ACS6000中压交流传动中IGCT及二极管的检测方法

ACS6000中压交流传动中IGCT 及二极管的检测 ABB 在制造大功率变频器方面有着丰富的经 验，而且在先进技术的研究、开发和应用方面始终 处于领先地位 。 ACS6000 中压交流传动代了 ABB 最先进的变频器技术，由于采用了 DTC(直接 转距控制)、IGCT(集成门极换流晶闸管)、公共直流 母线等关键技术，其中，IGCT 是 ABB 公司专为中 压变频器开发的功率半导体开关器件,它基于非常 成熟的 GTO （门极关断晶闸管） 技术同时具有比 GTO 更快的开关速度，所以 ACS6000 传动具有在 变化负载的情况下快速而精确的转矩和速度控制、 可实现四象限运行、低能量消耗等优点，因而在船 舶业、石油和天然气工业、冶金和采矿业等领域中 被广泛应用。 厦顺铝板带项目 2300 冷粗轧机的主传动装置 采用了 ABB 公司的 ACS6000 变频器， 它由 ARU (有源整流单元)、COU(控制单元)、INU(逆变单元)、 CBU(电容组单元)、WCU(水冷单元)、EXU(励磁单 元)等组成，其视在功率为 7KVA。 ACS6000具有比 较完善和详细的诊断功能 ，IGCT 和二极管是 ACS6000 中 ARU 和 INU 相模块中的核心部件， 如果 系统出现 “INT0 ShortCircMinus”、 “INT0 ShortCircPlus”、“NR1-ShortCircuit”或 “Fault Phase U Open/No Ctrl” 等故障信息时， 应该首先检查 IGCT 是否正常； 而当出现 “INT1 DiodeFault”、 “INT2 DiodeFault”或“INT0 ShortRecDiod”等故障 信息时，则应重点检查二极管，下面就日常维修中 可能出现的 IGCT 及二极管的检测方法、步骤及注 意事项做详细介绍。 安全注意事项 由于 ACS6000 是高压装置， 它的额定输入电 压是 3160V±10%， 只有当变频器已被放电或接地 后相模块的 IGCT 或二极管才可以被测试，所以测 试之前需要特别注意以下两点： ●高压可能导致物理伤害及死亡，只有接受过 相关培训的合格人员才被允许进行 ACS6000 的维 护、维修、部件更换等工作。 ●确保 ACS6000 传动装置已经完全放电并且 电源不会被误投入：切断主断路器并锁死，等大约 柯青榕 创新性研究 49 5 分钟后，DC 公共直流母线电容器进行了充分放 电并且 GND-SWITCH UNLOCKED 指示灯亮起 时，将 GND-SWITCH 切换到接地状态。 1.测试需要的材料和工具 长约 2m 带接头的光纤电缆一根和带二极管 测试档的数字万用表一只。 2.IGCT的检测方法和步骤 IGCT 的测试可以在 ARU 或 INU 的相模块 内进行而不必抽出相模块，测试按照以下两个步骤 进行。 （1）步骤 1 ●将 ACS6000 进行放电并接地， 但是保持送 上门极供电电源 （COU 控制柜内断路器 Q1041、 Q1042或 Q1043中的一个，具体参照接线图 1。 ●参照图 1， 检查图中的两个 LED 指示灯是 否都保持常亮（如果只通过耳闻目测就可以看到烧 焦的痕迹或闻到烧焦的味道， 表明 IGCT 已经烧 坏，此时就得更换整个 IGCT模块），检查时注意不 要断开光纤电缆的连接，以防止出现不正常的控制 状态。 ●使用万用表直流电压档测量门极和阴极之 间的电压： 手持一个表笔对着阴极侧的冷却器，另 一个表笔对着门极侧的螺丝头，预期测量结果大约 为-20VDC（参照图 2）。为了避免门极和阴极（或阳 极）之间出现短路现象，建议使用短而尖的表笔。 ●断开门极单元的供电电源。 ●等大约 20 秒， 让门极单元的电容器充分放 电后再进行步骤 2的测试。 （2）步骤 2 ●确认门极单元的电源已被切断。 ●切断柜子内 INT 板（接口板）的辅助供电电 创新性研究 图 1 IGCT 图 2 IGCT 测试 50 源。 ●连接临时光纤电缆， 光纤的一端连在门极 端，另一端连接 INT板的持续光源发射器。需要注 意的是，在 ARU 柜子内，光纤连接的是 INT 板的 A714 端口，而在 INU 柜子内，连接的则是 INT 板 的 A712或 A713端口。 ●接通门极单元的辅助电源。 ●接通 INT 板的电源以产生对 IGCT 的持续 光。 ●测量门极和阴极之间的电压，预期测量结果 大约为+0.7VDC（参照图 2）。 ●断开辅助电源。 ●断开临时光纤电缆的连接，重新连接原来的 光纤电缆。 ●送上辅助电源， 等大约 20秒直到门极单元 的 LED指示灯亮起。 整个测试过程要求严格按照以上步骤的先后 顺序进行，以避免对 IGCT造成不必要的损害。 结论：如果步骤 1和步骤 2的实际测量值与预 期测量结果相符或非常接近， 则表明 IGCT 完好， 此时就要从其它方面入手排除故障，否则基本上可 判定 IGCT 已经损坏， 这就需更换整个 IGCT 模 块。 如果不确定 IGCT是否真的已经损坏，可以采 用相同方法测量同一相模块或其它相模块中的 IGCT，然后将测量的结果进行比较，就可以容易地 得出结论。 二极管的检测方法和步骤 为了测试二极管，需要把相模块从母排连接器 上断开，但是因为二极管能够从相模块的前面被接 触到，所以测试过程中不必移动水管、光纤和门极 供电导线的位置。 1. 将 ACS6000放电并接地。 2. 断开辅助电源。 3. 取下相模块两侧底部的两个固定螺栓。 4. 将相模块从后面母排连接器上分离： 把模 块拉至柜子的前面直到它下面的水管刚刚接触到 支撑框架（参照下面图 3中的圆圈）后停止，拉出相 模块时要特别留意不要损坏光纤电缆及门极供电 导线。 5. 确认相模块已经完全从总线连接器上断开。 6. 使用万用表打到二极管校验模式和合适的 表笔检测二极管，正常的测量结果为 0.2-0.3V。 结论 如果测量的实际值超出了以上的范围，基本上 表明二极管已经损坏了，如果不确定二极管是否真 的已经损坏，可以采用相同方法测量同一相模块或 其它相模块中的二极管，然后将测量的结果进行比 较，就能得出结论。 总之，ACS6000 变频器在厦顺铝板带冷粗轧 机上已经持续运行了将近两年的时间，其整体性能 还是相当稳定、可靠的。 （作者单位：厦门厦顺铝箔有限公司） 参考文献： [1]原魁，刘伟强．变频器基础及应用[M]．北京：冶金工业 出版社，2005. [2]ABB技术样本,3BHS132322ZEBE01.REVB [3]李洪剑,王志强,余世科．IGCT及IGCT变频器[J].半导 体技术，2004,29(5). 图 3 拉出相模块 创新性研究 51