斩波调速器使用及故障处理

矿用隔爆型IGBT斩波司机控制器使用及故障处理讲座第一部分斩波司机控制器基本原理及主要部件一、工作原理二、主要部件介绍1、IGBTIGBT是由场效应晶体管与大功率晶体管相结合的全控功率开关元件，其开关频率高，驱动功率小，当栅极施加+15V时，器件即导通，施加0V或-15V时，器件即关断。它是目前世界上优秀的电子功率开关器件，广泛用于调速器和变频调速器等大功率电力电子设备中。1.2IGBT好坏的判断1.2.1、首先将控制端g、e用铜线接短接，用500型万用表欧姆档测量，黑表笔（电表内接电池正极）接C极，红笔表接E极，表针不动。然后，黑、红表笔对调测量，表针偏转较大（用X1Ω档时，约10～20Ω），然后拆掉短接铜线，测量控制端，若正反向都不通，即初步判断IGBT正常。1.2.2、用万用表X10K档（内接有9V电池）黑表笔接g、红表笔接e，即在控制端加反向电压，再将黑表笔接C，红表笔接E，此时万用表读数为无穷大，则证明该IGBT控制特性正常。否则，则不正常。1.2.3、用万用表X10K档测试IGBT的g、c、e对底板的绝缘电阻，万用表指针应不动，即为无穷大时为正常。否则，则不正常。1.3、注意事项1.3.1、安装时务必使安装散热板平整，无毛刺；IGBT模快散热面平整、光滑，最好用细砂轻轻打磨，然后均匀涂上导热硅脂，紧固时应对角拧紧螺钉，确保其工作温度能有效地传到散热板上。1.3.2、IGBT的C、E紧固螺钉要带弹垫拧紧，使之与连接铜母线接触面尽量大。1.3.3、IGBT驱动线出厂时均已连接好，请不要随意改动，g、e之间并联电阻应保持完好，固定螺丝应上胶，否则，IGBT通电时极易损坏。1.3.4、架线式调速器续流二极管用IGBT替代时，其g、e之间短接铜片不能松动，更不允许拆除，否则，极易损坏。1.3.5、更换IGBT时，应判断控制驱动盒是否正常，当控制驱动盒损坏，CN5、CN6始终输出高电平时，将继续损坏IGBT。1.3.6、定期检验IGBT安装螺钉、连接母线固定螺钉是否松动，发现松动须及时拧紧。1.3.7、定期清除IGBT电极之间的灰尘，否则电极之间由于爬电距离不够，易拉弧损坏。2光电给定器2.1光电给定器的功能通过调速手柄主轴凸轮联动，当调速手柄进入牵引位时，接通控制驱动盒24V工作电源，通过调节光电给定器操纵件角度的变化，输出0～4V给定电压，实现司机调节机车速度。2.2光电给定器插座接线说明：1脚：黄色24V入微动开关输入端；2脚：兰色24V出微动开关输出端3脚：空脚；4脚：白色0～4V给定电压输出端；5脚：橙色15V入电源输入端；6脚：黑色GND接触端光电给定器2.3光电给定器好坏的判断2.3.1用500型万用表X1Ω或X10Ω欧姆档测量微动开关的通断，若万用表读数很小（几乎为零），则为正常。反之，电阻很大或开路为不正常，需更换。2.3.2当光电给定器接入电路中，插座5、6脚之间有15V工作电源时，调节光电给定器操纵件时，4脚应随操纵件转动角度的变化输出0～4V电压，则为正常。若微动开关刚吸合时，输出端电压高于1V，或随操纵件转动角度变化其输出电压在某一固定值不变，或操纵件调节到最大角度时输出电压仍低于3.5V,则为不正常,需修理或更换。2.4注意事项2.4.1光电给定器检修后重新安装时，需进行调试。应使光电给定器内微动开关在调速手柄转动约40°时吸合（以保证主电源开关组不带电流切换），微动开关吸合时，给定输出电压低于1V，操纵件转动到最大位置时，其输出电压应在3.5V以上，若不对，可适当调节光电给定操纵件的相对位置。2.4.2不要随意打开光电给定器盖板，乱动其部件，特别是遮光板位置，否则，光电给定器工作不正常。2.4.3定期检查光电给定器操纵件固定螺丝是否松动，若松动，请及时拧紧。操纵件滚轮应转动自由，经常施加润滑油。2.4.4定期检查光电给电器内微动开关，弹簧工作是否正常；光电给定器输出电压是否在0～4V之间线性变化。2.4.5定期检查光电给定器插座是否插接牢靠，若松动，请及时处理。3控制驱动盒3.1主要功能：控制驱动盒为调速器的核心部份，由波形发生器、脉宽调制器、给定跟随器、过流放大器、脉冲渐宽电路、欠压保护、过压保护、IGBT驱动及DC/DC供电电源等电路组成。控制驱动盒负责完成调速器的软起动、欠压保护、过压保护、过流保护及IGBT的驱动等功能。3.2控制驱动盒出线端子说明CN1：三芯HT508插座1脚：黄色（V2）欠压、过压取样线，通过取样电阻接+E端2脚：红色（24V）控制驱动盒24V电源输入。3脚：黑色（GND）24V电源接地线。CN2：四芯HT508插座1脚：黑色（GND）光电给定器接地线2脚：白色（ADJ）0～4V光电给定器给定电压输出端。3脚：V1，与4脚短接4脚：棕色（+15V）光电给定器电源输入端。CN3：四芯HT508插座,与主机右边的电流传感器相连。1脚：红色（+15V）电流传感器Ⅱ正电源+2脚：黄色（-15V）电流传感器Ⅱ负电源-3脚：绿色（IM2）电流传感器Ⅱ输出端IM24脚：黑色（GND）电流传感器Ⅱ接地端GNDCN4：四芯HT508插座,与主机左边的电流传感器相连。1脚：红色（+15V）电流传感器Ⅰ正电源+2脚：黄色（-15V）电流传感器Ⅰ负电源-3脚：绿色（IM1）电流传感器Ⅰ输出端IM14脚：黑色（GND）电流传感器Ⅰ接地端GNDCN5：四芯HT508插座,与主机右边的IGBT相连。1脚：绿色接右边IGBT集电极C2（内串有一个隔离二极管）2脚：空脚3脚：黑色接右边IGBT发射极E24脚：红色接右边IGBT控制极G2CN6：四芯HT508插座,与主机左边的IGBT相连。1脚：绿色接左边IGBT集电极C1（内串有一个隔离二极管）2脚：空脚3脚：黑色接左边IGBT发射极E14脚：红色接左边边IGBT控制极G1说明：由于蓄电池式调速器只有一个电流传感器，因此CN4不用，同时早期调速器由于没有设置电压保护，故CN1的1脚空开不用。3.3控制驱动盒好坏的判断控制驱动盒的正常与否，可以通过观察+15V、-15V绿色指示灯和驱动指示红灯T1、T2来判断。当CN1的2、3脚有24V电压输入时，绿灯全亮，而红灯不亮时，则一般正常；红、绿灯全不亮时，则控制驱动盒坏；绿灯亮，红灯也亮时，应检查IGBT或IGBT驱动线中隔离二极管是否开路，若IGBT或IGBT驱动线中隔离二极管均正常，则控制驱动盒坏。3.4注意事项3.4.1控制驱动盒内可调元件在出厂时已用仪器调好，切不可无根据调试，否则破坏整机性能。3.4.2架线式调速器更换控制驱动盒时，CN3与CN4、CN5与CN6绝对不能插错，否则无电流保护，易损坏主功率元件（IGBT）。3.4.3更换控制驱动盒时，应判断IGBT正常后，才能更换。否则，当IGBT的G、C击穿时，高压将IGBT的G极串入，继续损坏新的控制驱动盒。3.4.4控制驱动盒应检测完好才能投入使用。特别应测量CN5、CN6的G、E端驱动电压，该电压应随给定电压ADJ变化而变化，若该电压为高电平不变化，也将其接上使用的话，将继续损坏IGBT的功率元件。3.4.5定期检查控制驱动盒插座是否插接牢靠，若松动，请及时处理。4辅助电源4.1辅助电源的功能4.2辅助电源插座接线说明1脚：红色电源输入端；3脚：兰色24V输出端；4脚：黑色公共接地端；2、5、6脚：空脚90V、110V、140V、192V辅助电源：1脚：红色电源输入端；2脚：兰色24V输出端；3脚：黑色输出电源接地端；4脚：黑色输入电源接地端4.3辅助电源好坏的判断4.3.1观察辅助电源输入指示灯红灯和24V输出指示绿灯，当红灯和绿灯均亮时，一般为正常。4.3.2当输入指示灯红灯不亮时，用万用表电压档测量1、4脚之间有无输入电压，若有，则辅助电源坏（红灯自身损坏除外）。若无，则检查插座是否接触好，电源输入电路是否断开；若红灯亮而绿灯不亮，用万用表测量有无24V输出，若无，则辅助电源损坏。4.4注意事项4.4.1250V和550V辅助电源输入正端应接相应的限流电阻，并经常查其阻值是否变化，有任何变化均需更换，以免扩大故障范围，造成不必要的损失。4.4.2蓄电池用辅助电源，当电源输入指示灯亮，而24V绿灯不亮时，应检查是否由于蓄电池电压过低，辅助电源停止工作。若是，则请及时充电。4.4.3定期测量辅助电源输出是否正常，若低于18V，则需更换，否则影响控制驱动盒的正常工作。4.4.4定期检查辅助副本电源插座是否插接牢靠，若松动，请及时处理。第二部分斩波司机控制器使用中的注意事项第三部分常见故障诊断与处理一、整机故障判断当机器工作出现异常时，应立即由专业维修人员进行维修。维修人员应询问并记录清楚故障现象，再根据以下维修方法进检修。检修前务必先断开主电源，同时将储能电容储存的电量放完后，方可操作。维修时，切记盲目更换元件，应根据电气原理分析，找出故障部位，分析损坏原因。常用检测仪器仪表：500型万用表；31/2数字万用表；兆欧表。1、主电路部分1.1首先检查主电源：从受电弓→空气开关→平波电抗器→司控器内防反二极管D0SK1、SK2接触组→主机箱内+E端是否接通，地线是否与机车接地良好。1.2观察电网指示灯（红色）、24V指示灯（绿色）是否点亮。若不亮，则检查限流电阻是否损坏，以及检查相关的线路是否断开，否则更换辅助电源。1.3打开主机箱盖，检查控制驱动盒±15V、三只绿色指示灯是否亮。若全亮，则说明控制驱动盒电源正常；若不亮。则检查CN1脚插座+24V脚有无24V电压，若有，则更换该控制驱动盒；若无，则检查司机控制器内光电给定器的微动开关是否正常，相关线路是否断开。1.4检查电网电压是否正常，调速器是否因电网欠压或过压，保护电路动作所致。1.5光电给定器无0～4V输出。解决方法：检查光电给定器及插座，以及相产关线路，或更换光电给定器。1.6检查与电机相连电路是否断开；相对应的接触组是否接触良好；电机线圈及碳刷是否出现短路、开路，可切换单机分别检查。1.7检查主机箱内IGBT或串联在IGBT驱动（绿）线中隔离二极管是否开路。若是，此时控制驱动盒红灯闪烁，则更换IGBT或隔离二极管。1.8IM端输出为高电平，电流传感器无负电压，接地线断开或电流传感器损坏，传感器输出端IM电压高于限流保护值。解决方法：检查CN3、CN4插座是否接触良好，将其线路接好，或更换电流传感器。1.9控制驱动电路坏。解决方法：更换控制驱动盒。2机车能调速，但牵引力不足（与正常时比较）2.1机车超载运行。解决方法：减轻负荷。2.2机械故障，制动闸瓦未完全松开。解决方法：松开制动闸瓦。2.3电流传感器负电压低于—9V或电流传感器损坏。解决方法：更换控制驱动盒或电流传感器。2.4光电给定器输出电压不能达3.5V。解决方法：调整光电给定器操纵件位置，或修理更换光电给电器。2.5一个电机工作或调速器只有一边工作。解决方法：检查不工作的电机、调速器，以及相关电路。3调速器失控：当司机控制器调速手轮刚进入调速位时，机车突然进入全速的现象即为失控。3.1电容组件松动或其它原因引起IGBT击穿，可切换单机检查。若击穿，则更换IGBT，紧固电容组件。3.2光电给定器弹簧断或光电给定器电路损坏，致使微动开关SK8动作时给定输出高于3.5V。解决方法：更换弹簧或光电给电器。3.3电机线圈S1-2或C2-2接地。解决方法：按规定检修电机或检查与线圈相关电路。3.4SK3或SK4接触组触头粘连。解决方法：更换接触头或接触组。4机车能耗制动不起作用。4.1机车速度不够。4.2制动电阻R4、R5、R6开路或相关线路断开。解决方法：更换电阻，接好线路。4.3SK3、SK4、SK5、SK6、SK7接触组在制动位时，未能接触好。解决方法：及时处理，使其接触良好。5当受电弓接触架线时，司机室内空气开关迅速跳闸。5.1主机箱内电容击穿或IGBT与续流二极管同时击穿。解决方法：更换电容（电容组件）或IGBT、续流二极管。5.2电机线圈、制动电阻与外壳绝缘不够或电机线圈直接接地（要S1-2和C2-2除外）。6注