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摘要：在變頻器igbt開路故障診斷方法的分析和研究中，通過對其概念、系統組成對變頻器IGBT開路故障診斷方法進行分析探索。

關鍵詞：變頻器IGBT；開路故障；診斷方法

引言：

社會進程的過程中，為使生產效率提高，人們研究、開發出了現代化的調速系統，而其實際控制整體生產進程的“變頻器”也成為整體電子系統的核心組成部分，但由于其是由逆變器和電動機構成的生產傳動系統，在電磁環境的影響下也極易受到影響。而在現實的工業生產過程里，生產工藝系統的運轉是不允許出現停機現象的，由此，人們也對系統自動維護性、生產能力等提出了更高的要求，在整體系統不會出現生產指標降低或故障的情況下，實現企業自身的經濟效益和社會效益的提升。

一、變頻器IGBT概念

IGBT即指絕緣柵雙極型晶體管（如圖一），其是由雙極型三極管（BJT）和絕緣柵型場效應管（MOS）進行組合的復合全控型電壓驅動式功率半導體器件，其晶體管在具備高輸入阻抗（MOSFET）和低導通壓（GTR）降優點的同時。如出現飽和度（GTR）降低，其載流密度就會增大，但電流會呈現增加的狀態；反之，相應的驅動功率出現最小值，則其開關的速度也會相對較快，但在現實導通管道的壓力降低難度也會隨之增加，對應的流速密度降低。而在現實的變頻器IGBT的現實應用中，通過兩個門極（G）管體優勢的對應電流傳輸的控制，也能使驅動功率和總體飽和壓同比常規的診斷方法有更為直接有效的功率降低。而目標的實現也是通過現實生產設備運轉中，對常規直流電壓進行電伏功率的變流系統的控制，相關的傳輸量一般維持在六百伏及以上，并在電壓傳輸的過程里對交流電機、變頻器、開關電源、電路等領域進行聯動管理。這之中，變頻器就被作為現實電壓能源轉換和傳輸的核心部件，即我們常規意識中的“中央處理器”；而相應部件的應用也被作為我國產業發展的重要戰略目標，并在電網、航空航天、電動汽車等新型能源裝備領域中被廣大用戶所應用和接受[1]。

二、機組的電控系統構成

（一）變頻器IGBT結構

如上圖所示，在雙極型晶管體中，N+區在N極溝道中屬于增強源區絕緣柵的電壓增強階段，依附于其表面的電極也被相關人員定義為原極（即發射極）；基極被稱為電極漏區；器件控制區為柵區，在其表面的電極為柵極（G）。在實際進行運轉的過程里，其溝道的出現是通過柵邊界的對流回路構成的；在兩極電極通過P型區域過程的亞溝道區的形成中，電極通過另一側的漏區地帶進行對應區域的電極注入，而這樣的形式也是變頻器IGBT開路器獨有的功能區。在綜合形成統一PNP雙極晶體管體中，對空白區間或停滯區間進行漏極的導電調制，也是有效降低器件常規狀態電壓極的有效措施[2]。

（二）工作特性

1、靜態特征該狀態特征主要由伏安、轉移這兩種特性構成。前者是以柵源電壓（Ugs）為參變量（Id）時，對相應的漏極電流和柵極電壓曲線變化的關系展示。在與其它的設備特性對比中，其與MOSFET的轉移特性基本相同；即在柵極電壓小于開啟電壓輸出時，扁平器的開路接口處于關斷狀態。而在電壓流通過漏極電流管轄范圍之內時，兩者的關系又呈現線性的正向比關系，為此在漏極電流的限制設定電壓值時，相關操作人員一般采用十五伏左右的電流進行設備運行[3]。

2、動態特征動態特性又稱為開關特性，其內容也被分為開關速度和開關過程中損耗兩部分。即是指漏極電流與漏源電壓之間的動態關系。關斷操作流程不需要負柵壓來減少關斷時間，但關斷時間會隨著柵極和發射極并聯電阻的增加而增加，而此時，通態電壓的公式由JI結數值為0.7至1V的正向電壓、擴展電阻的壓降及溝道電阻構成。通態電流的公式則由流過MOSFET的電流為實際計算單位。由于N+區的電導調制效應，其IGBT通態壓降小。當IGBT處于斷態時，也只會形成很小的泄漏電流[4]。

三、變頻器IGBT開路故障診斷方式

在實際的生產故障分析中，我們知道造成故障的原因的是多種多樣的，如：提升機頻繁電控故障、電控柜內里積塵導致的散熱不良、本身工作環境溫度高等。可以說；生產電機構建的控制系統中，一旦其中的某一功能單元或元器件出現故障或短路其都有可能會導致生產故障的出現，而變頻器在整體控制系統中，出現故障的概率都會遠高于其他設備運行組件。在變頻器的現實運轉過程中，逆變器在整體的電流傳出中的開路故障占比重較高；由此，在現實的故障診斷方法的開展中，其現實研究的故障問題就是對高故障容限制變頻器問題進行實際實踐和問題解決方案和措施的提出。用常規思路來理解就是在變頻器IGBT出現更大電流的直線流通中產生過流故障的因素較高，在電機電流同比的直流電流分支流量，使機組轉矩減小、發熱、絕緣損壞等問題出現，甚至是重大安全事故的發生；為此，操作管理人員就要在檢測故障的同時，采用橋臂冗余、四開關等方式繼續安全容錯運行[5]。

結束語：

通過對變頻器IGBT結構運作和開路故障診斷方法的分析、探究，我們也在實際實踐的過程中，發現工業生產工作開展期間，其生產系統出現故障的診斷方法。在進行了相關內容分析后，研究人員也就生產環節提出了變頻器故障的預防措施，如：修正電控參數，完善保護范圍、增強維護人員及操作司機的技術素質、改善電控室的降溫方法等。在變頻器IGBT運轉出現故障的同時，操作管理人員能在及時分析故障原因的過程中，采用對應有效的措施進行設備正常運行的保障和最大經濟效益化的實現。

參考文獻：

[1]于泳，蔣生成，楊榮峰，等.變頻器IGBT開路故障診斷方法[J].中國電機工程學報，2011，（9）：30-35.

[2]曲亞男.變頻器IGBT開路故障診斷方法[J].電子制作，2014，（19）：17-17.

[3]中國礦業大學.一種三電平有源濾波器IGBT開路故障定位方法：CN201610404628.7[P].2016-11-09.

[4]哈爾濱工業大學.變頻器三相逆變橋IGBT開路故障診斷方法：CN201010540367.4[P].2011-05-11.

[5]蔣生成.變頻器故障診斷及容錯控制[D].哈爾濱工業大學，2012.

作者：胡修梅 單位：魯中中等專業學校（魯中高級技工學校）