斩波器部件介绍资料.doc

1、1矿用隔爆型斩波调速箱部件介绍培训资料湘潭新昕通用电气有限公司2010年 8 月2一 、 IGBT 介 绍1 IGBT 简介IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，绝缘栅双极型晶体管，是由 BJT(双极型三极管)和 MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件, 兼有 MOSFET 的高输入阻抗和 GTR 的低导通压降两方面的优点。GTR 饱和压降低，载流密度大，但驱动电流较大;MOSFET 驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小，IGBT 则综合了以上两种器件的优点，驱动功率小而饱和压降低，它是目前世界上最优秀的电力电

2、子功率开关器件，广泛用于调速器和变频调速等大功率电力电子设备中。IGBT 是电压型控制器件，具有输人阻抗高、驱动功率小、控制电路简单、开关损耗小、通断速度快、工作频率高、功率容量大等优点。关于结温的大小 IGBT 模块的芯片最大额定结温是 150，在任何工作条件下，都不允许超过，否则要发生热击穿而造成损坏，一般要留余地。在最恶劣条件下，结温限定在 125以下，但芯片内结温监测有难度，所以都在散热器表面装有温控开关，其控制值在8085之间，当达到此温度时，即因过热保护动作，从而自动停机，以确保 IGBT 的安全。也有用热敏电阻进行保护的。2 IGBT 元件符号、示意图及实物G（B）：栅级（控制极

3、） C：集电极 E：发射极图 1：一单元 IGBT 示意图 图 2：两单元 IGBT 示意图图 3：一单元 IGBT 实物图 图 4：两单元 IGBT 实物图 3 IGBT 好坏的判断3.1 首 先 将 控 制 端 G、 E 用 铜 线 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 表 笔 接 E 接 ， 表 针 应 不 动 。 然 后 ， 黑 、 红 表 笔 对 调 测 量 ， 表 针 偏 转 较 大 （ 用 1 档 时 ，10 20 ） ， 然 后 拆 掉 铜 线 ， 测 量 控 制 端 ， 若 正 反

4、 向 都 不 通 时 ， 即 初 步 判 断 IGBT 正 常 。3.2 将万用表10K 档（内接有 9V 电池）黑表笔接 G，红表笔接 E，即在控制端加正向电压，再将3黑表笔移接 C，此时万用表读数很小。然后将红表笔接 G，黑表笔接 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。3.3 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。4 IGBT 接线说明4.1 单管（一单元 IGBT）：、IGBT 的控制驱动线 G（屏蔽内芯线）

5、 、C（绿线） 、E（屏蔽网线）通过 4 芯插头与控制盒连接，G（B） 、E 之间并有 1W2.2K 电阻，C（绿线）中串有二极管，末端焊 6 接线鼻，接 IGBT 的 C 极。 、主线：C 极：与续流二极管正极一起接电机线 S1-2 或 C2-2，E 极：接-E 线。 4.2 双管（两单元 IGBT）：、由于模块内有两组 IGBT，同时两 IGBT 的 C、E 之间均并有二极管，其中一组 IGBT 的 B1 与 E1短接，利用 C1、E1 间二极管作续流二极管用；另一组作 IGBT 用，其控制驱动线 B2（屏蔽内芯线） 、C2（绿线） 、E2（屏蔽网线）焊在线路板上，通过插头与控制驱动盒连接

6、，C2 绿线中串有隔离二极管，末端焊 6 接线鼻，接模块两 IGBT 公共点（C2 E1） 。、主线：C1 端接+E 线，C2E1 端接电机线（D） ，E2 端接-E 线。5 IGBT 注意事项5.1 安装时务必使安装铝散热板平整，无毛刺；IGBT 模块散热面平整、光滑，最好用细砂纸轻轻打磨，IGBT 模块应直接固定在散热器上，螺钉一定要受力均匀，开始拧紧的次序如图所示，最终拧紧的次序是。散热器表面要平整清洁，要求平面度不大于150m，最好用力矩扳手。表面粗糙度不大于 6m，界面要涂导热硅脂，涂层要均匀，厚度约150m。图 5：IGBT 底部安装示意图5.2 IGBT 的 C、E 极紧固螺钉要

7、带弹垫拧紧，使之与连接铜母线接触面尽量大。5.3 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。5.4 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。5.5 更换 IGBT 时，应判断控制驱动盒是否正常，当控制驱动盒损坏，CN 5、CN 6始终输出高电平时，将继续损坏 IGBT。5.6 定期检查 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。45.7 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。5.8 因调速

8、器对 IGBT 的技术参数要求较严格，如饱和压降、耐压值等需用专业仪器或设 备 检 测 ，用 户 一 般 无 法 检 测 ， 因 此 ， IGBT 配 件 最 好 使 用 我 公 司 提 供 的 经 过 严 格 测 试 的 合 格 器 件 。二、斩波器主机介绍1 斩 波 器 是 什 么 ?斩 波 是 针 对 直 流 而 言 ， 是 将 固 定 直 流 电 压 变 换 成 可 变 的 直 流 电 压 ， 也 称 为 DC/DC 变 换 。斩 波 器 的 工 作 方 式 有 两 种 ， 一 是 脉 宽 调 制 方 式 ， T（ 周 期 ） 不 变 ， 改 变 Ton（ 通 用 ， Ton 为 开关

9、 每 次 导 通 的 时 间 ） ， 二 是 频 率 调 制 方 式 ， Ton 不 变 ， 改 变 T。2 斩 波 器 的 优 点 与 特 性2.1 节能：调速状态下，与原电阻调速相比，节能 30%以上。2.2 起动平稳，起动力矩大：采用无级调速方式，从起动到全速均能平稳过渡，有效地保护了机车的机械系统，司机可根据实际需要任意控制机车速度；且牵引力比电阻调速机车大，工作效率高。2.3 欠压保护：当蓄电池电压低于设定值（可根据用户而定）时，欠压保护电路动作，有效地保护了蓄电池。2.4 电流保护：采用电流传感技术，时刻跟踪检测电机电流变化，当机车超载或机车故障引起电流增大时，电流保护电路动作，机

10、车速度降低，有效地保护电机及机械系统。2.5 电源防反接保护：当蓄电池极性接反时，斩波器不工作，保护功率元件不受损坏。2.6 温度保护：当斩波器工作温度达到 85时，斩波器暂时停止工作，防止功率元件因过温而损坏，待温度降低后，斩波器自动恢复工作。2.7 无 弧 通 断 ： 正 常 操 作 下 ， 所 有 司 控 开 关 均 无 弧 通 断 ， 大 大 延 长 了 司 控 触 头 的 使 用 寿 命 。2.8 给定可靠：采用光电式给定，线性好，寿命长。2.9 积木式结构：简单、紧凑，安装维修方便。2.10 运行可靠、使用寿命长，降低了机车的维修量和维护费用。3 斩波器的基本工作原理本斩波系统采用

11、了 IGBT 高压大功率开关器件，控制方法为定频调宽（PWM 方式） 。当驱动脉冲为高电平（+15V）时器件导通，反之低电平（0V 或-15V）时关断。IGBT 串联在“串激式” 牵引电机电路（见图 1 斩波器电气原理图）内，当 IBGT VT 1（VT 2）导通时，电机电流线性上升，IGBT 关断时，电机电流通过续流二极管 D1（D 2）形成回路，电流线性下降。由于开关频率高，实际电机的电流等效为直流电流，通过改变 IGBT 的导通与关断的比例（即调压比=T ON/T 或 U 入 /U 出 ） ，即可改变电机两端的电压平均值，从而改变电机的转速，实现机车调速的目的。斩波器的各种保护功能（软启

12、动、欠压、过压、过流、负载短路） ，亦通过 IGBT 导通与关断比例来实现。IGBT 导通时，压降 VF2.5V，导通损耗为 P 损 IV F，若工作电流为 100A，则导通损耗 P 损51002.5250W。4 斩波器主机4.1 ZKT-300 斩波器主机示意图：4.2 ZKT-300 斩波器主机的好坏判断：GND0件 4V+24VGNDGNDADJD+E-E+24V- E+EDGND+24VV2 +15VV1 ADJGNDGNDIM1-15V+15V图 7：ZKT-300 斩波器主机测试示意图4.3 将斩波器主机按图 7 所示接好测试线路，按如下步骤进行测试：4.3.1 开启稳压电源将输出

13、 1 路调为 24V，2 路调为零，关断电源。稳压电源 2 路接驱动控制盒给定输入，1 路接斩波器+E、-E。24V 接入驱动控制盒+24V。 在+E、-E 之间接入电阻（2.2K）和发光二极管。4.3.2 开启稳压电源，发光二极管不发光。缓慢调节 2 路输出电压，电压1V 后发光二极管发光。继续调节 2 路输出电压，发光二极管亮度逐渐加大，电压接近 4V 时亮度到最大，这说明斩波器是好的，反之斩波器是坏的。5 斩波器主机的防伪判断斩波器主机是本公司科研人员自主研发的产品，本产品已经获得国家专利局颁发的外观专利证书。6仿冒及故意购买仿冒产品均属违法行为，敬请注意选用本公司生产的产品。本产品防伪

14、方法之一：本公司产品标牌上的产品编号是唯一的，用户可将此编号报来本公司查询真伪。本产品防伪方法之二：本产品所有的部件（IGBT、控制驱动盒、二极管模块等）上均有本公司的编号，并且所有部件上均贴有” 新昕”防伪标签。本产品防伪方法之三：本公司产品均附有产品合格证，合格证上有本公司的质控部章、出厂日期，并且有与标牌上一致的产品编号。三、控制驱动盒介绍1 控制驱动盒的组成及功能控制驱动盒为调速器的核心部分，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

15、及 IGBT 的驱动等功能。2 控制驱动盒外形图、示意图图 8：控制驱动盒外形图 图 9：控制驱动盒示意图3 控制驱动盒出线端子说明CN1：三芯 HT508 插座1 脚： 黄色（V 2） 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） 04V 光电给定器给定电压输出端。 3 脚： V1，与 4 脚短接。+15V-15V+15VT2 T1CN2GNDADJV1+15V-15V1M1 GND +15V-1

16、5V1M2GND +15V V2+22VGNDCN6CN5c1e1g1c2e2g2CN1CN3CN474 脚： 棕色（+15V） 光电给定器电源输入端。CN3：四芯 HT508 插座，与主机电流传感器相连。1 脚： 红色（+15V） 电流传感器正电源+。2 脚： 黄色（-15V） 电流传感器负电源-。3 脚： 绿色（IM） 电流传感器输出端 IM。4 脚： 黑色（GND） 电流传感器接地端 GND。CN5：四芯 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 接右边的 IGBT 发射集 e

17、2。4 脚： 红色 接右边 IGBT 控制极 g2。CN6：四芯 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 接左边的 IGBT 发射集 e1。4 脚： 红色 接左边 IGBT 控制极 g1。4 控制驱动盒好坏的判断4.1 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、T 2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，则一般为正常；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 IG

18、BT 驱动线中隔离二极管是否开路，若 IGBT或 IGBT 驱动绿线中隔离二极管均正常，则控制驱动盒坏。4.2 由于控制驱动盒参数要求较严格，需特殊仪器设备才能检测，用户一般无条件维修控制驱动盒，可寄返我公司进行检修。同时我公司配有控制驱动盒测试仪，用户可用测试仪直接判断控制驱动盒的好坏（测试仪还可作光电给定器检测用） 。5 注意事项5.1 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。5.2 更换控制驱动盒时，CN 3与 CN4、CN 5与 CN6绝对不能插错，否则无电流保护，易损坏主功率元件（IGBT） 。5.3 更换控制驱动盒时，应判断 IGBT 正常后，

19、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。5.4 控制驱动盒应检测完好后才能投入使用。特别应测量 CN5、CN 6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8率元件。5.5 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。6 控制驱动盒的防伪判断控制驱动盒是本公司科研人员自主研发的产品，本产品已经获得国家专利局颁发的专利证书。仿冒及故意购买仿冒产品均属违法行为，敬请注意选用本公司生产的产品。本产品防伪方法之一：本公司产品标牌上的产品

20、编号与内部控制板的编号是一致的，也是唯一的，用户可将此编号报来本公司查询真伪。本产品防伪方法之二：本公司产品均附有产品合格证，合格证上有本公司的质控部章、出厂日期，并且有与标牌上一致的产品编号。本产品防伪方法之三：本公司产品上均贴有新昕防伪标签。四、光电给定器介绍1 光电给定器的功能通过调速手轮主轴凸轮联动，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 04V 给定电压，实现司机调节机车速度。2 光电给定器外形图、示意图图 10：光电给定器外形图图 11：光电给定器示意图3 光电给定器插座接线说明 1 脚： 黄 色 24V 入 微动开关输入

21、端； 2 脚：兰色 24V 出 微动开关输出端；3 脚：空脚； 4 脚：白色 04V 给定电压输出端；5 脚：橙色 15V 入 电源输入端； 6 脚：黑色 GND 接地端；4 光电给定器好坏的判断 4.1 用 500 型万用表 X1 或 X10 欧姆档测量微动开关的通断，若万用表读数很小（几乎为零） ，件件件 件件件 件件件A65412A件件件1件 件件件件件件件件9则为正常。反之，电阻很大或开路为不正常，需更换。4.2 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 04V 电压，则为正常。若微动开关刚吸合时，输

22、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。5 注意事项5.1 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35时吸合（即在 SK1和 SK2吸合后动作） ，以保证 SK1、SK 2主电源开关组不带电流切换；微动开关吸合时，给定输出电压应低于 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器操纵件的相对位置。5.2 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。5.3 定期检查光

23、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。5.4 定期检查光电给定器内微动开关、弹簧工作是否正常；光电给定器输出电压是否在 04V 之间线性变化。5.5 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。6 光电给定器的防伪判断光电给定器是本公司科研人员自主研发的产品，本产品已经获得国家专利局颁发的发明专利证书。仿冒及故意购买仿冒产品均属违法行为，敬请注意选用本公司生产的产品。图12：光电给定器防伪示意图本产品防伪方法之一：本公司产品标牌上的产品编号与产品内部侧板上的编号是一致的，也是唯一的，用户可将此编号报来本公司查询真伪。本产品防伪方法

24、之二：出厂编号 出厂编号10本公司产品均附有产品合格证，合格证上有本公司的质控部章、出厂日期，并且有与标牌上一致的产品编号。本产品防伪方法之三：本公司产品上均贴有新昕防伪标签。五、控制电源介绍1 控制电源的功能将电网输入电压转换成 24V 直流电压，为控制驱动盒和冷却系统提供 24V 稳定工作电源。2 控制电源外形图、示意图图 13：控制电源外形图 图 14：控制电源示意图3 控制电源插座接线说明：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。4 控制电源好坏的判断4.1 观 察 控制电 源 输 入 指 示 红 灯 和 24V 输

25、出 指 示 绿 灯 ， 当 红 灯 和 绿 灯 均 亮 时 ， 一 般 为 正 常 。 同 时 用 万用 表 检 测 其 输 出 电 压 应 为 23V 25V 之 间 。4.2 当输入指示红灯不亮时，用万用表电压档测量 1、4 之间脚有无输入电压，若有，则控制电源坏（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，则控制电源损坏。5 注意事项5.1 控制电 源 最 大 工 作 电 流 只 有 1A 左 右 ， 为保证调速器的正常运行，控制电 源 输 出 的 24V 不 能 作 其它 用 。5.2 定期测量控制电

26、源输出电压是否正常，若低于 18V，则需更换，否则影响控制驱动盒的正常工作。5.3 定期检查控制电源插座是否插接牢靠，若松动，请及时处理。件件2件 件件件件件件件A4312A件11六、数字电量仪介绍1 数字电量仪的功能蓄电池电压及电量显示：电量仪直接显示蓄电池电压，蓄电池充电达到 100%标称电压时，绿色指示灯全亮，超过 130%标称电压时，黄色指示灯全亮。只有红灯显示时，蓄电池电压已低于 70%标称电压，提醒司机及时充电，有效地保护蓄电池过放电。2 数字电量仪外形图图 15：数字电量仪外形图3 数字电量仪的防伪判断本产品防伪方法之一：本公司产品标牌上的产品编号是唯一的，用户可将此编号报来本公

27、司查询真伪。本产品防伪方法之二：本公司产品均附有产品合格证，合格证上有本公司的质控部章、出厂日期，并且有与标牌上一致的产品编号。本产品防伪方法之三：本公司产品上均贴有新昕防伪标签。七、储能电容介绍1 储能电容外形图12图 16：储能电容外形图2 储能电容好坏的判断2.1 用 500 型万用表 X10 或 X100 欧姆档测量，先将电容上的电量放完，将万用表的红、黑表笔分别接电容的“+” 、 “-”极，检测电容充放电情况。此时，万用表指针应偏转，然后迅速回到无穷大，若表针不动，则电容开路；若表针偏转后，回位很慢或不能回到无穷大，则电容漏电或击穿，均不能使用。2.2 电容外壳变形或漏液，则均已损坏

28、，不能使用。3 注意事项3.1 电容属易损件，应定期检查其固定螺丝，发现松动应及时拧紧，若已不能紧固，则应予以更换。否则将损坏电容、电容母线和 IGBT。3.2 定期检查电容的充放电情况，最好用电容量表测试。若有异常，则应更换，否则将危及 IGBT工作安全。3.3 550V 调速器中，应测量串联的两个电容分压要接近，若相差很大时，则应更换。更换时串联的两个电容容量要尽量接近，用户若无检测设备，则请更换新电容组件，将原组件返回我公司更换损坏电容。3.4 更换电容组件时，务必使电容固定支架牢固可靠，电容正负极螺丝切记拧紧，不能松动，且每月检查。若已不能紧固，则应予以更换，否则将危及 IGBT 工作安全。维修时有什么疑难问题请拨本公司售后服务电话 0731-58232559，我们会耐心地解答您提出的问题并指导您维修。您对设备的设计、使用和维护有什么意见或建议，请致函或通过本公司网站WWW.XXDQ168.COM 留言给我们，我们会认真考虑。让我们的产品更实用、更简捷、更完善。谢谢您对我们工作的支持！购买本公司产品配件时，请注意核对真伪。欢迎来电查询配件及斩波调速箱产品编码，以便及时核对真伪，防止调速箱故障扩大，造成企业更大损失。公司对无本公司防伪标签，或标识不一致的配件，也将不与保修，请注意核实。