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技術(shù)知識
運用在IGBT中頻電源的工作原理圖及檢修方法有哪些

發(fā)布時間:2017-04-25

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發(fā)布人:未知

那么首先我們來看看 運用在IGBT中頻電源的工作原理圖及檢修方法有哪些,也需要我們好好的吧這些都了解到位才是最合理的。


    IGBT中頻電源的工作原理引言:中頻電源是一種靜止變頻裝置,它將三相工頻電源變換成單相中頻交流電。中頻電源對各種負(fù)載適應(yīng)能力強、應(yīng)用范圍廣,主要用于金屬的透熱、熔煉、焊接、淬火、回火、熱處理等。近年來,隨著電力電子技術(shù)的高速發(fā)展,由單極型MOS管和雙極型GTR管復(fù)合成的IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)新型功率器件,因其具有輸入阻抗高、工作速度快、開關(guān)頻率高、壓降低、載流量大、驅(qū)動電路簡單等優(yōu)點而廣泛用于各類固態(tài)電源中。由IGBT功率器件構(gòu)成的高效節(jié)能中頻電源,在工業(yè)透熱、熔煉領(lǐng)域得到大力推廣應(yīng)用。
    本文以不銹鋼、鋁制品壓接復(fù)合鍋底加工用IGBT中頻電源加熱機為例,介紹IGBT中頻電源的原理和檢修方法。這些檢修方法也適用于其它中頻電源設(shè)備。
  1 IGBT中頻電源的工作原理 中頻電源原理
  IGBT中頻電源加熱機的核心是IGBT中頻電源,其電路原理如圖1所示。

  

  圖1 IGBT中頻電源電路原理圖

  IGBT中頻電源的工作原理三相工頻交流電,經(jīng)主交流接觸器KM接通后輸送到整流電路,通過由VT1~VT6晶閘管組成的三相橋式全控整流電路整流,變?yōu)殡妷嚎烧{(diào)的脈動直流電,再經(jīng)平波電抗器LD濾波成平滑的直流電供給逆變電路。逆變電路由2個結(jié)構(gòu)完全相同的IGBT逆變器并聯(lián)組成,這種結(jié)構(gòu)形式能使中頻電源負(fù)載能力增大1倍。每個逆變器由4只IGBT(VT7~VT10或VT11~VT14)及相隨的4個整流二極管(D1~D4或D5~D8)組成,它與負(fù)載中的加熱頭(感應(yīng)線圈)L1~L4、電熱電容C一起,組成單相LC并聯(lián)諧振式逆變器。從逆變電路輸出的中頻交流電大電流通過加熱頭,在垂直于感應(yīng)線圈軸線表面內(nèi)產(chǎn)生強烈的感應(yīng)電流(又稱渦流),使緊貼加熱頭的金屬制品快速發(fā)熱。

  IGBT中頻電源功率的調(diào)整,是通過調(diào)節(jié)功率電位器改變整流觸發(fā)脈沖控制角,從而改變整流電路輸出直流電壓來實現(xiàn)的。輸出中頻頻率由負(fù)載LC并聯(lián)振蕩器的諧振頻率決定,這是因為逆變觸發(fā)脈沖控制信號取自負(fù)載回路,當(dāng)負(fù)載LC參數(shù)發(fā)生變化時,逆變器輸出頻率也相應(yīng)發(fā)生變化,起到自動調(diào)整頻率的作用。

  IGBT中頻電源的工作原理當(dāng)電壓、電流檢測取樣信號超過預(yù)先設(shè)定的過壓、過流整定值時,主控制板內(nèi)的保護電路工作,控制三相全控整流橋從整流區(qū)快速拉到逆變區(qū),將電抗器中的能量反饋回電網(wǎng),同時使主交流接觸器KM線圈失電切斷主電源,從而保護了主電路,避免事故的發(fā)生。


2 檢修
IGBT中頻電源檢修
  IGBT中頻電源的工作原理IGBT中頻電源故障檢修,是在普通電氣故障檢修流程、方法和經(jīng)驗基礎(chǔ)上,根據(jù)IGBT中頻電源工作原理和結(jié)構(gòu)特點,應(yīng)用控制電源檢測法、假負(fù)載替代檢修法、關(guān)鍵點波形判斷法等,快速、高效、徹底地排除故障。下面介紹IGBT中頻電源故障檢修流程。

  (1)斷電狀態(tài)系統(tǒng)檢查。在主機總電源開關(guān)QF斷開的情況下,檢查各部分是否有脫落、燒焦、打火等現(xiàn)象,同時按電流流通方向用數(shù)字萬用表對IGBT中頻電源裝置作系統(tǒng)全面檢查,以避免貿(mào)然通電進一步擴大故障和燒壞元器件。先檢查保險管和主交流接觸器是否正常,檢查保險管時不能只以紅色指示器彈出來判斷開路,最好通過測量來確認(rèn)。接著用萬用表×200檔在路檢測整流晶閘管,除控制極G與陰極K間的阻值約為33Ω外(受驅(qū)動變壓器線圈影響),陽極A、陰極K和控制極G間的阻值均應(yīng)為無窮大,否則整流晶閘管已損壞。同樣用萬用表×2k檔在路檢測IGBT各引腳間的電阻,除集電極C到發(fā)射極E間的阻值約為1.6kΩ外,柵極G、集電極C和發(fā)射極E間的阻值均應(yīng)為無窮大,否則IGBT已損壞。值得注意的是,有些IGBT異常時用萬用表測量不出來,需應(yīng)用控制電源檢測法通過測量波形才能斷定。最后,斷開安裝電熱電容組銅排的前后連接,檢測電熱電容組兩極間的阻值是否為無窮大,若不是則表明電容漏電或擊穿短路。將連接電容與母銅排的軟銅線逐個斷開進行測量檢查,直到找出漏電或短路的電容,通常,在電熱電容組中有預(yù)留電容,因此只需斷開損壞電容另接預(yù)留電容即可。
(2)IGBT中頻電源的工作原理控制電源檢測IGBT逆變器。在IGBT中頻電源裝置中,控制電源與主電源的接通是分開控制的。在只接通控制電源的情況下,先用示波器測量逆變驅(qū)動板輸出波形,同一角線橋臂逆變驅(qū)動板輸出波形大小、形狀是一致的。若某塊逆變驅(qū)動板輸出波形異常,則可通過更換上正常驅(qū)動板來檢測該塊驅(qū)動板是否損壞,若輸出波形正常,則該驅(qū)動板損壞,否則IGBT損壞。其次用雙蹤示波器的2個探頭同時進行測量檢查,探頭CH1逐個測量VT7、VT9、VT11、VT13的驅(qū)動板輸出波形,探頭CH2逐個測量VT8、VT10、VT12、VT14的驅(qū)動板輸出波形,在二條角線橋臂波形的全部交匯點一致的情況下,才可以判斷全部IGBT工作基本正常。用示波器測得的逆變驅(qū)動板正常輸出波形如圖2所示。

  
  圖2 逆變驅(qū)動板正常輸出波形圖

  (3)IGBT中頻電源的工作原理假負(fù)載檢查整流電路。在電抗器LD和分流器RS后斷開逆變主回路,接上由3只100W/220V白熾燈串聯(lián)而成的假負(fù)載。接通控制電源和主電源,啟動電源后調(diào)節(jié)功率電位器,觀察整流輸出的直流電壓能否達到額定最大電壓(約500V),整流輸出的波形是否穩(wěn)定正確、移相范圍及線性良好。若不正常,則測量整流觸發(fā)脈沖波形,以判斷是否為整流觸發(fā)電路或晶閘管故障。

  (4)IGBT中頻電源的工作原理通電工作測量關(guān)鍵點波形。重新連接好逆變主回路,啟動并使IGBT中頻電源運行在小功率狀態(tài)。用示波器測量逆變輸出主波形,波形應(yīng)穩(wěn)定正確、整齊一致,若波形異常,則應(yīng)用控制電源檢測法重點檢查逆變電路。再使IGBT中頻電源運行在較大功率狀態(tài),除測量逆變輸出主波形外,還要測量整流輸出主波形、電抗器平波后的主波形,這些主波形都必須穩(wěn)定正確、整齊一致。用示波器測得的IGBT中頻電源空載時的整流輸出、電抗器平波后和逆變輸出三大主波形如圖3所示。

  
 

  圖3 IGBT中頻電源整流、平波和輸出三大主波形圖

  (5)IGBT中頻電源的工作原理報警保護的檢修。保護電路的檢修主要按照IGBT中頻電源上的報警指示,有針對性地對相關(guān)電路和器件進行檢查。過壓保護主要檢查逆變驅(qū)動電路、IGBT、電熱電容、感應(yīng)線圈等;過流保護檢查晶閘管和IGBT及其驅(qū)動電路、二極管、電熱電容、感應(yīng)線圈等;循環(huán)冷卻水保護檢查外部冷卻水、熱交換器、增壓水泵、內(nèi)部冷卻水管路等。


 3 結(jié)束語


  IGBT中頻電源的工作原理在使用IGBT中頻電源設(shè)備前,需充分了解IGBT中頻電源的工作原理及中頻電源設(shè)備的主要性能參數(shù)。在使用IGBT中頻電源設(shè)備過程中,需注重日常保養(yǎng)和定期維護,定期清理機內(nèi)的灰塵雜物,檢查緊固導(dǎo)電連接部位,保持循環(huán)冷卻水的水溫和流量等,使IGBT中頻電源一直處于正常工作狀態(tài)。在IGBT中頻電源設(shè)備出現(xiàn)異常時,需按照IGBT中頻電源工作原理,科學(xué)分析故障原因,并運用示波器檢測關(guān)鍵點波形等方法,按檢修流程快速徹底排除故障。通過上述措施,可使IGBT中頻電源設(shè)備長期正常穩(wěn)定運行,服務(wù)于生產(chǎn)并創(chuàng)造最大的效益。

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