西门子6SE70系列变频器IGBT的快速检测法

摘要：6SE70系列变频器的IGBT很难用万用表进行直接测量和判断，在装机装柜型的单元中，更换IGBT比较费时费力，柜体内IGBT单元数量较多，任何一个损坏都会导致故障停机，如果全部进行更换不仅费时费力，而且会浪费大量的备件费用。而根据IGBT的工作原理，我们自己制作一个简单的直流电源，通过用直流电源对栅极和发射极进行触发和关断，再借助万用表测量具体数值，我们就可以比较快速准确地对IGBT单元进行判断。

关键词：6SE70系列；直流电源；IGBT；栅极；集电极

中图分类号：TN773 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2012） 14-0014-01

一、引言

随着现代工业的快速发展，变频器以其节能降耗、控制精确、便于调速、安全稳定等众多优点在各行各业得到了较为广泛的运用。以西门子6SE70系列变频器为例，该系列变频器在国内的冶金、采矿、造纸等行业有着较为广泛的应用，尤其在国内的冶金行业，该变频器性能稳定，价格适中且易于维护，在从业维护人员中有着较好的口碑。

二、技术背景

虽然该变频器性能较为稳定，但随着运行时间的加长和外部环境的改变，如现场负载的加大或异常、电气室的灰尘或温湿度恶化、人为的错误操作，都有可能造成变频器的损坏。变频器的报警种类较多，多为过流、过压、堵转、接地故障、过温等，这些报警中有的可能是外部情况引起，有的则是变频器自身硬件出现了异常，这就需要我们具体问题具体对待。以装机装柜型的大功率变频器为例，要排除以上硬件故障就需要我们维护人员不仅要有相当的维护经验，而且要有一套有针对性的方法。

由于装机装柜型变频器尺寸较大（如图一），部件的拆装、更换较为麻烦，尤其是功率器件IGBT的更换就更加费时费力。正常情况下此类柜子的IGBT的更换时长在3小时以上，而且大功率的逆变器柜内每相都是由四个进行并联，一个柜子三相就有12个IGBT，而任何一个出现损坏都有可能导致过流、接地关断或脉冲封锁等故障。因此，如果没有一个较为快速准确的IGBT判断方法，我们的故障处理就会陷入较为困难的处境。如果进行整体全部更换，不仅费时费力，而且会浪费大量的备件，但如果逐个更换就会在拆装试机上浪费更大的精力。而仅仅用我们通常的万用表进行测量则很难对IGBT的好坏做到准确的判断，因此摸索一个较为简单有效的IGBT测量方法就显得尤为重要。

图一

三、技术原理

IGBT好坏的判断方法较多，各人的判断方法和判断标准可能都有差异，下面就本人在该系列变频器多年维护的工作经验来谈谈自己所采用的一套较为简单实用的IGBT好坏判断法。

我所采用的方法其实就是根据IGBT的工作原理来进行判定，我们都知道实际上可以理解为一个高速通断的开关，而它的导通与关断是靠加在栅极和发射极的电压来进行控制，IGBT的等效电路图如图二所示：

图二

IGBT一般都与一个续流二极管进行反向并联，当极（G）与发射极之间加上正向直流电压时（一般在10V左右），集电极（C）和发射极（E）导通，当该电压进行反向偏置时，C，E关断。

四、具体实例

基于以上原理，我们首先要制作一个简单的直流电源装置，最简单的方法就是用一节9V的干电池，在正极加上一个小开关，从正负极各引出两个出线端即可，然后再借助一块数字式万用表，这样我们就可以对IGBT进行测量了。

例如，现场一台逆变器报F025故障，该故障的意思是指电源L1相存在保护性关断，如果外部电缆和电机没有接地情况，那么多数是IGBT出现了损坏。A相一共有4个IGBT，所以此时我们借助直流电源装置就可以对该相4个IGBT进行逐一测量。第一步，我们可以用万用表的二极管档位来判断续流二极管的好坏，将正表笔接C极，负表笔接E极，此时指数应该为0，表示二极管反向不导通。将表笔反置，此时指数应该在300左右，表示二极管正向压降在0.3V左右。这样我们可以先对续流二极管的好坏进行一个大致的判断，判断完续流二极管我们就可以进行下一步判断。将直流电源装置的正极接到IGBT的G极，负极接到IGBT的E极并接通电源，将万用表仍旧打到二极管档位，正表笔接C极，负表笔接E极，此时万用表指数应该在300（0.3V）左右，表示IGBT导通。将直流电源装置移除，此时万用表数值应该仍旧为300左右。当将直流电源的正极接到E极，负极接到G极，此时万用表数值应该为零，表示IGBT被反压关断。注意，IGBT导通后如果移除触发电压，其仍旧导通，而要关断则必须要加上反向电压。如此来回测试两遍，如果能正常导通和关断且数值正常那么就基本可以肯定IGBT正常，反之则说明该IGBT有问题，建议进行更换。

五、结束语

当然，该方法虽然简单易操作，但还是存在一定的局限性。首先，该方法必须将故障变频器的柜体拆开后逐个对IGBT直接进行测量，因此在柜体外面想判断IGBT好坏就比较困难。其次，在极少数情况下IGBT可能还存在软击穿现象，不通过大电流时是很难判断其好坏的，所以该方法的检验范围还是存在稍许的局限。不过从本人这些年的维护经验来看，绝大多数情况下该方法是可以做出一个简单有效地判断的。同样原理，我们也可以用此方法对可控硅的好坏进行判断。变频器的维护实际就是一个不断摸索、不断积累的过程，只要我们开动脑经、善于总结就一定会慢慢找到适合自己的维护方法。

参考文献：

[1]王国贞.电气设备故障检测与维护[M].北京：冶金工业出版社，2005：132-135.