變頻器一體化功率模塊的局部修復(值得收藏)

一體化功率模塊，又稱為集成式模塊，通常是指小功率（15kW以下）變頻器機型中，其整流與逆變主電路，常采用模塊形式封裝的功率模塊。變頻器的主電路，是由一只功率模塊構成的。這類模塊就造價昂貴，動輒幾百元，有的甚至上千元，如智能化IPM功率模塊。但一般損壞后，雖只是損壞了其中的部分電路，但往往以整體更換為多。在電路發生局部損壞后，將模塊廢棄確實有些可惜。進行變頻器功率模塊修復，顯然會大大降低維修成本。但實際操作起來，牽扯到方方面面的問題，具有一定的操作難度，只能將其作為應急修復手段，并不積極提倡與推廣。

降低元件性能指標下的“省錢”的修理，維修變頻器只圖一時的低成本，但埋下了更大的故障隱患，是要不得的。儲能電容器，單、雙管式逆變、整流模塊的損壞，壞一只，換一只，也談不到省錢。CPU主板尤其是CPU本身局部引腳電路的損壞，采取變通手段應急修復之，最好是在不降低電路性能的前提下進行修復，則也不失為“省錢修復”的好方法。

修復損壞嚴重（模塊壞掉）的機器，須事先與用戶溝通，最好還是用原器件來修復。如出于維修成本考慮，用分立元件來代用模塊，必須先與用戶達成共識。

本文只是提出這樣一個模塊修復方法，供維修中的參考，并不積極提倡集成模塊的局部修復，因其有一定的操作難度和較高的返修率，因模塊局部損壞，是否會牽連到其它電路，模塊內部是否有影響正常運行的其它缺陷？是不好檢測和判斷的。模塊的損壞還是應以原配件更換為主。

修復與檢測要點

一體化模塊的局部修復，有以下特點：

1、整流電路損壞后修復的成功率較高，逆變電路損壞修復的成功率較低一些；

2、只有一只或兩只IGBT管子損壞的，修復成功高較高，損壞更為嚴重的，則修復率降低；

3、模塊內部往往內含溫度檢測、剎車制動開關管等電路，有時也受沖擊而損壞，需外加電路，將損壞部分一并修復。

4、所購IGBT單管，多為拆機品，往往通態壓降大和驅動性能差，原驅動電路的能力與之不相匹配；

5、有時候要想辦法加大驅動能力，但小功率變頻器開關電源的驅動能力本身是有限的，所以修復成功率有一定限制。

一體化模塊逆變電路的改裝（修復）難度遠遠高于整流電路，改裝的成功率也要低一些。還是要采用整體更換為主，局部修復為輔的原則。一個模塊，有無可能局部修復，須看模塊的損壞程度：

1、觀察外觀完好，無裂紋和黑線出現。若有裂紋、黑線和變形等，說明內部絕緣物質碳化嚴重、模塊引線端子受損等，必須更換新品了；

2、逆變電路只有一臂IGBT管子，最多是一相電路中的兩只IGBT損壞，應保障其余兩相IGBT管子的完好。一旦有兩相中的IGBT損壞，則應堅決換用新品。

維修實例

圖2中整個主電路采用了BSM15HP120一只集成型模塊，或稱一體化模塊。連制動單元電路和溫度檢測電路都集成在內了。

故障情況：某品牌3.7kW變頻器，運行中聽到異常響聲，變頻器電源輸入端連接的16A斷路器跳閘，送修。測量R、S、T三相電源輸入端，無短路現象，但測量R、P端子，已短路，模塊BSM15GP120內部整流電路D1已擊穿短路。檢測逆變輸出電路等，都無異常。只從S、T端子接入380V供電，變頻器操作運行等都正常。詢問用戶，該變頻器拖動1.5kW電動機，負荷較輕。

修復方法：整改電路見圖3

1、較為偷懶的方法是：變頻器與拖動電機功率小，負荷輕，即使單電源供電，也能滿足負載要求。將R引線端子至模塊的經引線銅箔條切斷，只從S、T端子輸入電源。模塊內部電路四只整流二極管工作，為逆變電路提供直流供電，也是可以滿足工作要求的；

2、切斷R供電銅箔條，用整流橋元件搭接一整流電路，與模塊內部整流電路一起構成三相橋式整流電路。

逆變電路的修復會牽涉以下幾方面的問題：

1、上、下臂管子的配對，力求參數接近；

2、對IGBT管子容量取得大一些，如3.7kW的變頻器，也采用了25N120 25A的管子，管子的驅動電流要比模塊內管子的驅動電流可能要大一些。原柵極電阻的阻值要相應調小一些，如從100Ω調整為75Ω或51Ω。該電阻的大小決定了驅動峰值電流的大小和IGBT開通和截止脈沖沿的陡峭度，阻值偏大時，IGBT導通內阻大，會出現三相輸出電壓不平衡，電機抖動和易跳OC故障；阻值偏小時，產生過激勵，也有可能使IGBT損壞。

3、須考慮驅動電路的功率輸出容量。加裝25N120后，柵極電阻也相應調整，驅動電路則需輸出更大的驅動功率，一個措施是將驅動電源的濾波電容的容量加大一些，如將47uF電容換為100uF的，以減小電源輸出內阻。但小功率變頻器，往往因空間狹小，電源本身的功率富裕量并不是太大，光靠加大驅動電源電容量不能解決根本問題。所以有一相逆變電路損壞，加裝兩只IGBT管子，改裝成功率要高。但用六只IGBT管子將逆變電路整體改裝后，往往因驅動電路的驅動能力不足（電源容量不足）而導致修復的失敗。耗費了許多工夫，最后還是得更換一體化模塊。

試圖搭接三相整流橋和三相逆變電路，而將一體化模塊整體取代的做法，則存在一定的僥幸心理了。只有極少數的機型改裝后能正常運行，多數機型是不行的。不可一味地追求省成本。近幾年，有些廠家出于市場競爭的目的，逆變電路也采用六只IGBT管子的。

4、改裝后，對IGBT的引線盡量要短些，兩根觸發線要用雙絞線。以減小分布電容和引線電感的影響。

相關鏈接：變頻器電路板維修如何判斷集成電路中IC的好壞?

          變頻器維修之如何檢測制動單元好壞？