功率單元上主要電力電子器件簡介
1)整流橋
其作用是整流(將交流變成直流)。整流橋內部封裝形式有以下兩種,封裝內部有6隻整流二極體,用在功率單元的三相輸入端;封裝內部有2隻整流二極體,用在功率單元的三相輸入端以及旁通迴路中。使用的整流橋電壓等級有:1400V、1800V;
2)可控矽
可控矽使用在充電電路和旁通迴路上,均起“開關”作用。使用的可控矽電壓等級有:1400V、1800V;
3)電解電容
其作用是對整流橋整流後的直流進行濾波。
使用的電壓等級有:400V。
使用的容量有3300uF、6800uF、10000uF。
4) IGBT
其作用是逆變(將直流變為交流)。IGBT大部分為“雙管”(內部封裝了兩組IGBT模組)。使用的IGBT電壓等級有:1200V、1700V;使用的IGBT電流等級有:75A、100A、150A、200A、300A、400A等。
功率單元板件介紹
1.單元電源板
板件作用:從功率單元直流母線上取電,輸出24V直流電源供單元控制板使用。
板件接口:
輸入接口:接功率單元正、負直流母線
輸出接口:24VDC輸出,接單元控制板
2.單元控制板
板件作用:1)接收主控系統信號,給驅動板提供控制信號;2)進行實時故障監測,向主控系統上報故障信息;3)給單元驅動板供電。
板件接口:
1)光纖接口與主控系統進行通信;
2)24V電源輸入接口:與電源板連線;
3)驅動信號(Top1、Top2、Lock接口:與驅動板連線;
4)15V電源輸出接口:與驅動板連線,為驅動板供電;
5)過壓、欠壓檢測接口:與單元正負母線連線;
6)缺相檢測接口:接熔斷器輔助開關;
7)過熱檢測接口:接溫度檢測開關;
8)上電可控矽驅動信號接口:接上電可控矽門極;
9)旁通可控矽驅動信號接口:接旁通可控矽門極;
10)旁通OK信號檢測接口:接旁通OK板。
3.單元驅動板
板件作用:接收單元控制板的控制信號,為單元上的四路IGBT提供驅動信號,同時對驅動故障進行監測,上報單元控制板。
板件接口:
1)15V電源輸入接口:接單元控制板;
2)輸入信號(Top1、Top2、/Lock):接單元控制板;
3)輸出信號(ERRout):接單元控制板;
4)輸出信號(TOP1、BOT1、TOP2、BOT2路IGBT驅動信號):分別接TOP1 、BOT1、TOP2、BOT2路IGBT的C、G、E極。
4.旁通OK板
板件作用:在單元控制板發出旁通信號以後,對旁通迴路進行檢測,檢測信號輸入單元控制板。
板件接口:
輸入接口:接旁通可控矽A、K極;
輸出接口:接單元控制板。
功率單元部分的主要故障及其對策
一、單元驅動故障
(一)檢測目的 防止單元在驅動電路有故障、IGBT有故障、外部短路或過流狀態下工作,造成故障進一步擴大。
(二)故障原因及對策
★原因1:單元輸出過流或單元外部出現短路情況。
對策:查看負載有無故障,參數設定是否合理。
★原因2:IGBT損壞。
對策:檢查IGBT,更換損壞的器件。
★原因3:IGBT與單元驅動板之間的接線錯誤或者鬆動。
對策:檢查接線,確保接線正確無誤,牢固可靠。
★原因4:單元驅動板上的輸入電源電壓低於12V。
對策:檢查測試單元控制板上的電源輸出,做相應處理。
二、單元通信故障(下行通信故障)
(一)檢測目的 當單元與主控之間不能正常進行通訊時,進行停機處理。
(二)故障原因及對策
★原因1:單元電源板故障導致無輸出或輸出電壓低於22V。
對策:更換單元電源板。
★原因2:輸入端熔斷器全部損壞造成單元母線上沒電
對策:更換輸入端熔斷器。
★原因3:輸入端整流橋損壞造成單元母線上沒電。
對策:更換輸入端整流橋。
★原因4:充電電阻損壞造成單元母線上沒電,在系統上電時報單元通信故障。
對策:更換充電電阻。
★原因5:光纖傳輸故障。
對策:檢查光纖,確保連線正確可靠,沒有沾污,若損壞需更換新的光纖。
三、直流母線過壓
(一)檢測目的 防止功率單元直流母線上電壓過高,造成元器件損壞。
(二)故障原因及對策
★原因1:電網電壓過高,超出過壓報警點。
對策:監視電網,確保電網的電壓波動範圍不超過報警。
★原因2:降速過程中參數設定不合理。
對策:重新設定參數。
★原因3:負載側有故障。
對策:檢查負載,確認負載正常。
四、直流母線欠壓
(一)檢測目的 防止功率單元直流母線上電壓過低,系統不能正常工作。
(二)故障原因及對策
★原因1:電網電壓過低,出現暫降,低於欠壓報警點。
對策:監視電網,確保電網的電壓波動範圍不低於報警點。
五、單元輸入缺相
(一)檢測目的 防止功率單元長期在缺相狀態工作,導致對應位置的移相變壓器次級繞組發熱而損壞。
二)故障原因及對策
★原因1:單元輸出過流導致輸入電流超過熔斷器的正常工作值而熔斷。
對策:查看負載有無故障,參數設定是否合理。
六、單元過熱
(一)檢測目的 防止IGBT的溫度過高而損壞。
(二)故障原因及對策
★原因1:故障單元對應位置的濾網堵塞造成通風不暢,散熱能力不夠,從而使IGBT的溫度逐漸上升直到報過熱故障。
對策:更換或清洗濾網。
★原因2:單元柜上的風機故障,影響功率單元的散熱,從而使IGBT的溫度逐漸上升直到報過熱故障。
對策:檢查維修風機。
★原因3:溫度開關上的輸出信號線與單元控制板的連線端子鬆動,或未插好。
對策:檢查並確認連線穩固。