Wie führt man statische Messungen von VFD IGBT-Modulen durch?

Fehlerhafte IGBT-Module können VFD-Systeme unbemerkt beschädigen, was zu Maschinenstillständen, verpassten Lieferterminen und steigenden Reparaturkosten führt. Die statische Messung ist Ihr erster Schutz.

Die statische Messung von VFD-IGBT-Modulen hilft bei der frühzeitigen Erkennung von Fehlern, verhindert kostspielige Ausfallzeiten und verlängert die Lebensdauer von variabler Frequenzantrieb Systeme.

Sie wollen zuverlässige VFD-Leistung? Verstehen Sie zunächst die Kernkomponente: das IGBT-Modul.

Wie ist ein VFD-IGBT-Modul aufgebaut?

A VFD (Antrieb mit variabler Frequenz) Das IGBT-Modul (Insulated Gate Bipolar Transistor) ist ein hybrides Halbleiterbauelement, das die schnellen Schalteigenschaften eines MOSFETs mit der hohen Strombelastbarkeit eines BJTs kombiniert. Unter VFD Anwendungen ist er für die hocheffiziente Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom zuständig.

Strukturell ist eine VFD IGBT-Module enthalten in der Regel mehrere Leistungseinheiten, die in einen Block integriert sind. Ein IGBT-Modul mit sieben Einheiten umfasst zum Beispiel drei Gleichrichtereinheiten, drei Wechselrichtereinheiten und eine Bremseinheit. Die Anschlüsse sind in der Regel mit G (Gate), C (Kollektor) und E (Emitter) bezeichnet. Intern enthält jeder Transistor auch eine Flyback-Diode (oder Freilaufdiode), die einen reibungslosen Stromübergang während des Schaltvorgangs gewährleistet.

Dieses integrierte Moduldesign gewährleistet eine hohe Zuverlässigkeit, eine einfache Installation und ein effizientes Wärmemanagement, wodurch es sich ideal für Antriebe mit variabler Drehzahl (VSD) und Wechselrichtern mit variabler Frequenz, die in verschiedenen Branchen eingesetzt werden.

VFD IGBT-Modul Prinzip der Schaltungsanalyse

Die Grundfunktion eines IGBT-Moduls in einem Frequenzumrichter besteht darin, hohe Spannungen und Ströme effizient zu schalten und den Gleichstromeingang in einen Wechselstromausgang mit einstellbarer Frequenz umzuwandeln.

Jeder IGBT des Moduls funktioniert durch Anlegen einer Spannung zwischen Gate und Emitter. Wenn eine positive Spannung angelegt wird, bildet sich ein leitender Kanal, durch den Strom zwischen Kollektor und Emitter fließt. Wird die Spannung entfernt, kollabiert der Kanal und der IGBT schaltet sich aus.

Die Hauptschaltung umfasst:

Gleichrichter-Schaltung: Wandelt den AC-Eingang in DC um.

DC-Verbindung: Enthält Glättungskondensatoren und manchmal eine Bremsschaltung.

Wechselrichter-Schaltung: Besteht aus IGBT-Schaltern, die in einer Brücke angeordnet sind und Gleichstrom in Wechselstrom umwandeln.

Im Modul unterstützt die interne Anordnung koordinierte Schaltvorgänge mit PWM-Signalen, die eine präzise Steuerung von Motordrehzahl und -drehmoment in VFD Systeme. Dank seines effizienten Designs kann es schwere industrielle Lasten tragen und gleichzeitig die Systemstabilität aufrechterhalten.

VFD IGBT-Modul Gemeinsame Fehlerbehandlung

VFD IGBT-Module sind hohen elektrischen und thermischen Belastungen ausgesetzt, was sie bei unsachgemäßer Handhabung anfällig für Ausfälle macht. Häufige Fehlerarten sind Überstrom, Überhitzung und Kurzschluss - oft verursacht durch schlechte Kühlung, Verschmutzung oder falsche Verdrahtung.

Häufige Fehlerindikatoren sind:

VFD-Auslösung bei Beschleunigung oder Verzögerung

Überstromfehler auch bei normaler Belastung

Unsymmetrische Ausgangsphasen

Dauerkurzschluss zwischen den Modulklemmen

So können beispielsweise Überstromauslösungen während der Beschleunigung auf einen Fehler in der unteren IGBT-Brücke hindeuten, während es sich während der Verzögerung um einen Fehler in der oberen Brücke handeln könnte. In solchen Fällen kann die Messung der Ausgänge U, V, W gegen die Klemmen P und N dazu beitragen, festzustellen, ob der Fehler im Modul oder in der Treiberschaltung liegt.

Regelmäßige Inspektionen der Kühllüfter, ordnungsgemäße Erdung und Abschirmung gegen elektromagnetische Störungen sind wesentliche Maßnahmen zur Fehlervermeidung bei Umrichtersystemen mit variabler Frequenz.

Antrieb mit variabler Frequenz IGBT-Modul-Erkennungsmethode

Die Diagnose eines vermutlich fehlerhaften IGBT-Moduls umfasst sowohl die Identifizierung der Polarität als auch die Prüfung der Funktionalität mit einem digitalen oder analogen Multimeter.

Identifizierung der Polarität:

Stellen Sie das Multimeter auf R×1kΩ.

Identifizieren Sie die Tor (G) Anschluss: Wenn bei der Messung zwischen einer Klemme und den beiden anderen Klemmen unabhängig von der Polarität der Sonde beide Messungen einen unendlichen Widerstand ergeben, ist diese Klemme das Gate.

Wenn sich der Widerstand zwischen den beiden verbleibenden Sondenpositionen erheblich ändert, ist die mit der schwarzen Sonde (niedrigerer Widerstand) verbundene Sonde die Sender (E)und die rote Sonde befindet sich an der Sammler (C).

Überprüfung der Funktionsfähigkeit:

Stellen Sie das Messgerät auf R×10kΩ.

Verbinden Sie schwarz mit Sammler und rot bis Sender-Das Messgerät sollte Null anzeigen.

Kurz berühren Tor und Kollektor Das Modul sollte leiten, und das Messgerät zeigt den Widerstand an.

Dann berühren Sie Gate und Emitter zusammen, um es auszuschalten; der Widerstand geht auf Null zurück.

Wenn der IGBT nicht wie oben beschrieben reagiert, kann er beschädigt sein. Stellen Sie immer sicher, dass der Test mit angemessenen Sicherheitsvorkehrungen und nur im spannungslosen Zustand des Systems durchgeführt wird.

Statische Messungen von VFD IGBT-Modulen

Statische Messungen sind unerlässlich für die nicht-invasive Offline-Diagnose von variabler Frequenzantrieb IGBT-Module. Mit dem Diodentestmodus eines Multimeters können Techniker die Spannungsabfälle an den internen Dioden und Transistoranschlüssen messen, um den Zustand des Moduls zu beurteilen.

Elektrischer Schaltplan für dreiphasigen Brückengleichrichter und IGBT

Hier ist eine schnelle Methode zum Testen des siebengliedrigen Moduls:

Setzen Sie eine Sonde auf die P (DC+) Anschluss und verwenden Sie die andere Sonde, um die Klemmen zu messen R, S, T (Gleichrichter), PB (Bremse), und U, V, W (Wechselrichter) einen nach dem anderen.

Drehen Sie die Sonden um und wiederholen Sie den Vorgang.

Vergleichen Sie Ihre Messwerte mit bekannten Werten oder dem Datenblatt des Moduls. Die Werte sollten in einem vorhersehbaren Bereich liegen (typischerweise etwa 0,4-0,6 V für Diodenverbindungen).

Messungen, die erheblich von den erwarteten Werten abweichen, können auf kurzgeschlossene IGBT-Verbindungen oder offene Stromkreise hinweisen. Die statische Prüfung hilft dabei, festzustellen, welche der Gleichrichter-, Wechselrichter- oder Bremseinheiten beschädigt sein könnten - ohne den Frequenzumrichter unter Spannung zu setzen.

Siebenfache IGBT-Messreferenz

	Messpunkt					Ergebnisse der Messung
	R(S,T)	PB	U(V,W)	P	N
Multimeter-Stift (+ für roten Stift, - für schwarzen Stift)	+			–		0,55V±0,05V
	–				+	0,55V±0,05V
		+	+	–		0,4V±0,05V
			–		+	0,4V±0,05V
				–	+	0,7V±0,05V
		–			+	↑V
	–	–	–	+	–	↑V
	+	+	+	+	–	↑V

Darüber hinaus können Module mit eingebauten Wärmesensoren auch auf korrekte Widerstandswerte an den Temperaturfühlerklemmen überprüft werden, um sicherzustellen, dass der Überhitzungsschutz funktioniert.

Statische Tests halten Ihr Antriebssystem mit variabler Frequenz gesund und Ihre Ausfallzeiten minimal.