¿Cómo realizar mediciones estáticas de módulos VFD IGBT?

Los módulos IGBT defectuosos pueden dañar silenciosamente los sistemas VFD, provocando paradas de máquina, plazos de entrega incumplidos y costes de reparación crecientes. La medición estática es su primera defensa.

La medición estática de los módulos VFD IGBT ayuda a identificar fallos en una fase temprana, evitar costosos tiempos de inactividad y prolongar la vida útil de los módulos. variador de frecuencia sistemas.

¿Desea un rendimiento fiable del variador de frecuencia? En primer lugar, comprenda su componente principal: el módulo IGBT.

¿Cuál es la estructura de un módulo VFD IGBT?

A VFD (accionamiento de frecuencia variable) El módulo IGBT (Transistor Bipolar de Puerta Aislada) es un componente semiconductor híbrido que combina la capacidad de conmutación rápida de un MOSFET con la alta capacidad de manejo de corriente de un BJT. En VFD es responsable de la conversión de alta eficiencia de CC a CA.

Estructuralmente, un VFD El módulo IGBT suele contener varias unidades de potencia integradas en un bloque. Por ejemplo, un módulo IGBT de siete unidades incluye tres unidades rectificadoras, tres unidades inversoras y una unidad de frenado. Los terminales suelen denominarse G (puerta), C (colector) y E (emisor). Internamente, cada transistor incluye también un diodo flyback (o de retorno libre) que garantiza una transición suave de la corriente durante las operaciones de conmutación.

Este diseño de módulo integrado garantiza una gran fiabilidad, facilidad de instalación y una gestión térmica eficaz, por lo que resulta ideal para los variadores de velocidad (VSD) e inversores de frecuencia variable utilizados en todos los sectores.

VFD Análisis del circuito del principio del módulo IGBT

La función básica de un módulo IGBT dentro de un variador de frecuencia es conmutar altas tensiones y corrientes de forma eficiente, convirtiendo la entrada de CC en una salida de CA de frecuencia ajustable.

Cada IGBT del módulo funciona aplicando tensión entre la puerta y el emisor. Cuando se aplica una tensión positiva, se forma un canal conductor que permite el paso de corriente entre el colector y el emisor. Cuando se elimina esta tensión, el canal se colapsa y el IGBT se apaga.

El circuito principal incluye:

Circuito rectificador: Convierte la entrada de CA en CC.

Enlace CC: Incluye condensadores de alisado y, a veces, un circuito de frenado.

Circuito inversor: Compuesto por interruptores IGBT dispuestos en puente para convertir CC en CA.

En el módulo, la disposición interna admite la conmutación coordinada mediante señales PWM, lo que ofrece un control preciso de la velocidad y el par del motor en VFD sistemas. Su eficiente diseño le permite soportar cargas industriales pesadas manteniendo la estabilidad del sistema.

Gestión de fallos comunes del módulo VFD IGBT

VFD Los módulos IGBT están sometidos a un gran estrés eléctrico y térmico, lo que los hace propensos a fallar si no se gestionan adecuadamente. Entre los tipos de fallo más comunes se encuentran la sobrecorriente, el sobrecalentamiento y los cortocircuitos, a menudo causados por una refrigeración deficiente, contaminación o cableado incorrecto.

Entre los indicadores de fallo más comunes se incluyen:

Disparo del variador de frecuencia durante la aceleración o deceleración

Fallos por sobreintensidad incluso con carga normal

Fases de salida desequilibradas

Cortocircuito permanente entre los terminales del módulo

Por ejemplo, los disparos por sobreintensidad durante la aceleración podrían sugerir un fallo en el puente IGBT inferior, mientras que durante la deceleración podría tratarse de un fallo en el puente superior. En tales casos, la medición de las salidas U, V, W frente a los terminales P y N puede ayudar a confirmar si el fallo se encuentra en el módulo o en su circuito excitador.

La inspección periódica de los ventiladores de refrigeración, la correcta conexión a tierra y el blindaje contra interferencias electromagnéticas son prácticas esenciales para la prevención de fallos en los sistemas de variadores de frecuencia.

Variador de frecuencia Método de detección de módulos IGBT

El diagnóstico de un módulo IGBT sospechoso de estar defectuoso implica tanto la identificación de la polaridad como la comprobación de la funcionalidad utilizando un multímetro digital o analógico.

Identificación de la polaridad:

Ajuste el multímetro a R×1kΩ.

Identificar los Puerta (G) terminal: Cuando se mide entre un terminal y los otros dos, si ambas mediciones muestran resistencia infinita independientemente de la polaridad de la sonda, ese terminal es la Puerta.

Entre las dos restantes, si al cambiar la posición de las sondas cambia la resistencia de forma significativa, la que está conectada a la sonda negra (menor resistencia) es la Emisor (E)y la sonda roja está en el Colector (C).

Comprobación de funcionalidad:

Ajuste el medidor a R×10kΩ.

Conectar el negro a Colector y rojo a Emisor-el contador debe indicar cero.

Toque brevemente Compuerta y colector con un dedo; el módulo debe conducir y el medidor mostrará la resistencia.

A continuación, pulse Puerta y emisor juntos para apagarlo; la resistencia vuelve a cero.

Si el IGBT no responde como se indica arriba, puede estar dañado. Asegúrese siempre de que la prueba se realiza con las medidas de seguridad adecuadas, y sólo cuando el sistema está sin tensión.

Mediciones estáticas de módulos VFD IGBT

Las mediciones estáticas son esenciales para el diagnóstico no invasivo y fuera de línea de variador de frecuencia Módulos IGBT. Con el modo de prueba de diodos de un multímetro, los técnicos pueden medir las caídas de tensión en los diodos internos y las uniones de transistores para evaluar el estado del módulo.

Esquema eléctrico de un puente rectificador trifásico y un IGBT

He aquí un método rápido para probar el módulo de siete unidades:

Coloque una sonda en el Terminal P (DC+) y utilizar la otra sonda para medir los terminales R, S, T (rectificador), PB (freno) y U, V, W (inversor) uno por uno.

Invierta las sondas y repita la operación.

Compare sus lecturas con valores conocidos o con la hoja de datos del módulo. Los valores deben estar dentro de un rango predecible (normalmente en torno a 0,4-0,6 V para uniones de diodos).

Las mediciones que se desvían significativamente de los valores esperados pueden indicar cortocircuitos en las uniones IGBT o circuitos abiertos. Las pruebas estáticas ayudan a aislar cuál de las unidades del rectificador, inversor o freno puede estar dañada, sin necesidad de energizar el inversor de frecuencia variable.

Referencia de medición IGBT de siete unidades

	Punto de medición					Resultados de las mediciones
	R(S,T)	PB	U(V,W)	P	N
Bolígrafo multímetro (+ para bolígrafo rojo, - para bolígrafo negro)	+			–		0,55V±0,05V
	–				+	0,55V±0,05V
		+	+	–		0,4V±0,05V
			–		+	0,4V±0,05V
				–	+	0,7V±0,05V
		–			+	↑V
	–	–	–	+	–	↑V
	+	+	+	+	–	↑V

Además, los módulos con sensores térmicos incorporados también se pueden comprobar para comprobar que los valores de resistencia en los terminales de detección de temperatura son correctos, lo que garantiza el funcionamiento de la protección contra sobrecalentamiento.

Las pruebas estáticas mantienen su sistema de accionamiento de frecuencia variable en buen estado y reducen al mínimo el tiempo de inactividad.