晶闸管故障检修及解决方法

图2-12中主电路结构与其他变频器有所不同。三相整流桥的3个上桥臂是由3只单向晶闸管组成的，省去了充电电阻和充电接触器，增加了R1、VD1变频器上电时的预充电电路。在对直流回路储能电容器的充电控制上，也有其新的特点。控制机理如下：变频器上电瞬间，三相整流桥的上三桥臂晶闸管，因无触发电流而关断；R1、FU1、VD1将R相输入交流电整流成正半波电压，经P0、P1端子给直流回路的储能电容器充电。在电容器建立起充电电压后，变频器的开关电源电路起振，由开关变压器DT1的二次绕组感应电压，经VD7、DC31整流滤波后，作为晶闸管触发电路的隔离直流电源。多谐振荡器DU2开始工作。此时CPU检测由直流回路来的电压检测信号，判断储能电容上电压达到一定幅值时，输出一个晶闸管控制信号，控制光耦合器DPH2导通，将振荡信号由DU2的3脚引入到晶体管VT22的基极，进而驱动功率管VT3导通，将触发信号同时加到3只晶闸管的栅极和阴极，3只晶闸管全部导通，输入电路由半波整流电路转化为三相桥式整流电路，预充电过程结束，变频器进入待机状态。

触发电路相对简单，既非移相电路也非过零触发电路，振荡电路输出比电网频率高出几十倍的矩形脉冲，几乎在任意时间内都将触发信号送到3只晶闸管的触发极。可以说，变频器在上电后，一旦DPH2受CPU控制而导通，3只晶闸管也即随时处于导通状态下，同3只普通整流二极管相差不大。

晶闸管的意思：可控的硅整流器，其整流输出电压是受控的，常与移相或过零触发电路配合，应用于交、直流调压电路。晶闸管是在晶体管基础上发展起来的一种集成式半导体器件。单向晶闸管的等效原理及测量电路如图2-13所示。

晶闸管为具有3个PN结的4层结构，由最外层的P层、N层引出两个电极——阳极A和阴极K，由中间的P层引出门极G。电路符号好像为一只二极管，但多一个引出电极——门极或触发极G。SCR或MCR为晶闸管英文缩写名称。

从控制原理上晶闸管可等效为一只PNP晶体管与一只NPN晶体管的连接电路，两管的基极电流和集电极电流互为通路，具有强烈的正反馈作用。一旦从G、K回路输入NPN管的基极电流，由于正反馈作用，两管将迅速进入饱和导通状态。晶闸管导通之后，它的导通状态完全依靠管子本身的正反馈作用来维持，即使控制电流（电压）消失，晶闸管仍处于导通状态。控制信号U_GK的作用仅仅是触发晶闸管使其导通，导通之后，控制信号便失去控制作用。

单向晶闸管的导通需要两个条件：A、K之间加正向电压；G、K之间输入一个正向触发电流信号，无论是直流或脉冲信号。欲使晶闸管关断，也有两个关断条件：使正向导通电流值小于其工作维持电流值；使A、K之间电压反向。

可见，晶闸管若用于直流电路，一旦为触发信号导通，并保持一定幅度的流通电流的话，则晶闸管会一直保持导通状态。除非将电源开断一次，才能使其关断。若用于交流电路，则在其承受正向电压期间，若接收一个触发信号，则一直保持导通，直到电压过零点到来，因无流通电流而自行关断。在承受反向电压期间，即使送入触发信号，晶闸管也因A、K间的电压反向，而保持于关断状态。

图2-12 台达DVP-122kW变频器主电路/晶闸管触发电路

图2-13 晶闸管器件等效及测量电路(www.xing528.com)

晶闸管因工艺上的离散性，其触发电压、触发电流值与导通压降很难有统一的标准。晶闸管控制本质上如同晶体管一样，为电流控制器件。功率越大，所需触发电流也越大。触发电压范围一般为1.5～3V左右，触发电流为10到几百mA左右。峰值触发电压不宜超过10V，峰值触发电流也不宜超过2A。A、K间的导通压降为1～2V。主要工作参数有正、反向耐压值和正向平均电流、触发电流（电压）值、维持电流值等。

晶闸管的检测方法如下：

1）用万用表粗测晶闸管的好坏。用R×1k档，正、反向测量A、K之间的电阻值，均接近无穷大；用R×10档测量G、K之间的电阻，从十几欧至几百欧，功率越大电阻值越小，正、反向电阻值相等或差异极小，说明晶闸管的G、K并不像一般晶体管的发射结有明显的正、反向电阻的差异。这种测量方式是有局限性的，当A、K之间已呈故障开路状态时，则无法测出好坏。有的晶闸管G、K间电阻值极小，也难以判别两极是否已经短路。

2）较为准确的测量方法是如图2-13中给晶闸管连接上电源和负载，才能得出好坏的结论。方法是将晶闸管接入电路，晶闸管因无触发信号输入，小灯泡HL1无电流通路不发光；将A、G短接一下再断开，晶闸管受触发而导通，并能维持导通（灯泡的额定电流应大于100mA），灯泡一直发光，直到断开电源。再接通电源时，灯泡不亮。说明晶闸管基本上是好的。

晶闸管有以下几种损坏情况：A、K极间短路或断路；G、A极间短路或断路；3个电极之间的短路。

还有一种损坏情况很让人迷惑，用上述1）、2）两种检测方法检测时，晶闸管是好的，但接到交流电路中，便失去可控整流作用。故障晶闸管在未接收触发信号前，呈开路状态，是对的。触发电流输入后，晶闸管导通了，交流输入的正、负半波都一齐过去了，单向晶闸管成了一只“交流开关”。变频器整流电路中，若有这种情况发生，储能电容非喷液了不可。晶闸管的这种损坏情况，不能用短路或击穿来说明了，只能说这只晶闸管已经失效——失去整流作用了！

故障检修的几种常见情况：如图2-12所示电路，当晶闸管有击穿或短路故障时，将输入三相交流电源形成短路，运行中电源开关跳闸。用户会合不上供电开关（一般是采用断路器），一合即跳；当晶闸管有开路故障（或触发电路有故障）时，变频器起动或运行过程中，会跳直流回路欠电压、LU等故障，并停机保护。此时必须区分是晶闸管本身故障还是触发电路的故障，用检测方法2）先检测是否是晶闸管损坏，再检查触发电路的好坏。

对触发电路的检查，先将直流回路的电容器组脱开主电路，另行接入两只100μF/400V电容器代替原储能电容，可方便对晶闸管触发电路的检查。

触发电路的正常工作须具备两个条件：DU2振荡电路能正常工作，输出正的驱动电压；触发电流的通路受控于CPU的开关信号，取决于DPH2、VT22、VT3的工作状态。对触发电路的检查，也可从此两方面着手。短接VT3的C、E极，测晶闸管的G、K极间应有2V左右的直流电压。若此电压正常，说明DU2振荡电路正常，检查排线DJ8的24端子从CPU来的+5V控制信号、DPH2、VT22、VT23等环节；若晶闸管仍无触发信号，则检查DU2及外围电路。

从电路的一个关节处、枢纽处，人为改动一下原电路状态，即可令电路的输出产生明显的变化，从而暴露出故障在哪个环节。也许从电路的静态状态中我们较难判别，或是需费较大的力气才能检测出故障所在，而有采取一个小手段，令电路动起来，则故障环节就会显露无遗，我们可以自己造出一条故障检修的“捷径”来。