HINV高压变频器维修方案.doc

HINV高压变频器维修方案一、 概述1、 高压变频系统维护意义贵公司所使用的北京动力源公司生产高压变频器在国内市占有率很高，虽然每台变频器的应用行业和应用场合不同，但是它们的重要性都是毋庸置疑的，由于大功率高压变频器应用的部位都是生产系统的关键部位，它的稳定运行决定着行业安全和稳定。由于设备长时间的连续运行，从环境的温度，湿度，洁净度，负荷度，元件老化程度等的不同，设备也会出现不同的故障，及时的有效的对故障变频器进行维修维护会对生产带来有效的保障。二、 解决方案针对贵公司使用的北京动力源HINV系列高压变频器型号为HINV-10/1460B发生的故障我们给出如下维修维护翻案。 首先是故障单元的处理，本次确定的故障单元共有6台，分别位A1、B1、C1、A2、B2、C2，这6台单元需要返回我们公司本部进行系统维修，对故障单元进行检测，损坏的元器件进行复原或者更换，在对修复的单元进行带载实验，周期大约7个工作日，合格后将修复单元返回，我们会给出相应的检测合格报告。可以说此次维修设备过程中故障单元的维修是重中之重，同样也是最大的技术难关。下面具体介绍下这6个单元的调试过程：1. 适用范围 适用于HINV系列高压变频器的功率单元的调试。2. 仪器设备及工具 功率单元调试检验工装 1台 3相调压器（10kVA） 2台 负载电抗（100A/4mH） 功率单元额定电流80A时，每个功率单元用1个负载电抗，当额定电流超过80A时，负载电抗并联使用 1组 数字万用表（UT56） 1块 扳手、改锥等工具 1套 隔离示波器（TEK TPS2012，2根1KV探头，电流探头） 1台 钳形电流表（YF-800型） 1块 数字测温枪（Raytek MT） 1个 离心风机（130FJ1 0.5A 85W 苏州电信电机） 1台 风速仪（AM-4202） 1块3. 调试过程 进入电气调试阶段的功率单元应当通过装配检验，具有装配检验合格的质量跟踪单。 电气调试过程分为调试准备、空载性能调试、空载高温老化和负载调试。4. 调试人员要求4.1 调试过程中应有2名或2名以上调试人员操作。4.2 调试人员应认真阅读安全生产规程、JS-HINV-16功率单元调试通用工艺和附：功率单元调试工装台使用说明书，并熟练操作功率单元调试工装台。4.3 测试时请严格按照规定步骤和项目进行测试。4.4 调试人员操作过程中勿触及功率单元机壳。5. 调试准备5.1 工艺检查 在功率单元每次上电调试前需要作工艺检查。 5.1.1 螺丝紧固检查 功率单元内半导体功率器件、电解电容器（组件）和结构件螺丝紧固合适，不得松动。5.1.2 检查导热硅脂涂敷 功率单元内半导体功率器件应均匀涂敷导热硅脂。5.1.3 接线正确性检查 功率单元内连接线连接牢固，无受力脱落的现象。5.1.4 功率单元机箱内检查 功率单元内部的接线固定合理，机箱内没有异物。5.1.5 驱动电阻检查 功率单元中单元控制板的IGBT驱动电阻匹配符合JS-HINV-06 IGBT驱动电阻器匹配通用工艺要求。 图1 功率单元和功率单元调试工装调试接线图5.1.6 空载调试接线 功率单元和功率单元调试工装空载调试接线见图1，输出不接电感负载。5.1.7 负载调试接线 功率单元输出和负载电抗接线见调试接线如图1。 5.2 电路和机箱箱体间电阻检查5.2.1使用万用表欧姆2M档，测量功率单元的直流母线正极和机箱之间电阻值100K；5.2.2 使用万用表欧姆2M档，测量功率单元的直流母线负极和机壳之间电阻值100K；5.2.3 使用万用表欧姆2M档，量测单元控制板接机箱电阻的管脚和机壳之间电阻值300K。5.3 功率单元调试电压 不同型号功率单元调试额定电压的规定及母线直流电压欠压点和直流过压点见表1 表1：功率单元电压等级 交流/直流电压 （V） 型号交流输入 （V） 直流母线（V）直流欠压点（V）直流过压点（V）BND-5775778005201100BND-750721102052013006. 空载性能调试 功率单元初次上电使用调压器升压上电的方法。6.1 功率单元上电延时功能测试 用万用表检测功率单元正、负母线DC电压范围，应为额定电压2%。单元控制板的电源指示灯（V110绿色）和延时指示灯（V109黄色）应同时亮，延时约26秒，延时指示灯（V109黄色）应熄灭，以下单元控制板的指示灯如图2。功率单元状态和报警/故障LED显示功率单元正常，即只有电源指示灯（V110绿色）亮。 见图2 功率单元指示灯图示 单元控制板的指示灯标号、颜色说明： V101红色灯指示通讯故障； V102红色灯指示过压； V103红色灯指示旁通成功； V104红色灯指示驱动故障； V105红色灯指示过热； V106红色灯指示旁通失败； V107黄色灯指示缺相； V108黄色灯指示欠压； V109黄色灯指示上电延时； V110绿色灯指示工作正常；6.2 母线直流电压显示功能测试 功率单元与调试工装通讯正常。调试工装视窗控制器显示进入“功率单元电压”页面，读取母线直流电压显示值，与万用表实测值误差范围应为15V。 图2 功率单元指示灯图示6.3 电压波形测试 设置工装视窗控制器“基本参数”页面的“基准电压”为550V，空载启动运行功率单元，使用示波器检验功率单元空载输出的SPWM的电压波形，如图3。 图3 功率单元输出电压波形6.4 过热故障和旁通功能测试 功率单元运行，单手使用改锥松开功率单元控制板上测温接线的螺丝，功率单元过热故障指示灯（V105）和旁通成功指示灯（V103）应同时点亮，示波器或万用表显示输出电压为0V。 工装视窗控制器显示过热故障和功率单元旁通成功。 注意：此时功率单元带电，操作要仔细。测试完毕后，将螺丝拧紧。6.5 缺相和欠压故障功能测试 使用调试工装系统复位功能将功率单元复位。断开功率单元输入电源，功率单元先缺相报警，功率单元缺相故障指示灯（V107）点亮，当母线电压继续下降至直流电压欠压点15V时，功率单元欠压报警，功率单元欠压故障指示灯（V108）和上电延时指示灯（V109）应同时点亮。示波器或万用表显示输出电压为0V。 工装视窗控制器显示缺相和欠压故障。不同型号功率单元直流欠压点的数据见表1。6.6 功率单元通信测试（选项） 使用调试工装系统复位功能将功率单元复位。 功率单元停止运行后，拔掉调试工装控制器光纤通信的下行（主控发给单元）通信光纤头（灰色），单元通信故障指示灯（V101）应点亮。 工装视窗控制器显示通信故障。6.7 DC过压和功率单元旁通测试（选项） 根据设计和工艺文件要求安排，技术人员指导下进行。 使用调试工装系统复位功能将功率单元复位。.调整3相调压器，使得DC电压超过DC电压上限。功率单元过压故障指示灯（V102）和旁通成功指示灯（V103）同时点亮，输出电压为0V，功率单元的旁通电路工作。 工装视窗控制器显示过压故障和功率单元旁通成功。不同型号功率单元直流过压点的数据见表1。6.8 功率单元旁通失败功能测试（选项） 根据设计和工艺文件要求安排，技术人员指导下进行。 功率单元上电前，功率单元控制板端子处断开旁路可控硅的门极驱动线，用绝缘胶带对导线（或工装线）作保护。启动功率单元运行，按6.4项要求做功率单元的过热故障，过热故障指示灯（V105）和旁通失败指示灯（V106）应同时点亮，输出电压为0V，功率单元旁通失败。 工装视窗控制器显示过热故障和功率单元旁通失败。 功率单元断电，功率单元直流母线完全失电后，恢复控制板端子处断开的旁路可控硅的门极驱动线。6.9 功率单元驱动故障测试（选项） 根据设计和工艺文件要求安排，技术人员指导下进行。 功率单元上电前，输出端接入负载和随时可执行短路动作的铜导线； 操作功率单元进入运行，执行短路动作，功率单元驱动故障指示灯（V104）和旁通成功指示灯（V103）应同时点亮，输出电压为0V，功率单元的旁通电路工作。工装视窗控制器显示驱动故障和功率单元旁通成功。 注意：由于测试在功率单元运行中，输出短路，注意绝缘和安全。7. 空载高温老化 详细见JS-HINV-18功率单元高温老炼通用工艺要求。8. 负载调试 负载调试按图1接线。8.1 风机冷却 功率单元的负载调试必须有风机冷却，要求风速4m/S，使用风速仪应在功率单元的散热器出风口测量。8.2 额定电流、运行温升测试8.2.1额定电流测试工装视窗控制器设定频率50 Hz，基准电压设定为30V，启动功率单元，从低向高逐步调整基准电压，使得输出电流达到额定电流，运行1分钟。通过钳形电流表和示波器观察功率单元输出电流，电流波形，如图4。8.2.2 运行温升测试（测试正常后，运行30分钟。） 8.2.2.1温升测量方法 功率单元在额定电流下工作，使用测温枪非接触测量。 图4 功率单元输出电流波形8.2.2.2 温升计算 记录室内温度，为温升计算使用。温升=被测元器件的温度-室内温度。8.2.2.3 温升测量点散热器安装的功率模块（IGBT、整流桥、可控硅），电解电容，功率模块测量散热基板，基板和散热器的接合部或基板附近的散热器；电解电容测量外皮。可测量的功率模块都要测量。同型号功率模块和可测量的电解电容只记录温升最高的数据。8.2.2.4 温升监测点 功率模块，电解电容和其它器件的导线接线端子，电解电容的均压电阻，母线直流充电限流电阻（设计图纸上具有的）等，温升+20。正常运行时，温度一直处于缓慢上升中，温升测量时间30分钟。每5 分钟测试每个温升测量点和温升监测点最高温度，计算各点最高温升，不得有异常。开始10分钟后，记录计算的最高温升。开始20分钟后，记录计算的最高温升。开始30分钟后，记录计算的最高温升。在整个过程中，温升测量点功率器件温升+40。温升监测点温升+20，温升监测点每次也测量，没有异常不记录。共记录3次。8.4 过载125%运行测试工装控制器设定频率50Hz时，调整功率单元输入电压，从低向高逐步调整基准电压，使得功率单元输出电流达到125%额定电流，过载运行1分钟后停止运行。在整个过程中，被测元件温升不得超过+40。记录IGBT的最高温升。8.5 过载150%运行测试（选项） 根据设计和工艺文件要求安排，技术人员指导下进行。 测量IGBT温度70时，进行此项调试工作，否则，需要等待IGBT降温。 工装控制器设定频率50Hz时，调整功率单元输入电压，从低向高逐步调整基准电压，使得功率单元输出电流达到150%额定电流。计时10秒停止运行。在整个过程中，被测元件温升不得超过+40。记录IGBT的最高温升。9. 调试完毕调试完毕后，填写调试记录。附: 功率单元调试检验工装使用说明书1.本工装适用于BND-577/500（A）以及BND-750/400（A）以下的功率单元调试检验。2.安全注意事项：1）调试检验人员要经过培训后方可操作，调试检验单元时要认真负责；2）负责测量的人员，必须佩戴安全防护用品；3）与调试检验无直接关系的人员，要离开调试检验现场2M以外；4）功率单元断电后，等待电解电容放电完毕，功率单元的所有指示灯灭，再进行下一步操作。3. 功率单元调试检验工装使用说明：功率单元调试检验工装布局图：见图1。1) 视窗控制器 2)指示灯 灯亮代表总电源合 3) 指示灯 灯亮代表控制电源合 4) 启动按钮 5) 停止按钮 6) 电压表 7) 电流表 8) 主控箱 9) 总电源隔离空开接线端子使用说明：见图2变压器输出端子接线图：见图34. 测试步骤：1） 使用工装需要AC380V外供电源（三相五线制），按要求接到进线端子上。2) 输出使用750V耐压电缆，按照单元工作电压选择变压器输出端子连接到测试单元的输入端子上。3) 接好主控箱到功率单元的光纤。4) 接通工装控制器AC220V电源。5) 功率单元上电：首先合总电源隔离空开，然后按4启动按钮听到继电器吸合声音同时2指示灯点亮。6) 设置参数：使用方法见视窗控制器，参数值见单元测试要求。7) 运行准备：单元输出接示波器电压探头。8) 运行观看电压波形是否正常，如发现波形不正常应立即复位停机并切断单元的电源。9) 功率单元负载运行：空载运行正常后，单元下电，待电容器放电后接输出电抗器负载，散热器加风机散热；安装就绪后将测量电压、电流的传感器、示波器和万用表接好，上电运行。10）运行时注意电流情况，如果电流过大时，需紧急停机校对设置参数是否正确，待问题查清并解决后方可继续运行。 测试时应做好试验记录并认真填写测试记录表。以上便是此次单元维修的调试的过程，也是本次维修的核心内容，我们公司在维修调试上一直做的都是比较细致的，每个返回需要维修的单元我们会尽力将每个元器件都检测到，做到事无巨细，提高维修质量，降低客户的风险。再者就是针对未损坏的单元我们会派遣专业的技术人员携带专业的技术工具进行现场测试，主要测试每个单元的输出波形是否良好，如有发现问题我们将故障单元返回公司进行系统维修，大约需要2个工作日的现场检测时间。下面我要介绍下此次服务的其他维护措施和保障机制3、 维护措施与保障机制1.维护措施（1）、灰尘及有害物彻底清理，一二次接线检查。（2）、参数整定值测试及校准，部件保养。（3）、相应器件介电强度实验，预先知道器件损坏趋势。（4）、有寿命器件测试，提前知道器件在相应环境下工作的安全使用寿命。 2.保障机制 降低设备故障率，提高设备稳定性，延长设备运行寿命，提高客户满意度。维护后的设备由于设备本身原因3个月内出现故障，免人工费维修处理。四、维护内容1、 控制柜（1）、主控箱全面清理，包括每块电路板的清洗重新喷三防漆，电源板每个电源模块输出电压及带载检测，主控箱风扇清洗。（2）、继电器管脚清洗，底座接线紧固检查。（3）、PLC输入输出端子接线检查，模拟输入输出线性检查。（420mA与010V信号源万用表）（4）、端子排接线紧固检查。（5）、人机界面参数和检查（6）、UPS检查，电池容量测试 2、功率柜 （1）功率模块测试及检查 、模块内部及散热片清理除湿除尘，电路板清洗及重新喷三防漆。 2、模块单元控制板及驱动板检测，包括轻过压、过压、欠压缺相、驱动等预设值测定及整定，驱动电路波形检测，板级电源模块输出电压检测及带载能力检测。 3、电解电容的容值检测，均压性检测，检测数据出据相应检测报告。 4、功率器件的特性检测及耐压检测，功率器件表面清理，以防爬电。 （2）、功率柜体检查测试、清灰处理，看柜体内环氧板有无积灰及爬电痕迹，模块导轨分别对地做绝缘及耐压测试，出据相应实验报告。 2、模块输入输出电缆做绝缘及耐压实验，实验数据出据报告。 3、柜门行程开关检查，开关应稳定可靠，不会误触发。 4、柜门滤网检查清理，由于多次清洗滤网隔尘和透风率降低，提醒并建议用户购买新滤网。 5、柜内温度检测模块测试，看是否在相应报警温度报警。2、 变压器柜 （1）、变压器一二次接线检查，查看线圈及接线端子有无松动及变色。（2）、变压器一二次绕组绝缘及耐压测试，测试数据出据报告。（3）、变压器柜底风机检查，分压电阻清灰及阻值检查，限压板检查清理。（4）、柜内二次航空插头检查。（5）、变压器温控仪精度测试，并记录测试数据。（6）、柜顶风机开关或电机启动器检查测试。 3、旁路柜 （1）、柜内清灰处理。 （2）、刀闸机械结构检查，刀头松紧度调整，涂导电膏，刀闸辅助开关检查，触点清理，刀闸耐压测试。 （3）接触器辅助开关检查，触点清理，一次回路耐压实验，三相同期实验。 （4）、柜内一次电缆耐压实验。 4、变频器整体传动