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功率单元

构成高压变频器主回路的部件

功率单元是使用功率电力电子器件进行整流、滤波、逆变的高压变频器部件。

功率单元上主要电力电子器件简介
1）整流桥
其作用是整流（将交流变成直流）。整流桥内部封装形式有以下两种，封装内部有6只整流二极管，用在功率单元的三相输入端；封装内部有2只整流二极管，用在功率单元的三相输入端以及旁通回路中。使用的整流桥电压等级有：1400V、1800V；
2）可控硅
可控硅使用在充电电路和旁通回路上，均起“开关”作用。使用的可控硅电压等级有：1400V、1800V；
3）电解电容
其作用是对整流桥整流后的直流进行滤波。
使用的电压等级有：400V。
使用的容量有3300uF、6800uF、10000uF。
4) IGBT
其作用是逆变（将直流变为交流）。IGBT大部分为“双管”（内部封装了两组IGBT模块）。使用的IGBT电压等级有：1200V、1700V；使用的IGBT电流等级有：75A、100A、150A、200A、300A、400A等。
功率单元板件介绍
1．单元电源板
板件作用：从功率单元直流母线上取电，输出24V直流电源供单元控制板使用。
板件接口：
输入接口：接功率单元正、负直流母线
输出接口：24VDC输出，接单元控制板
2．单元控制板
板件作用：1)接收主控系统信号，给驱动板提供控制信号；2)进行实时故障监测，向主控系统上报故障信息；3)给单元驱动板供电。
板件接口：
1)光纤接口与主控系统进行通信；
2)24V电源输入接口：与电源板连接；
3)驱动信号（Top1、Top2、Lock接口：与驱动板连接；
4)15V电源输出接口：与驱动板连接，为驱动板供电；
5)过压、欠压检测接口：与单元正负母线连接；
6)缺相检测接口：接熔断器辅助开关；
7)过热检测接口：接温度检测开关；
8)上电可控硅驱动信号接口：接上电可控硅门极；
9)旁通可控硅驱动信号接口：接旁通可控硅门极；
10)旁通OK信号检测接口：接旁通OK板。
3．单元驱动板
板件作用：接收单元控制板的控制信号，为单元上的四路IGBT提供驱动信号，同时对驱动故障进行监测，上报单元控制板。
板件接口：
1)15V电源输入接口：接单元控制板；
2)输入信号（Top1、Top2、/Lock）：接单元控制板；
3)输出信号（ERRout）：接单元控制板；
4)输出信号（TOP1、BOT1、TOP2、BOT2路IGBT驱动信号）：分别接TOP1 、BOT1、TOP2、BOT2路IGBT的C、G、E极。
4．旁通OK板
板件作用：在单元控制板发出旁通信号以后，对旁通回路进行检测，检测信号输入单元控制板。
板件接口：
输入接口：接旁通可控硅A、K极；
输出接口：接单元控制板。
功率单元部分的主要故障及其对策
一、单元驱动故障
（一）检测目的 防止单元在驱动电路有故障、IGBT有故障、外部短路或过流状态下工作，造成故障进一步扩大。
（二）故障原因及对策
★原因1：单元输出过流或单元外部出现短路情况。
对策：查看负载有无故障，参数设置是否合理。
★原因2：IGBT损坏。
对策：检查IGBT，更换损坏的器件。
★原因3：IGBT与单元驱动板之间的接线错误或者松动。
对策：检查接线，确保接线正确无误，牢固可靠。
★原因4：单元驱动板上的输入电源电压低于12V。
对策：检查测试单元控制板上的电源输出，做相应处理。
二、单元通信故障（下行通信故障）
（一）检测目的 当单元与主控之间不能正常进行通讯时，进行停机处理。
（二）故障原因及对策
★原因1：单元电源板故障导致无输出或输出电压低于22V。
对策：更换单元电源板。
★原因2：输入端熔断器全部损坏造成单元母线上没电
对策：更换输入端熔断器。
★原因3：输入端整流桥损坏造成单元母线上没电。
对策：更换输入端整流桥。
★原因4：充电电阻损坏造成单元母线上没电，在系统上电时报单元通信故障。
对策：更换充电电阻。
★原因5：光纤传输故障。
对策：检查光纤，确保连接正确可靠，没有沾污，若损坏需更换新的光纤。
三、直流母线过压
（一）检测目的 防止功率单元直流母线上电压过高，造成元器件损坏。
（二）故障原因及对策
★原因1：电网电压过高，超出过压报警点。
对策：监视电网，确保电网的电压波动范围不超过报警。
★原因2：降速过程中参数设置不合理。
对策：重新设置参数。
★原因3：负载侧有故障。
对策：检查负载，确认负载正常。
四、直流母线欠压
（一）检测目的 防止功率单元直流母线上电压过低，系统不能正常工作。
（二）故障原因及对策
★原因1：电网电压过低，出现暂降，低于欠压报警点。
对策：监视电网，确保电网的电压波动范围不低于报警点。
五、单元输入缺相
（一）检测目的 防止功率单元长期在缺相状态工作，导致对应位置的移相变压器次级绕组发热而损坏。
二）故障原因及对策
★原因1：单元输出过流导致输入电流超过熔断器的正常工作值而熔断。
对策：查看负载有无故障，参数设置是否合理。
六、单元过热
（一）检测目的 防止IGBT的温度过高而损坏。
（二）故障原因及对策
★原因1：故障单元对应位置的滤网堵塞造成通风不畅，散热能力不够，从而使IGBT的温度逐渐上升直到报过热故障。
对策：更换或清洗滤网。
★原因2：单元柜上的风机故障，影响功率单元的散热，从而使IGBT的温度逐渐上升直到报过热故障。
对策：检查维修风机。
★原因3：温度开关上的输出信号线与单元控制板的连接端子松动，或未插好。
对策：检查并确认连接稳固。
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