HINV高压变频器维修专项方案.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
贵企业所使用北京动力源企业生产高压变频器在中国市拥有率很高，即使每台变频器应用行业和应用场所不一样，不过它们关键性全部是毋庸置疑，因为大功率高压变频器应用部位全部是生产系统关键部位，它稳定运行决定着行业安全和稳定。因为设备长时间连续运行，从环境温度，湿度，洁净度，负荷度，元件老化程度等不一样，设备也会出现不一样故障，立即有效对故障变频器进行维修维护会对生产带来有效保障。
二、 处理方案
针对贵企业使用北京动力源HINV系列高压变频器型号为HINV-10/1460B发生故障我们给出以下维修维护翻案。
首先是故障单元处理，此次确定故障单元共有6台，分别位A1、B1、C1、A2、B2、C2，这6台单元需要返回我们企业本部进行系统维修，对故障单元进行检测，损坏元器件进行复原或更换，在对修复单元进行带载试验，周期大约7个工作日，合格后将修复单元返回，我们会给出对应检测合格汇报。能够说此次维修设备过程中故障单元维修是重中之重，一样也是最大技术难关。下面具体介绍下这6个单元调试过程：
1. 适用范围
适适用于HINV系列高压变频器功率单元调试。
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，当额定电流超出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 TPS，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
进入电气调试阶段功率单元应该经过装配检验，含有装配检验合格质量跟踪单。
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 测试时请严格根据要求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 工艺检验
在功率单元每次上电调试前需要作工艺检验。
5.1.1 螺丝紧固检验
功率单元内半导体功率器件、电解电容器（组件）和结构件螺丝紧固适宜，不得松动。
5.1.2 检验导热硅脂涂敷
功率单元内半导体功率器件应均匀涂敷导热硅脂。
5.1.3 接线正确性检验
功率单元内连接线连接牢靠，无受力脱落现象。
5.1.4 功率单元机箱内检验
功率单元内部接线固定合理，机箱内没有异物。
5.1.5 驱动电阻检验
功率单元中单元控制板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图1。
5.2 电路和机箱箱体间电阻检验
5.2.1使用万用表欧姆2M档，测量功率单元直流母线正极和机箱之间电阻值≥100KΩ；
5.2.2 使用万用表欧姆2M档，测量功率单元直流母线负极和机壳之间电阻值≥100KΩ；
5.2.3 使用万用表欧姆2M档，量测单元控制板接机箱电阻管脚和机壳之间电阻值≥300KΩ。
5.3 功率单元调试电压
不一样型号功率单元调试额定电压要求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-577／＊＊＊
577
800
520
1100
BND-750／＊＊＊
721
1020
520
1300

6. 空载性能调试
功率单元首次上电使用调压器升压上电方法。
6.1 功率单元上电延时功效测试
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%。单元控制板电源指示灯（V110绿色）和延时指示灯（V109黄色）应同时亮，延时约2～6秒，延时指示灯（V109黄色）应熄灭，以下单元控制板指示灯图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效测试
功率单元和调试工装通讯正常。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，和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“基础参数”页面“基准电压”为550V，空载开启运行功率单元，
使用示波器检验功率单元空载输出SPWM电压波形，图3。

图3 功率单元输出电压波形

6.4 过热故障和旁通功效测试
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。测试完成后，将螺丝拧紧。
6.5 缺相和欠压故障功效测试
使用调试工装系统复位功效将功率单元复位。
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。不一样型号功率单元直流欠压点数据见表1。
6.6 功率单元通信测试（选项）
使用调试工装系统复位功效将功率单元复位。
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）
依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效将功率单元复位。.
调整3相调压器，使得DC电压超出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。不一样型号功率单元直流过压点数据
见表1。
6.8 功率单元旁通失败功效测试（选项）
依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门极驱动线，用绝缘胶带对导
线（或工装线）作保护。
开启功率单元运行，按6.4项要求做功率单元过热故障，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旁路可控硅门
极驱动线。
6.9 功率单元驱动故障测试（选项）
依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实施短路动作铜导线；
操作功率单元进入运行，实施短路动作，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：因为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
具体见《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
功率单元负载调试必需有风机冷却，要求风速＞4m/S，使用风速仪应在功率单元散热
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，开启功率单元，从低向高逐步调整基准电压，使得输出电流达成额定电流，运行1分钟。经过钳形电流表和示波器观察功率单元输出电流，电流波形，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
统计室内温度，为温升计算使用。温升=被测元器件温度-室内温度。
8.2.2.3 温升测量点
散热器安装功率模块（IGBT、整流桥、可控硅），电解电容，功率模块测量散热基
板，基板和散热器接合部或基板周围散热器；电解电容测量外皮。可测量功率模块全部要
测量。同型号功率模块和可测量电解电容只统计温升最高数据。
8.2.2.4 温升监测点
功率模块，电解电容和其它器件导线接线端子，电解电容均压电阻，母线直流充电限流电阻（设计图纸上含有）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，统计计算最高温升。
开始20分钟后，统计计算最高温升。
开始30分钟后，统计计算最高温升。
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，没有异常不统计。共统计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成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出+40℃。统计IGBT最高温升。
8.5 过载150%运行测试（选项）
依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，不然，需要等候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成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出+40℃。统计IGBT最高温升。
9. 调试完成
调试完成后，填写调试统计。
附: 功率单元调试检验工装使用说明书
1.本工装适适用于BND-577/500（A）和BND-750/400（A）以下功率单元调试检验。
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）负责测量人员，必需佩戴安全防护用具；
3）和调试检验无直接关系人员，要离开调试检验现场2M以外；
4）功率单元断电后，等候电解电容放电完成，功率单元全部指示灯灭，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) 开启按钮 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3

4. 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，根据单元工作电压选择变压器输出端子连接到测试单元输入端
子上。
3) 接好主控箱到功率单元光纤。
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开启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，如发觉波形不正常应立即复位停机并切断单元电源。
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，假如电流过大时，需紧急停机校对设置参数是否正确，待问题查清并处理后方可继续运行。
测试时应做好试验统计并认真填写测试统计表。
以上便是此次单元维修调试过程，也是此次维修关键内容，我们企业在维修调试上一直做全部是比较细致，每个返回需要维修单元我们会尽力将每个元器件全部检测到，做到事无巨细，提升维修质量，降低用户风险。
再者就是针对未损坏单元我们会派遣专业技术人员携带专业技术工具进行现场测试，关键测试每个单元输出波形是否良好，如有发觉问题我们将故障单元返回企业进行系统维修，大约需要2个工作日现场检测时间。

下面我要介绍下此次服务其它维护方法和保障机制
三、 维护方法和保障机制
1.维护方法
（1）、灰尘及有害物根本清理，一二次接线检验。
（2）、参数整定值测试及校准，部件保养。
（3）、对应器件介电强度试验，预先知道器件损坏趋势。
（4）、有寿命器件测试，提前知道器件在对应环境下工作安全使用寿命。
2.保障机制
降低设备故障率，提升设备稳定性，延长设备运行寿命，提升用户满意度。维护后设备因为设备本身原因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）、主控箱全方面清理，包含每块电路板清洗重新喷三防漆，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，底座接线紧固检验。
（3）、PLC输入输出端子接线检验，模拟输入输出线性检验。（4~20mA和0~10V信号源万用表）
（4）、端子排接线紧固检验。
（5）、人机界面参数和检验
（6）、UPS检验，电池容量测试
2、功率柜
（1）功率模块测试及检验
<1>、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，包含轻过压、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〉、电解电容容值检测，均压性检测，检测数据出据对应检测汇报。
〈4〉、功率器件特征检测及耐压检测，功率器件表面清理，以防爬电。
（2）、功率柜体检验测试
<1>、清灰处理，看柜体内环氧板有没有积灰及爬电痕迹，模块导轨分别对
地做绝缘及耐压测试，出据对应试验汇报。
〈2〉、模块输入输出电缆做绝缘及耐压试验，试验数据出据汇报。
〈3〉、柜门行程开关检验，开关应稳定可靠，不会误触发。
〈4〉、柜门滤网检验清理，因为数次清洗滤网隔尘和透风率降低，提醒并提议用户购置新滤网。
〈5〉、柜内温度检测模块测试，看是否在对应报警温度报警。
2、 变压器柜
（1）、变压器一二次接线检验，查看线圈及接线端子有没有松动及变色。
（2）、变压器一二次绕组绝缘及耐压测试，测试数据出据汇报。
（3）、变压器柜底风机检验，分压电阻清灰及阻值检验，限压板检验清理。
（4）、柜内二次航空插头检验。
（5）、变压器温控仪精度测试，并统计测试数据。
（6）、柜顶风机开关或电机开启器检验测试。
3、旁路柜
（1）、柜内清灰处理。
（2）、刀闸机械结构检验，刀头松紧度调整，涂导电膏，刀闸辅助开关检验，触点清理，刀闸耐压测试。
（3）接触器辅助开关检验，触点清理，一次回路耐压试验，三相同期试验。
（4）、柜内一次电缆耐压试验。
4、变频器整体传动测试
依据现场要求，对变频器输入输出数字及模拟量点分别进行试验应正确可靠。

五、 仪器设备及工具
序号
名称
规格或型号
单位
数量
备注
1
便携式空压机
SY601-24
台
1

2
可调力矩电动
J02－FF06
台
1

3
示波器
UTD2062CE
台
1

4
模块测试工装

台
1

5
2500V兆欧表
华仪H50
台
1

6
电容测量仪
MT－4080A
台
1

7
带信号源万用表
品牌: SZBJ型号: YHS
台
1

8
吸尘器

台
1

9
维护工具

套
1

10
仪器箱

个
2

11
风速及温湿度测量仪

12
防静电手套

套
若干

13
电路板清洗剂

瓶
若干

14
电路板三防漆

瓶
若干

15
热成像仪

台
1

六、不可抗力和不正当使用
1 不可抗力必需是指一方不能预见、不可避免和并不能克服事件，包含：
① 自然灾难、地震、台风、洪水、海啸、火灾等：
② 战争或准战争状态、恐怖活动、戒严、骚乱、罢工、行业纠纷等。
2 因为上述不可抗力原因致使乙方无法在协议要求时间内抵达甲方故障现场，或致使甲方需配件不能按时到货，则这类延误将被视为不可抗力，乙方不负担违约责任，但必需设法立即通知甲方。
3 在不可抗力事件结束后十日内，受不可抗力影响一方应以挂号或传真方法将相关部门出具证实送达至对方，不然对方可不予认可其遭受不可抗力影响，并需负担违约责任。
4 如不可抗力事故影响连续120天以上时，双方应经过友好协商处理本协议推行问题，并立即达成协议。
5 变频器使用和维护应严格按说明书实施，不得使设备带故障长时间运行，若因使用错误而造成设备故障，乙方不负担责任。
6 因为上级电网问题造成设备故障，乙方不负担任何责任。
7 变频器在维保期间严禁改动内部及外部相关连接线和改变变频器用途，因使用造成设备损坏，甲方自行负担维修费用。