课件(电力电子器件故障诊断)1资料

电力电子器件故障诊断培训中心电力电子器件故障诊断培训中心电力半导体器件的飞速发展大大拓宽了电力电子技术的应用范围。无论是信息技术，还是电力技术，都离不开电力电子器件。尤其是在开关电源、伺服驱动、感应加热、工业传动、电焊机、汽车电子、家用电器等领域都得到了广泛的应用。

但在应用中出现了许多故障不容忽视电力半导体器件的飞速发展大大拓宽了电力电子技术的应用范围。无电力电子器件基础知识电力电子器件的典型故障电力电子器件的一般检测方法电力电子器件的劣化机理电力电子器件故障诊断要点电力电子器件状态在线测试技术授课提纲电力电子器件基础知识授课提纲电力电子器件的基础知识电力电子器件的基础知识电力电子器件的基础知识半控型器件不可控器件全控型器件

按照器件能够被控制电路信号所控制的程度，分为以下三类：晶闸管GTR、GTO、IGBT电力MOSFET、IGCT、IEGT电力二极管电力电子器件的分类电力电子器件的基础知识半控型器件不可控器件全控型器件按照器1)电流驱动型2)电压驱动型通过从控制端注入或者抽出电流来实现导通或者关断的控制仅通过在控制端和公共端之间施加一定的电压信号就可实现导通或者关断的控制

按照驱动电路加在器件控制端和公共端之间信号的性质，分为两类：电力电子器件的基础知识电力电子器件的分类1)电流驱动型2)电压驱动型通过从控制端注入或者抽出电流

按照器件内部电子和空穴两种载流子参与导电的情况分为三类：

1)单极型器件2)双极型器件3)复合型器件由一种载流子参与导电的器件(MOSFET)由电子和空穴两种载流子参与导电的器件(SCR,GTO,GTR,IGCT)由单极型器件和双极型器件集成混合而成的器件(IGBT,IEGT)电力电子器件的基础知识电力电子器件的分类按照器件内部电子和空穴两种载流子参与导电的情况分为三类：电力电子常用器件晶闸管SCR可关断晶闸管GTO绝缘栅双极晶体管IGBT集成门极换流晶闸管IGCT促进电子注入绝缘栅双极晶体管IEGT电力电子器件的基础知识详细说明电力电子常用器件晶闸管SCR电力电子器件的基础知识详细说明SCR晶闸管大容量,高过载能力，效率高，频率低，功率因数低，谐波旁频技术成熟、易维护,结构简单、投资低,运行费用低,国产化,交交变频仍是主流SCR器件（国产）的过载能力：以2500A/2500V为例。其通态不重复电流可达41KA（10ms正弦半波），可承受电流上升率为150A/微秒，电压上升率为500V/微秒。电力电子器件的基础知识SCR晶闸管大容量,高过载能力，效率高，SCR器件（PWM，频率高，功率因数高可以通过向门极施加负脉冲电流进行关断已达9kV、25kA、800Hz及6kV、6kA、1kHz的水平存在工作频率较低、需设置专门的缓冲电路等缺点

GTO器件（国产）的过载能力：以2000A/2500V为例。其通态不重复电流可达14KA（10ms正弦半波），可承受电流上升率为300A/微秒，电压上升率为500V/微秒。GTO可关断晶闸管电力电子器件的基础知识PWM，频率高，功率因数高GTO器件（国产）的过载能力：IGBT

绝缘栅双极晶体管减少通态压降,改进方法

--平板型结构

--沟槽工艺:促进电子注入栅极难点

--增大容量小晶体管并联,结构复杂

--通态压降大----4000V~50V左右SIEMENS--1200A/3300V,500A/6500V

FUJI----1000A/2500V平板IGBT电力电子器件的基础知识IGBT绝缘栅双极晶体管减少通态压降,改进方法

--平板IGCT

集成门极换流晶闸管减少门极驱动回路的电感，加快门极电流上升率，取消缓冲电路,加快开关速度,提高效率环状门极,主电流全部换流到门极，把驱动电路集成安装在器件旁IGCT(ABB),GCT(Mitsubishi)，6KA/6KV电力电子器件的基础知识IGCT集成门极换流晶闸管减少门极驱动回路的电感，加快门极IEGT

促进电子注入绝缘栅双极晶体管

其吸取了IGBT和GTO两者的优点，称为“注入增强栅晶体管”，它是在沟槽型IGBT基础上，把部分沟道同P区相联使发射极区注入增强，使得IEGT具有高电压大电流和高的工作频率，使其更适合于高电压大功率、高频率的变频装置，IEGT具有IGBT元件电压驱动,开关速度快，可自保护等优点电力电子器件的基础知识IEGT促进电子注入绝缘栅双极晶体管其吸取了IGBGTO、IGBT、IGCT、IEGT性能比较

电力电子器件的基础知识GTO、IGBT、IGCT、IEGT性能比较电力电子器件电力电子器件的驱动电力电子电路中各种驱动电路的电路结构取决于开关器件的类型、主电路的拓扑结构和电压电流等级。采用性能良好的驱动电路，可以使电力电子器件工作在较理想的开关状态，缩短开关时间，减少开关损耗，对装置的运行效率、可靠性和安全性都有重要意义。另外，对电力电子器件或整个装置的一些保护环节，如控制电路与主电路之间的电气隔离环节及对整个电路的缓冲环节等，也设在驱动电路或通过驱动电路来实现，这些都使得驱动电路的设计尤为重要。电力电子器件的基础知识电力电子器件的驱动电力电子电路中各种驱动电路的电路结构取决于常见的驱动电路晶闸管触发电路GTO驱动电路IGBT驱动电路电力电子器件的基础知识常见的驱动电路晶闸管触发电路电力电子器件的基础知识晶闸管触发电路1.晶闸管对触发电路的要求1)触发信号应有足够大的功率2)触发脉冲的同步及移相范围3)触发脉冲信号应有足够的宽度，且前沿要陡4)为使并联晶闸管元件能同时导通，触发电路应能产生强触发脉冲5)应有良好的抗干扰性能、温度稳定性及与主电路的电气隔离电力电子器件的基础知识晶闸管触发电路1.晶闸管对触发电路的要求电力电子器件的基础同步信号为锯齿波的触发电路同步信号为锯齿波的触发电路电力电子器件的基础知识同步信号为锯齿波的触发电路同步信号为锯齿波的触发电路电力电晶闸管触发电路数字触发电路在各种数字触发电路中，目前使用较多的是以微机为控制核心的数字触发器。这种触发电路的特点是结构简单，控制灵活，准确可靠。该触发器由脉冲同步、脉冲移相、脉冲形成与输出等几个部分构成。单片机数字触发器的原理框图电力电子器件的基础知识晶闸管触发电路数字触发电路在各种数字触发电路中，目前使用较多GTO对门极驱动电路的基本要求GTO的门极驱动电路通常包括开通驱动电路、关断驱动电路和门极反偏电路三部分，其结构示意图及其理想的门极驱动电流波形如图所示。

门极驱动电路结构示意图及理想的门极驱动电流波形电力电子器件的基础知识GTO对门极驱动电路的基本要求GTO的门极驱动电路通常包括开GTO驱动电路2.门极驱动电路实例1)小容量GTO门极驱动电路

门极驱动电路实例1电力电子器件的基础知识GTO驱动电路2.门极驱动电路实例门极驱动电路实例IGBT驱动电路1.对栅极驱动电路的基本要求①要求驱动电路具有较小的内阻。②栅极驱动电源的功率要足够大。③要提供大小合适的正向驱动电压Uge。④要提供大小合适的反向驱动电压。⑤要提供合适的开关时间。⑥要有较强的抗干扰能力及对IGBT的保护功能。电力电子器件的基础知识IGBT驱动电路1.对栅极驱动电路的基本要求电力电子器件的IGBT驱动电路2.驱动电路实例1)分立元件组成的驱动电路①实例1采用光电耦合器进行隔离的栅极驱动电路电力电子器件的基础知识IGBT驱动电路2.驱动电路实例采用光电耦合器进行隔离的栅IGBT驱动电路2)集成驱动电路同其他的电力电子器件一样，由分立元件组成的IGBT驱动电路也存在着可靠性问题。为此，目前已经研制出多种专用的IGBT集成驱动电路。这些集成化驱动模块抗干扰能力强、速度快、保护功能完善，可实现IGBT的最优驱动。电力电子器件的基础知识IGBT驱动电路2)集成驱动电路电力电子器件的基础知识电力电子器件的保护在电力电子电路中，为了避免器件及线路出现损坏电力电子元件参数要选择合适、设计良好的驱动电路；设置必要的散热电路、必要的保护电路环节和缓冲处理电路电力电子器件的基础知识详细说明电力电子器件的保护在电力电子电路中，为了避免器件及线路出现损电力电子器件的散热技术1)稳态热阻一般来说，器件散热时的总热阻RθJ

包括两部分：一是PN结至外壳的内热阻RθJc

，二是由外壳至散热器的热阻RθJa以及散热器至环境介质的热阻构成的外热阻RθJb

。2)散热措施

①减小接触热阻RθJa

。②减小散热器热阻RθJb

。

电力电子器件的基础知识电力电子器件的散热技术1)稳态热阻电力电子器件的基础知识电力电子器件的散热技术散热器的选配散热器的选配原则是保证器件的最高运行结温不超过额定结温。选配散热器时首先要知道所用器件的参数、负载变化情况及工作环境等条件，然后确定器件的耗散功率。由器件耗散功率和额定结温确定必要的散热器热阻，借以确定散热器的型号。电力电子器件的基础知识电力电子器件的散热技术散热器的选配电力电子器件的基础知识电力电子器件的保护1.晶闸管的保护1)晶闸管的串并联

(1)晶闸管的串联

(a)电压分配

(b)静态均压

电力电子器件的基础知识电力电子器件的保护1.晶闸管的保护(a)电压分配(b)静电力电子器件的保护(2)晶闸管的并联(a)电流分配(b)晶闸管并联电路

(a)电阻均流(b)电抗均流

电阻均流与电抗均流

晶闸管并联时的电流分配电力电子器件的基础知识电力电子器件的保护(2)晶闸管的并联(a)电流分配(b)电力电子器件的保护2)晶闸管的保护(1)过电压保护按过电压保护的部位来分，有交流侧保护、直流侧保护和元件保护等几部分。晶闸管装置可采用的过电压保护措施电力电子器件的基础知识电力电子器件的保护2)晶闸管的保护晶闸管装置可采用的过电压电力电子器件的保护(2)过电流保护晶闸管装置可能采取的过电流保护措施1－进线电抗器；2－电流检测和过流继电器；3－交流侧快熔；4－晶闸管串联快熔；5－直流侧快熔；6－过流继电器；7－直流快速开关电力电子器件的基础知识电力电子器件的保护(2)过电流保护晶闸管装置可能采取的过电电力电子器件的保护(3)电压上升率du/dt及其限制晶闸管在阻断状态下存在结电容。当加在晶闸管上的正向电压上升率du/dt较大时，结电容充电电流起到触发电流的作用，使晶闸管误导通，造成装置的失控。因此，必须采取措施抑制du/dt

。晶闸管的RC保护电路可以起到抑制du/dt的作用。在每个桥臂串入桥臂电抗器也是防止过大造成晶闸管误导通的有效办法。此外，对于小容量的晶闸管，在其门极和阴极之间接一电容，使du/dt产生的充电电流不流过结电容，而通过电容C流到阴极，也能防止因du/dt过大而使晶闸管误导通。电力电子器件的基础知识电力电子器件的保护(3)电压上升率du/dt及其限制电力电电力电子器件的保护(4)电流上升率di/dt及其限制晶闸管在导通瞬间，电流集中在门极附近，随着时间的推移导通区才逐渐扩大，直到整个结面导通为止。在此过程中，电流上升率di/dt应限制在通态电流临界上升率以内，否则将导致门极附近过热，损坏晶闸管。增大阻容保护中电阻值可以减小di/dt，但会降低阻容保护对晶闸管过电压保护的效果。在晶闸管回路串联电感是限制di/dt的有效方法。晶闸管的保护是关系到晶闸管装置能否安全可靠地运行的问题，但对于保护装置的定量计算还没有成熟的和统一的计算方法，有待于进一步研究和实践。电力电子器件的基础知识电力电子器件的保护(4)电流上升率di/dt及其限制电力电电力电子器件的保护2.全控型电力电子器件的保护1)GTR的过电流保护GTR的过电流保护电路电力电子器件的基础知识电力电子器件的保护2.全控型电力电子器件的保护GTR的过电电力电子器件的保护2)IGBT的过电流保护(a)电阻保护电路(b)霍尔传感器保护电路IGBT的过电流保护电路电力电子器件的基础知识电力电子器件的保护2)IGBT的过电流保护(a)电阻保护电基于IGCT的中压大容量传动装置的保护

(有源整流器与逆变器均用IGCT时)DC-Bus=~=~ExcitationCircuit2x5/3.16kV6000kVAIIIy0/Yd11150kVA380/380Vprel.125kVA/trafoACM6209_A12_1s9_1s9_ABBAMZSynchronousmotorwithbrushesInverter9MVAInverter9MVA4600kW3050V884A450-650/750rpm2AC380V穿孔主传动系统图10kV电力电子器件的基础知识基于IGCT的中压大容量传动装置的保护DC-Bus=~=~

第1级保护：调节系统本身的限流保护。第2级保护：运行过电流保护(电机突加负载、调节不当、电机堵转)，特点是电流流入电机绕组，其电流因其回路电感较大而上升较慢，所以采取关断所有IGCT的方法来实现保护。第3级保护：短路保护(IGCT损坏、IGCT误触发、逆变器内部短路等)，特点是电流不流入电机，其电流上升率仅取决于主回路电感，电流上升非常快，超过IGCT的最大可关断电流时其保护没起作用，则装置会严重损坏。所以，短路的保护原则就是当短路电流还未达到IGCT的最大可关断电流时开通所有IGCT器件来共同分担短路电流，避免器件损坏和故障扩大。电力电子器件的基础知识第1级保护：调节系统本身的限流保护。电力电子器件的1.基本形式缓冲电路通常由电阻、电容、电感及二极管组成，其基本类型可分为关断缓冲电路、开通缓冲电路和复合缓冲电路几种形式。

1)关断缓冲电路关断缓冲电路又称为抑制电路，用于吸收器件的关断过电压和换相过电压。关断缓冲电路

电力电子器件的基础知识缓冲电路1.基本形式关断缓冲电路电力电子器件的基础知识缓冲电路2)开通缓冲电路开通缓冲电路又称为di/dt抑制电路，用于抑制器件开通过程中的电流过冲和di/dt。开通缓冲电路电力电子器件的基础知识2)开通缓冲电路开通缓冲电路电力电子器件的基础知识3)复合缓冲电路将关断缓冲电路和开通缓冲电路结合在一起所形成的电路称为复合缓冲电路，它可以在GTR关断和开通时均起到保护作用，因而在实际中应用较多。(a)耗能式电路(b)馈能式电路电力电子器件的基础知识3)复合缓冲电路(a)耗能式电路(a)小容量(b)中容量(c)大容量用于IGBT桥臂模块的缓冲电路电力电子器件的基础知识(a)小容量(b)中容量1）电源类2）交流电力控制器类3）电机传动类4）高压直流输电类5）无功补偿6）其它电力电子装置的应用电力电子器件的基础知识1）电源类电力电子装置的应用电力电子器件的基础知识基于晶闸管的三相桥式电力电子装置在电气传动中的运用最广泛MM供电系统主电路图~35KV晶闸管三相桥式电力电子装置主电路AKAK－＋10并10并10并10并10并10并电力电子器件的基础知识基于晶闸管的三相桥式电力电子装置在电气传动中的运用最广泛MM由晶闸管组成的电流源变频装置电力电子器件的基础知识由晶闸管组成的电流源变频装置电力电子器件的基础知识基于晶闸管的交交变频装置典型应用于宝钢2050热轧主传动电力电子器件的基础知识基于晶闸管的交交变频装置典型应用于宝钢2050热轧主传动电力基于GTO的大功率三电平PWM变频调速系统宝钢1580主传动GTO：6KV，6KA。在机车牵引、交流电机调速等领域被广泛推广应用电力电子器件的基础知识基于GTO的大功率三电平PWM变频调速系统宝钢1580主传动基于GTO器件构成的电力电子传动装置电力电子器件的基础知识基于GTO器件构成的电力电子传动装置电力电子器件的基础知识基于IGCT构成电力电子装置ABB-ACS6000

上海宝钢分公司钢管厂穿孔机电力电子器件的基础知识基于IGCT构成电力电子装置ABB-ACS6000电力电子器大功率IEGT交直交变频调速装置宝钢三热轧：4.5KV，5.5（TMEIC：Tpey:ST2100GXH24）IEGT整流器和逆变器中间电平导通电力电子器件的基础知识大功率IEGT交直交变频调速装置宝钢三热轧：4.5KV，5.

一期工程：晶闸管（SCR：4000V/800A）、快速晶闸管(FASCR:1600V/800A)、GTR晶体管二期工程：晶闸管（SCR:3300V/2200A）、可关断晶闸管（GTO：6000V/6000A）三期工程：晶闸管（SCR：2500V/3200A）、绝缘栅双极晶体管（IGBT：）、电力场效应管MOSFET：500V/240A）规划项目及技术改造项目：晶闸管（SCR：五英寸管）、绝缘栅双极晶体管（IGBT：）、注射增强型门极晶体管（IEGT：4500V/4000A）、集成门极换流晶闸管（IGCT：4500/3800A）典型电力电子器件在宝钢应用总况电力电子器件的基础知识一期工程：典型电力电子器件在宝钢应用总况电力电子器件电力电子器件在梅钢公司的应用举例序号设备名称主要功能电路结构电力电子器件使用情况种类数量容量1F3~F6主机轧线主传动可控硅整流器12/6可控硅2165640KW2换辊、除磷辊道换辊、除磷交直交变频器IGBT6675KW3F1-F6压下电动压下可控硅整流器可控硅36250KW电力电子器件的基础知识电力电子器件在梅钢公司的应用举例序号设备名称主要功能电路结构电力电子器件在梅山公司的应用举例序号设备名称主要功能电路结构电力电子器件使用情况种类数量容量1变频器调速控制交直交变频器IGBT110台31613.2KW2同步机励磁系统励磁可控硅整流可控硅12套5030kw3强磁机磁场控制可控硅整流可控硅20套1200kw电力电子器件的基础知识电力电子器件在梅山公司的应用举例序号设备名称主要功能电路结构高压大功率电力电子器件应用趋势电力电子器件的基础知识高压大功率电力电子器件应用趋势电力电子器件的基础知识

IGBT为主体，第四代产品，制造水平2.5kV/1.8kA，兆瓦以下首选。仍在不断发展，与IGCT等新器件激烈竞争，试图在兆瓦以上取代GTO。GTO：兆瓦以上首选，制造水平6kV/6kA。光控晶闸管：功率更大场合，8kV/3.5kA，装置最高达300MVA，容量最大。电力MOSFET：长足进步，中小功率领域特别是低压，地位牢固。功率模块和功率集成电路是现在电力电子发展的一个共同趋势。当前的格局:电力电子器件的基础知识IGBT为主体，第四代产品，制造水平2.5kV/1.8电力电子器件的典型故障电力电子器件的典型故障电力电子器件损坏的实例电力电子器件的典型故障电力电子器件损坏的实例电力电子器件的典型故障案例1楼主夜大学生

发帖时间：2008-10-1610:28:23我厂一条生产线，最近连续烧了两台丹佛斯变频器（鼓风110KW，引风200KW）模块崩碎，不知道什么原因，请问我厂现在正在扩建，施工单位使用很多电子电焊机，和这有关系吗？电焊机产生的谐波影响变频器？怎样处理请指教。

28楼回复时间：2008-10-1619:37:31我和夜大学生是同事，应该是坏了三台，首先一台２００ＫＷ炸机，三块整流模块炸了两块，两块ＩＧＢＴ全部炸坏，高频吸收板放电严重，预充电板三项整流模块击传，检查电机，电缆，更换损坏的空开，接触器后更换备机，运行一天跳车，报警提示４，检查三相供电正常后复位启动，发现频率在２７ＨＺ时报警提示４，在超过３１ＨＺ时报警消失，但是频繁提示报警６，厂家来人检查预充电板三项整流模块击传，更换后正常，几天后与它相邻的１１０ＫＷ炸机，三块整流模块全部炸碎，一块ＩＧＢＴ炸坏，高频吸收板放电，整流驱动和ＩＧＢＴ驱动板损坏，厂家来人更换后正常，损失惨重，可以排除电机，电缆和环境影响，ＭＣＣ是封闭的，装有空调［我们领导办公室都没有空调］，供电电压稳定，三相也平衡，厂家也说不出什么来，只是说可能和供电质量有关系，真是愁人，请各位高人帮忙分析一下，电力电子器件的典型故障案例1楼主夜大学生

发帖时间：2008-10-1610炸坏的ＳＣＩ和ＩＧＢＴ模块电力电子器件的典型故障炸坏的ＳＣＩ和ＩＧＢＴ模块电力电子器件的典型故障机器上没有拆下的摸快电力电子器件的典型故障机器上没有拆下的摸快电力电子器件的典型故障２００ＫＷ变频器中损坏的ＩＧＢＴ和高频吸收板电力电子器件的典型故障２００ＫＷ变频器中损坏的ＩＧＢＴ和高频吸收板电力电子器件的一台送修的美国AB的变频器，整流，逆变模块都炸了，案例2电力电子器件的典型故障一台送修的美国AB的变频器，整流，逆变模块都炸了，案例2电力电力电子器件的典型故障电力电子器件的典型故障电力电子器件的典型故障电力电子器件的典型故障电力电子器件的典型故障电力电子器件的典型故障烧毁的富士7MBR系列IGBT，7单元，从三菱FR-A024变频器上换下的，图中可看出，炸掉了输出部份的一个桥臂案例3电力电子器件的典型故障烧毁的富士7MBR系列IGBT，7单元，从三菱FR-A024

案例41）

故障现象：某厂一管端焊缝热处理中频电源装置功率达不到额定值而指令抢修。2）

故障诊断分析：由于系统能够送电起动运行，只是功率出不来，首先怀疑整流器和逆变器有无问题，从整流电压表指示值正常可以判断整流器也无问题，重点应检查逆变器。3）故障处理在线测逆变器脉冲无异常后，停电静态测试逆变器晶闸管正反向电阻没发现异常，再在线测试逆变晶闸管门极电阻也无异常中。这里主要是在线测试晶闸管门极电阻时没有将门极与驱动级断开，所以不能真正反映出门极有无问题（脉冲变压器、保护二极管及电阻电容存在）。门极与驱动级脱开后再测试其门极电阻，发现一只晶闸管门极已断路，表指示无穷大，更换该晶闸管后，电源功率达到额定输出。4）

故障启示这是一起晶闸管安装不规范的典型的人为因素故障，既过大力矩压坏了晶闸管（下线后测晶闸管门极电阻又恢复到了正常，但明显可见晶闸管已压变形了）。晶闸管门极异常故障诊断案例41）

故障现象：晶闸管门极异常故障诊断

1）故障现象：某厂钢管芯棒一中频电源逆变器在热运行不长时间就会发生晶闸管损坏故障，更换备件后，同样是热运行一会时间又将更换的备件晶闸管损坏，明显特征是损坏晶闸的位置基本没有变化。1）故障诊断分析根据热运行一段时间后才发生晶闸管损坏这一现象，首先应怀疑晶闸管损坏与热有关，通过对晶闸管壳温测试表明，只要晶闸管壳温超过50℃以上后，器件就有马上损坏可能。因为对其它桥臂的晶闸管壳温检测，温度在45℃就能保持其稳定运行。根据现象，首先排除了晶闸管本身质量问题，重点怀疑晶闸管安装质量，对其安装晶闸管组件解体没有发现问题，再观察现晶闸管接触的铜母排时发现表面已严重污垢，这将是导致接触电阻大，发热大的根源。3）问题处理对策对于铜的处理不能简单的表面磨光砂纸打，若经过这样处理后会加速铜表面氧化，会导致问题的更加严重。鉴于该装置离改造只有半年时间，所以，此次处理采用了砂纸对铜排表面打光办法，使得设备功能快速得到了恢复。

晶闸管器件过热损坏故障诊断案例51）故障现象：某厂钢管芯棒一中频电源逆变器在热运行不长时间就

电镀电源频繁烧坏整流二极管的故障诊断分析

1）故障现象：该电镀电源共有24套，其中一套整流二极管损坏后，备件上机后不久又损坏，连续发生四次。2）故障诊断分析：由于是二极管整流，与控制因素无关，直接诊断为二极管损坏后安装质量存在问题。

3）处理方法：规范安装整流管后，电镀电源运行稳定。

案例6电镀电源频繁烧坏整流二极管的故障诊断分析

晶闸管式中频电源装置疑难故障诊断与分析

故障现象该中频电源装置于1985年9月投入正常运行，1992年8月发生第一次故障。故障现象为中频电源在钢管芯棒淬火过程中发生逆变颠覆，损坏晶闸管TA1和TA2。更换了晶闸管后，采取降低负载电压和适当减小电流限幅值的办法再次起动装置，运行15分钟左右出现过电流跳闸，但没有烧坏晶闸管。但是，只要加大加热电源功率则就会立即发生逆变颠覆损坏晶闸管现象。电力电子器件的典型故障晶闸管式中频电源装置疑难故障诊断与分析故障现象电力电子器件布置部门受理单位要求返回日期实际返回日期专业属性故障停机时间(h)设备管中电试室当日当日E

布置内容2050热轧精轧F2可控硅故障原因调查故障经过：8月30日15:25，2050热轧精轧F2跳电，系统报“1号系统A相晶闸管监控故障”。经检查，发现可控硅柜脉冲分配板SAV2122号、24号指示灯闪烁，根据故障定义，判断故障应为1＃系统A相V261＃可控硅没有导通引起，先后更换脉冲分配板SAV21和V261＃可控硅，故障依旧。将V261＃可控硅对应的脉冲光电转换板更换后，18:00左右系统恢复正常。故障处理期间，17:20现场实施换辊，轧机于21:50恢复生产。填写：王武君审核：刘俊岭日期：2007-8-31公司设备故障跟踪调查表布置日期：2007年8月31日编号：07－0635－1电力电子器件的典型故障布置部门受理单位

填写：王武君公司设备故障跟踪调查表布置日期：2007年9月10日编号：07－0674－1布置部门受理单位要求返回日期实际返回日期专业属性故障停机时间(h)设备管中电试室当日当日E

布置内容2050热轧F2主传动跳电故障原因调查故障经过：9月7日6:42，2050正常生产过程中精轧F2跳电，系统报“1#系统反向过电流”故障。现场人员对该故障检测接口板进行更换，发现故障没有转移。对1#系统主回路可控硅进行检查，发现有可控硅导通短路现象。于是，将主回路可控硅拆掉逐个进行测量，发现8月30日故障处理中更换的一只可控硅损坏。更换该可控硅后，系统恢复正常。填写：张林审核：刘俊岭日期：2007-9-10电力电子器件的典型故障公司设备故障跟踪调查表布置部门受理单位设备管中电试室当日当日电力电子装置典型故障

MF1F2F5F4F3F6F7F8PND1D2D3D4D5D6Q1Q2Q3Q4Q5Q6abcuvwF1：输入电压单相接地故障；F2：整流二极管短路故障；F3：直流电接地故障；F4：直流电滤波电容短路故障；F5：功率器件基极开路故障(无驱动信号)；F6：功率器件短路故障；F7：电动机线间短路故障；F8：电动机单相接地电力电子器件的典型故障电力电子装置典型故障

MF1F2F5F4电力电子装置典型故障

（晶闸管装置）

F1：输入电压单相接地；F2：整流二极管短路故障；F3：直流电接地故障；F4：直流电滤波电容短路故障；F5：功率器件基极开路故障(无驱动信号)；F6：功率器件短路故障；F7：电动机线间短路故障；F8：电动机单相接地电力电子器件的典型故障电力电子装置典型故障F1：输入电压单相接地；电力电子器件的主要电力电子器件的故障特点

GTOIGBTIGCTIEGT导通损耗低高低高（中）开关损耗高中低中开关频率低高高高耐压高（6500V）中（3300V）高（6500V）高门极驱动器独立紧凑集成集成故障率低高低低故障模式无爆裂(短路无电弧爆裂（断路）电弧无爆裂(短路无电弧无爆裂(短路无电弧冷却双面单面双面双面电力电子器件的典型故障主要电力电子器件的故障特点

GTOIGBTIGCTIEGT导换流失败；调节控制异常；吸收电路异常；缺相；电联接紧固不良；过负荷；装置联锁异常；布线绝缘老化相碰；外部放电扩大故障；触发电路引起误触发；通常电力电子装置故障要因电力电子器件损坏电力电子器件损坏特征电力电子器件开路电力电子器件短路；电力电子器件性能劣化故障现象难保存故障反复出现电力电子装置的故障特点电力电子器件的典型故障换流失败；通常电力电子装置故障要因电力电子器件损坏电力电子器电力电子器件的检测方法电力电子器件的检测方法电力电子器件的检测的方法：电力电子器件常规测试电力电子器件的特殊测试电力电子器件的离线检测泄漏电流法状态监测技术电力电子器件的检测方法电力电子器件的检测的方法：电力电子器件的检测方法晶闸管的简易测试判别晶闸管的电极（指针式万用表法）

对于小功率晶闸管，利用“×1K”挡，两表笔任意测量两极间电阻的阻值，直到测得某两极正反向阻值的差值很大为止，且正向阻值约几百欧以下，反向阻值大于几千欧。这时，在阻值小的那次测量中，黑表笔所接的是晶闸管的G，红表笔接的是K，剩下的则是A。电力电子器件的检测方法晶闸管的简易测试判别晶闸管的电极（指针式万用表法）电力电子晶闸管基本测试R×1Ω档测：RGK、很大(上KΩ)或很小(近0Ω)则说明晶闸管已坏(击穿)；R×1KΩ档测：RAK和RAG之间正反向电阻均很小(几十欧)，表明两个PN结已坏。可控性测试黑表笔接A极，红表笔接K极，此时表针应偏转很小，快速短接一下A极与G极，表针偏转角度明显变大且能一直保持，说明管子功能正常电力电子器件的检测方法晶闸管基本测试电力电子器件的检测方法对于大功率晶闸管，可用“×10k”或“×1k”挡检测，但测得的阻值分别比上述小功率晶闸管小1～2个数量级，判别法完全相同现场实验电力电子器件的检测方法对于大功率晶闸管，可用“×10k”或“×1k”挡检测，但测得可以判断出来器件完全击穿的情况器件阻断电压受损尚未完全击穿时无法检测出来因器件的参数分散性用万用表检测会有较大差别，会让使用者产生错误判断会出现一种”反常”现象用高阻挡测量，阳极和阴极的正向电阻很大控制极正、反向电阻很接近控制投触发后不能维持继续导通只可以用万用表对器件进行一些粗略的检测应该进一步检测电力电子器件的检测方法万用表法存在的问题可以判断出来器件完全击穿的情况电力电子器件的检测方法万用表法2）IGBT的简易测试电力电子器件的检测方法

判断极性

首先将万用表拨在R×1KΩ挡，用万用表测量时，若某一极与其它两极阻值为无穷大，调换表笔后该极与其它两极的阻值仍为无穷大，则判断此极为栅极（G）。其余两极再用万用表测量，若测得阻值为无穷大，调换表笔后测量阻值较小。在测量阻值较小的一次中，则判断红表笔接的为集电极（C）；黑表笔接的为发射极（E）。2）IGBT的简易测试电力电子器件的检测方法判断极性

判断好坏

将万用表拨在R×10KΩ挡，用黑表笔接IGBT的集电极（C），红表笔接IGBT的发射极（E），此时万用表的指针在零位。用手指同时触及一下栅极（G）和集电极（C），这时IGBT被触发导通，万用表的指针摆向阻值较小的方向，并能站住指示在某一位置。然后再用手指同时触及一下栅极（G）和发射极（E），这时IGBT被阻断，万用表的指针回零。此时即可判断IGBT是好的。注意事项

任何指针式万用表皆可用于检测IGBT。注意判断IGBT好坏时，一定要将万用表拨在R×10KΩ挡，因R×1KΩ挡以下各档万用表内部电池电压太低，检测好坏时不能使IGBT导通，而无法判断IGBT的好坏。此方法同样也可以用于检测功率场效应晶体管（P-MOSFET）的好坏。电力电子器件的检测方法判断好坏注意事项电力电子器件的检测方法IGBT模块是否破坏可以通过晶体管特性测定装置或万用表测量，对以下项目进行检查从而简单地判断故障。①G-E间的漏电流②C-E间的漏电流③可控检测电力电子器件的检测方法IGBT模块是否破坏可以通过晶体管特性测定装置或万用表测量，G-E间检测如图所示，使C-E间处于短路状态，测定G-E间的漏电流或电阻值(请不要在G-E间外加超出±20V的电压。使用万用表时，必须确认其内部的蓄电池电压在20V以下。)。如果数百nA级(使用万用表时电阻数十MΩ～无限大)。除此以外的状态下，元件已经破坏产品正常，漏电流将变成的可能性很高(一般情况，如果元件破坏，G-E间将处于短路状态)。电力电子器件的检测方法G-E间检测如图所示，使C-E间处于短路状态，测定G-E间的C-E间检测如图所示，让G-E间处于短路状态，测定C-E间(连接方式为集电极为+，发射极为-。如相反，则FWD导通，C-E间将短路)的漏电流或电阻。如果产品正常，漏电流将处于说明书中记载的ICES最大值以下(使用万用表时电阻数十MΩ～无限大)。除此以外的状态下，元件已经破坏的可能性很高(一般情况，如果元件破坏，C-E间将处于短路状态)。电力电子器件的检测方法C-E间检测如图所示，让G-E间处于短路状态，测定C-E间可控检测如图所示让G—E间处于开路路状态，C（黑笔）到E（红笔）如相反，则二极管D导通，C—E间为D导通阻值瞬间短接G—C后，C—E间导通瞬间短接G—E后，C—E间恢复阻断，否则元件已经破坏的可能性很高。电力电子器件的检测方法可控检测如图所示让G—E间处于开路路状态，C（黑笔）到E（现场实验电力电子器件的检测方法现场实验电力电子器件的检测方法※测试过程注意事项绝对不要对集电极一门极间进行耐压测试。这可能导致集电极一门极间形成密勒电容部分的氧化膜的绝缘破坏。在检测中手不能接触BE极，以免产生感应电压，损坏模块内部元件，最好在手腕上套一个接地环。模块避免受到冲击和震动。电力电子器件的检测方法※测试过程注意事项电力电子器件的检测方法DUT为被测器件在DUT阻断电压为1000V左右时（须大于