逆变器IGBT损坏原因分析及处理

1前言

莱钢型钢厂大型生产线传动系统采用西门子

SIMOVERT MASTER系列PWM交-直-交电压型变频器供电，变频器采用公共直流母线式结构；冷床传输链采用4台电机单独传动，每台电机分别由独立的逆变单元控制，逆变单元的控制方式为无速度编码器的矢量控制，相互之间依靠速度给定的同时性保持同步。自2005年投入生产以来，冷床传输链运行较为稳定，但2007年2月以后，冷床传输链逆变单元频繁出现绝缘栅双极型晶体管（Insolated Gate Bipolar Transistor，IGBT）损坏现象，具体故障情况统计见表1

由表1可知，冷床传输链4台逆变器都出现过IGBT损坏的现象，故障代码是F025和F0272原因分析

1）IGBT损坏一般是由于输出短路或接地等外部原因造成。但从实际情况上看，检查输出电缆及电机等外部条件没有问题，并且更换新的IGBT后，系统可以立即正常运行，从而排除了输出短路或接地等外部条件造成IGBT损坏。

2）IGBT存在过压。该系统采用公共直流母线控制方式，制动电阻直接挂接于直流母线上，当逆变单元的反馈能量使直流母线电压超过DC 715 V时，制动单元动作，进行能耗制动；此外挂接于该直流母线上的其他逆变单元并没有出现IGBT损坏的现象，因此不是由于制动反馈过压造成IGBT烧坏。

3）由于负荷分配不均造成出力大的IGBT损坏。从实际运行波形上看，负荷分配相对较为均匀，相互差别仅为2%左右，应该不会造成IGBT损坏。此外，4只逆变单元都出现了IGBT损坏现象，如果是由于负荷分配不均造成，应该出力大的逆变单元IGBT总是烧坏，因此排除由于负荷分配不均造成IGBT损坏。

4）逆变单元容量选择不合适，装置容量偏小造成长期过流运行，从而导致IGBT烧毁。逆变单元型号及电机参数：额定功率90kw，额定电流186A，负载电流169 A，短时电流254 A，中间同路额定电流221 A，电源电流205 A，电机功率110kw，电机额定电流205 A，电机正常运行时的电流及转矩波形如图1所示。

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