1、變頻器一體化功率模塊的局部修復一、概述：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。進行局部修復與代換，顯然會大大降低維修成本。本人在數年前即從事過這類一體化模塊的局部性修復，有幾例是較為成功的，但也有數例是失敗的最終還是又更換了一體化模塊。這種修復方法，我又稱之為“省錢的修理方法”，乍看來，

2、確實是大幅度降低了維修成本，形成了較大的利潤空間。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，也就是我說過的，只能將其作為應急修復手段，并不積極提倡與推廣的原因。降低元件性能指標下的“省錢”的修理，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。整流或逆變電路的局部性損壞，是不是可用分立元件取代，達到降低維修成本的要求？以我個人的維修經驗來看，尚不能給出一個明確

3、的結論。 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。 想到用省錢的方法修復集成型模塊，是在幾年前7.5kW小功率機型為宜。電磁爐的配件中，整流橋IS2510，額定電流25A，反向耐壓1000V，全塑封，可涂覆導熱硅脂后，直接攻絲（或用2。5mm的鉆頭打孔，用3mm的螺紋釘直接旋入）固定在模塊散熱器上；IGBT管子25N120，額定電流25A，反向耐壓1200V。安裝時須在管子與散熱器之間加裝絕緣片。整流器與IGBT管子引腳圖如下：圖1 電磁爐功率配件引腳圖 說明一下，本文只是提出這樣一個模塊修復方法

4、，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。二、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

5、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。 逆變電路的修復會牽涉以下幾方面

6、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100調整為75或51。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

7、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。不可一味地追求省錢。 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IGB

8、T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。三、修復實例：圖2 圖2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。故障實例1： 康沃CVF-G3.7kW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，

9、負荷較輕。修復方法（見圖3）如下： 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。 整改電路見下圖。圖3 模塊內部整流電路損壞后的整流整改電路之一故障實例2： 一臺阿爾法ALPHA2000 2.2kW變頻器，運行中電源開關跳閘，無法合閘運行，送修。測量R、T、S端子電阻，T、S端子間短路、S、P，T、P之間短路，S、N

10、，T、N之間斷路。用戶聲明，貴了不修，只愿出到300元左右的修復費，修后能使用半年就行。 細致檢測模塊內部逆變電路部分，和儲能電容，沒發現什么問題，直接向直流回路送入直流500V供電，做啟動運行試驗，正常。判斷故障只出在模塊內部整流電路，又據所測量的內部整流橋的短路和斷路情況，決定從外部搭接兩片IS2510整流電路，將機器修復。不用單只整流管的目的，是整流橋元件，為片式塑封，并有固定孔，利于工作中的散熱和固定。圖4 模塊內部整流電路損壞后的整改電路之二 以上兩例功率模塊的局部維修，光是修復了整流電路，修復成功率較高。一體化模塊，內含溫度檢測電路，經兩個端子引出模塊溫度檢測信號，當模塊內部整流電

11、路或逆變電路損壞時，有可能波及到溫度檢測電路也同時損壞，也可用外加溫度檢測電路來實施修復。常見模塊溫度檢測電路形式有以下幾種：圖5 模塊內部溫度檢測電路的信號電路 模塊內部由熱敏電阻等元件構成模塊溫度檢測電路，輸出的是線性電壓溫度信號。信號輸出后有的直接輸入CPU引腳，有的經后續溫度檢測電路進一步處理后，再送入CPU電路。東元7300PA 3.7kW變頻器的模塊溫度檢測電路，逆變模塊的兩個引腳T1、T2為模塊溫度檢測信號輸出腳，T2腳直接接地，T1腳接入一只+5V的上拉電阻，電路正常和模塊溫度在正常范圍內時，T1腳電壓幅度較低，當模塊溫度異常上升時，T1腳電壓上升至一定幅度后，變頻器報出模塊過

12、熱故障，變頻器自動停機。故障實例3：一臺東元7300PA 3.7kW變頻器，檢查集成型模塊局部損壞，進行了相應的修復后，上電，變頻器報過熱故障。測量T1腳電壓為+5V，判斷為內部溫度檢測電路損壞，誤輸出超溫信號，使CPU報出過熱故障。試用導線短接T1、T2端子，再上電啟動變頻器，能正常運行。因模塊的其它部分已經修復，因溫度檢測電路故障即更換模塊有些可惜。故加裝了下圖虛線框內電路，將該臺變頻器成功修復。本電路雖將溫度線性信號變為了溫度開關信號，但不影響正常的超溫起控。對于變頻器上電，散熱風扇即投入運行的機器，沒有什么影響。需注意的是：若風扇的運轉是取快于此路溫度檢測信號，則改裝后，CPU誤認為環

13、境和模塊溫度極低，使風扇不能投入運轉?？梢远探语L扇的控制電路，強制風扇上電即行運轉。此種“省錢的”修理方法，只能做為應急修復手段。當對變頻器進行某一電路改動后，可能會同時牽涉到幾個環節，要考慮周到，不能貿然下手。不能單求降低維修成本，而埋下更大的故障隱患?！笆″X的和應急的修復方法”，僅作為修理中的參考和特殊情況下的應急措施，本人并不提倡將其作為常規“嫌錢”的手段！對于變頻器的應急修理，也有個因地制宜的問題，需具體情況具體對待。圖5 模塊內部溫度檢測電路的應急修復故障實例4： 一臺康沃CVF-G 3.7kW變頻器，上電啟動，跳OC故障。將逆變電路的正供電銅箔條從DKD*處切斷（參考圖2.19），

14、為逆變電路送入直流24V供電，強制切斷驅動電路返回CPU的OC信號（具體操作見驅動電路的維修一章），使六路激勵脈沖正常加到六只IGBT的觸發端子上。檢測與判斷U相上臂IGBT管子的C、E極間開路。用2只IGBT管子搭接U相電路（虛線框內電路），將一體化模塊成功修復。圖2-22模塊逆變電路的局部修復電路一故障實例5： 一臺阿爾法ALPHA2000 5.5kW變頻器，測量U、V輸出端短路。進一步檢測U、V與N之間短路，與P之間正反向電阻正常。判斷模塊內部的Q2、Q4兩只IGBT短路。繼而切斷逆變電路的供電，送入24V直流電源，檢測W相輸出正常。阿爾法APHA2000系列變頻器，似乎比較適合用分立元件搭接逆變電路，即便是整體改裝的成功率也較高。算是一個特例了，這個秘密一般人我不告訴。圖2-23 模塊逆變電路的局部修復電路二 對逆變電路進行局部修復后，出現較多的問題是：在維修部空載或輕載運行時，表現正常。但現場安裝運行