高压变频器功率单元驱动板故障分析及治理

冶金动力METALLURGICALPOWER2017年第8期总第210期高压变频器功率单元驱动板故障分析及治理赵鹏，张攀，王乐（宝钢集团宁波钢铁有限公司能源环保部，浙江宁波315807）【摘要】通过对高压变频器功率单元驱动板故障的实体痕迹分析，确定出了故障的原因，找出了解决问题的办法，保证了高压变频器的安全可靠运行。【关键词】高压变频器；功率单元；驱动板；电源模块【中图分类号】TM344.6【文献标识码】B【文章编号】1006-6764(2017)08-0012-02FailureAnalysisofZinvertHighVoltageInverterPowerUnitDriverBoardandTreatmentZHAOPeng，ZHANGPan，WANGLe(EnvironmentalandEnergyDepartmentofNingboIron&SteelCo.,Ltd.,BaosteelGroup,Ningbo,Zhejiang315807,China)【Abstract】Throughtraceanalysisofapowerunitdriverboardfaultofhighvoltagefre-quencyconverter,thecausesofthefailurewereidentifiedandsolutiontotheproblemwasfound,ensuringsafeandreliableoperationofthehighvoltagefrequencyconverter.【Keywords】highvoltagefrequencyconverter;powerunit;driverboard;powersourcemodule前言2012年12月8日20：10分左右，轧钢粗轧、精轧、炉区高压冷却水8D3水泵高压变频器故障跳机，造成热轧主线停机40min左右，此类故障在2011年的11月份和2012年的4月份、7月份都发生过，且是在不同的高压变频器上（此系列高压变频器共有5套），故障现象和故障原因相似，都是高变频器的功率单元驱动板上的一个二极管烧毁，更换新的备件后变频器恢复正常运行，故障均造成轧钢主线停机几十分钟至一个多小时不等。1故障概况宁钢轧钢水处理共装有Zinvert系列高压变频器5套，分别用在轧线的辊道高压冷却、高压除磷、侧喷等水处理设备上，其中A8H1500/10Y（1250kW）：1套；A8H630/10Y（500kW）：2套；A8H500/10Y（400kW）：1套；A8H450/10Y（355kW）：1套，A8H1500/10Y（1250kW）这套高压变频装置发生过两次同类故障，A8H630/10Y（500kW）发生过一次，还有一次是发生在A8H450/10Y（355kW）上，具体处理步骤如下：（1）首先对8D3高压柜综合保护装置进行了检查，保护装置中没有发现故障记录，高压柜处于分闸状态，排除高压柜到高压变频器之间的电缆和高压柜本身的故障。（2）检查高压变频装置时，在高压变频装置的故障记录中显示有“E108”（单元驱动保护故障）故障代码，故障代码记录时间和事故发生时间一致。（3）对8D3电机进行绝缘测试时，绝缘阻值为：A相对地绝缘为2000M赘，B相绝对地绝缘为2000M赘，C相对地绝缘为2000M赘，电机绝缘状良好。（4）故障范围缩小到高压变频装置本身，在检查到高压变频装置的功率单元时，发现A相的第6个功率单元指示灯全灭，其余装置内的模块及指示均正常，对该功率单元模块供电电压进行测量为AC20V，示值正常。（5）高压变频器故障时，控制器记录的数据，故障类型：单元驱动保护，输入电压：9.61kV、9.62kV、9.63kV，输入电流：27.9A、27.5A、27.2A，输出电压：8.19kV、8.17kV、8.16kV，输出电流：39.2A、39.8A、38.7A，功率单元体信息：A6：7000（其他均为0000）直流电压：900V左右。确定为A相第6个功率单元故障导致此次跳12冶金动力METALLURGICALPOWER2017年第8期总第210期机，更换功率单元后变频器恢复运行。2故障原因分析2.1故障点确定（1）对单元体进行常规的外观目检，发现驱动板电源模块U15处TVS2稳压管烧断开，电路板电源输出部分存在烤黄现象；用万用表检测IGBT等器件各点阻值，未发现其他问题。（2）检查给单元体通控制电源，测试驱动板波形输出无异常，将单元体带负载进行测试无异常。2.2故障原因分析（1）驱动板电源部分设计原理：变频驱动板电源由高隔离变压器提供，变压器供电到驱动板上经整流桥整流后供给两个电源模块U15和U16，两个电源模块输出并联，互为冗余和备用，其电路如图1。每个模块通过瞬态抑制二极管