激励电压消失，管子变为截止，C、E 之间的电阻又趋于无
6、穷大。手指相当于一只阻值为 k 级的电阻，提供栅阴极结电容充、放电的通路；因 IGBT 管子的导通需较高的正向激励电压（10V 以上），所以用万表的 x10k 档，此档位内部电池供电为 9V 或 12V，以满足 IGBT 管子激励电压的幅度。对触发端子的测量，还可以配合电容表测其容量，以增加判断的准确度。往往功率容量大的模块，两端子间的电容值也稍大。2、下面为双管模块 CM100DU-24H 和 SKM75GB128DE，及集成式模块FP24R12KE3，用 MF47C 指针式万用表，10k 档测量得出的数据：CM200Y-24NF 模块：主端子 C1，C2E1E2触发端子 C1 E1C2 E
7、2；触发后为 C、E 电阻为 250k；用电容表 200nF 档测量为 36.7nF，反测（黑笔搭 G 端子，红笔搭 E 端子）为 50 nF。SKM75GB128DE主端子同上，触发后 C、E 电阻为 250k；触发端子电容:正测 4.1 nF,反测 12.3 nF。FP24R12KE3 集成模块,也可采用此法,触发后为 C、E 电阻为 200k 左右；触发端子电容正测 6.9 nF,反测 10.1 nF。三、在线测量或脱机测量之后的上电测量，才能最后确定模块的好坏：修复一台 37kW 东元变频器，检查为逆变模块损坏，型号为 CM100DU-24H。购得一块相同型的模块，走了一遍脱机测量的所
8、有程序，确认模块无问题后，装机试验。三相输出电压很不平衡，彻底检查驱动电路确认无故障后，将三相 U、V、W 输出对三相供电的零线测量（用指针式万用表直流 500V 档），U 相,W 相直流成分为零.而 V 相约有 300V 的直流负压。由此判断：V 相下管导通良好，而上管导通不良，致使 V 相对零线有负电压输出。而 V 相上管，恰巧就是新换上的模块。另购一只 CM100DU-24H 更换后，三相输出正常。管子的故障，是内4部 M O S E F T 管子正常，因而在线或脱机测量均正常。而内部输出管 C、E 极间导通内阻变大。说明了一件事，即使是细致测量后，认为是好的逆变模块，也不能百分之百断定
9、就是没有问题的。万用表的测量判断能力毕竟是有限的。对接入电路上电后反映出的问题，不要存有先入之见，认为模块不可能是坏的，从而造成对故障的误断，使检修走入弯路！客户的选择，从开始就决定了结果工控技服，选强的不择差的广东容济机电科技有限公司携手华南理工大学自动化科学与工程学院，强强联合，共同创建了面向工控自动化行业的研究生工作站与联合培养基地容济公司从事工控技术服务行业多年，被誉为工控界的黄埔军校，培养有大量资深的电子电气维修工程师，在工控行业影响深远，目前联合华南理工大学自动化科学与工程学院，进行校企合作，面向工控自动化行业，从芯片级维修到工程项目到技术培训到产品研发，建立了一种长期的战略性伙伴
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