1 引言
隨著工業(yè)企業(yè)自動(dòng)化的不斷發(fā)展，變頻器的應(yīng)用日益普及，相應(yīng)的維護(hù)及維修工作也越來越重要。在變頻器的故障狀態(tài)中，有一種是igbt模塊故障。針對(duì)這種故障，本文給出了幾種模塊故障檢測(cè)的方法，以方便維修人員檢修及維護(hù)。

2 igbt功率模塊的幾種電路結(jié)構(gòu)
在所有的變頻器及交流伺服驅(qū)動(dòng)器中，內(nèi)部主電路無非是三相(或單相)整流橋+三相igbt逆變橋。依據(jù)這種電路結(jié)構(gòu)，針對(duì)不同的功率等級(jí)，可以有很多種模塊選擇方式，以下予以分述。
(1) pim結(jié)構(gòu)
這是一種小功率變頻器主要采用的結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是三相整流橋，制動(dòng)單元，溫度檢測(cè)，三相igbt逆變橋全部集成在一個(gè)模塊上，以富士半導(dǎo)體公司的7mbr25sa120為例，圖1為模塊內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)，7個(gè)驅(qū)動(dòng)單元采用光耦隔離驅(qū)動(dòng)。

圖1 模塊內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)

(2) 六或七單元igbt結(jié)構(gòu)
這種模塊主要用于中小功率變頻器，結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是三相整流橋，制動(dòng)單元為外置模塊，igbt模塊為六或七單元igbt結(jié)構(gòu)。以富士半導(dǎo)體公司的6mbi75ua-120為例，圖2為模塊內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)，6個(gè)驅(qū)動(dòng)單元采用光耦隔離驅(qū)動(dòng)。

圖2 模塊內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)

(3) 一或二單元igbt結(jié)構(gòu)
這種模塊主要用于中大功率變頻器，結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是三相整流橋，制動(dòng)單元為外置模塊，igbt模塊為一或二單元igbt結(jié)構(gòu)，變頻器采用六或三個(gè)igbt模塊組成三相逆變橋。以富士半導(dǎo)體公司的6mbi75ua-120為例，圖3為模塊內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)，2個(gè)驅(qū)動(dòng)單元采用光耦隔離驅(qū)動(dòng)。

圖3 6mbi75ua-120模塊內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)

(4) ipm結(jié)構(gòu)
這種模塊主要用于中小功率變頻器，結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是驅(qū)動(dòng)單元內(nèi)置，模塊內(nèi)部電路可以是以上的任何一種電路結(jié)構(gòu)。以富士半導(dǎo)體公司的6mbp100ra-060為例，圖4為模塊內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)，6個(gè)驅(qū)動(dòng)單元內(nèi)置，但需提供獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)電源。

圖4 6mbp100ra-060模塊內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)

3 igbt功率模塊故障判斷方法
針對(duì)以上不同的igbt模塊結(jié)構(gòu)，故障判斷測(cè)試可以簡(jiǎn)化為單個(gè)igbt單元測(cè)試和單個(gè)ipm單元測(cè)試，具體如下:
(1) igbt的主要測(cè)試參數(shù)
vces：g,，s短路，igbt的反向擊穿電壓;
cies：igbt的g,，s間電容;
frd：igbt的反并聯(lián)二極管;
igbt的控制導(dǎo)通與截止特性。
(2) igbt的主要參數(shù)測(cè)量方法
●采用圖示儀等儀器測(cè)量
vces，cies，frd可以很方便的測(cè)量，igbt的控制導(dǎo)通與截止特性可以通過圖示儀給出電壓階躍信號(hào)控制igbt的控制極而方便測(cè)量。
●采用500型指針萬用表等簡(jiǎn)易測(cè)量
cies，frd可以很方便的測(cè)量，vces無法測(cè)量。igbt的控制導(dǎo)通與截止特性可以采用如下辦法：先將g,，s間短路，而后釋放，以確保g,，s間無電荷，將500型指針萬用表的量程打在“1k”電阻檔，“紅”表筆接igbt的“e”極，“黑”表筆接igbt的“c”極，此時(shí)表指針應(yīng)無擺動(dòng)，指示電阻值無窮大，再用手或其他導(dǎo)體將“c”極與“g”極短接后釋放，指針表應(yīng)有電阻值指示，且指示值應(yīng)停住不動(dòng)，以上過程能證明igbt的開通能力基本正常；此時(shí)再將g,，s間短路，表指針應(yīng)回位，指示電阻值無窮大，而后再釋放g,，s間短路塊，表指針應(yīng)不動(dòng)，仍然指示電阻值無窮大。以上過程能證明igbt的關(guān)斷能力基本正常。
(3) ipm的主要參數(shù)測(cè)量方法
由于ipm內(nèi)部含驅(qū)動(dòng)單元，外部無法得到“g,”端子，因此，ipm必須在外加控制電源及控制信號(hào)后才能測(cè)vces及igbt的控制導(dǎo)通與截止特性；在無電源及控制信號(hào)時(shí)嚴(yán)禁在圖示儀上測(cè)vces，因?yàn)榇藭r(shí)相當(dāng)于內(nèi)部igbt的“g,，s”間開路，用高壓測(cè)vces極易損壞igbt。

4 結(jié)束語
以上文中敘述了igbt模塊的種類及簡(jiǎn)易測(cè)試判斷方法，這對(duì)于變頻器維護(hù)人員及使用igbt的研發(fā)人員判斷igbt模塊故障及原因，提高維護(hù)及研發(fā)水平都是有益的。

作者簡(jiǎn)介
王映波 男 高級(jí)工程師/碩士，多年從事電氣元件檢測(cè)及電路研發(fā)工作，現(xiàn)任武漢新瑞科電氣技術(shù)有限公司總經(jīng)理。

參考文獻(xiàn)(略)