IGBT故障状态测试分析.doc

IGBT故障状态测试? 1 引言 变频器的应用日益普及，相应的维护及维修工作也越来越重要。在变频器的故障状态中，有一种是igbt模块故障。针对这种故障，本文给出了几种模块故障检测的方法，以方便维修人员检修及维护。 在所有的变频器及交流伺服驱动器中，内部主电路无非是三相(或单相)整流桥+三相igbt逆变桥。依据这种电路结构，针对不同的功率等级，可以有很多种模块选择方式，以下予以分述。(1) pim结构这是一种小功率变频器主要采用的结构，结构特点是三相整流桥，制动单元，温度检测，三相igbt逆变桥全部集成在一个模块上，以富士半导体公司的7mbr25sa120为例，图1为模块内部电路结构，7个驱动单元采用光耦隔离驱动。 图1 模块内部电路结构 (2) 六或七单元igbt结构这种模块主要用于中小功率变频器，结构特点是三相整流桥，制动单元为外置模块，igbt模块为六或七单元igbt结构。以富士半导体公司的6mbi75ua-120为例，图2为模块内部电路结构，6个驱动单元采用光耦隔离驱动。 图2 模块内部电路结构 (3) 一或二单元igbt结构这种模块主要用于中大功率变频器，结构特点是三相整流桥，制动单元为外置模块，igbt模块为一或二单元igbt结构，变频器采用六或三个igbt模块组成三相逆变桥。以富士半导体公司的6mbi75ua-120为例，图3为模块内部电路结构，2个驱动单元采用光耦隔离驱动。 图3 6mbi75ua-120模块内部电路结构 (4) ipm结构这种模块主要用于中小功率变频器，结构特点是驱动单元内置，模块内部电路可以是以上的任何一种电路结构。以富士半导体公司的6mbp100ra-060为例，图4为模块内部电路结构，6个驱动单元内置，但需提供独立的驱动电源。 图4 6mbp100ra-060模块内部电路结构 针对以上不同的igbt模块结构，故障判断测试可以简化为单个igbt单元测试和单个ipm单元测试，具体如下:(1) igbt的主要测试参数vces：g,，s短路，igbt的反向击穿电压;cies：igbt的g,，s间电容;frd：igbt的反并联二极管;igbt的控制导通与截止特性。(2) igbt的主要参数测量方法●采用图示仪等仪器测量vces，cies，frd可以很方便的测量，igbt的控制导通与截止特性可以通过图示仪给出电压阶跃信号控制igbt的控制极而方便测量。●采用500型指针万用表等简易测量cies，frd可以很方便的测量，vces无法测量。igbt的控制导通与截止特性可以采用如下办法：先将g,，s间短路，而后释放，以确保g,，s间无电荷，将500型指针万用表的量程打在“1k”电阻档，“红”表笔接igbt的“e”极，“黑”表笔接igbt的“c”极，此时表指针应无摆动，指示电阻值无穷大，再用手或其他导体将“c”极与“g”极短接后释放，指针表应有电阻值指示，且指示值应停住不动，以上过程能证明igbt的开通能力基本正常；此时再将g,，s间短路，表指针应回位，指示电阻值无穷大，而后再释放g,，s间短路块，表指针应不动，仍然指示电阻值无穷大。以上过程能证明igbt的关断能力基本正常。(3) ipm的主要参数测量方法由于ipm内部含驱动单元，外部无法得到“g,”端子，因此，ipm必须在外加控制电源及控制信号后才能测vces及igbt的控制导通与截止特性；在无电源及控制信号时严禁在图示仪上测vces，因为此时相当于内部igbt的“g,，s”间开路，用高压测vces极易损坏igbt。